CN111970382A - 一种铁塔安全监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种铁塔安全监测预警系统，所述系统包括：一或多个测量杆，其安装于铁塔本体上和/或铁塔附近土体中；其内装载有一或多个传感器单元，以用于采集第一测量数据；数据采集传输模块，包括：GNSS卫星定位接收机，用于通过定位技术实时监测铁塔的三维坐标，以计算第二测量数据；处理器，用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警。本申请能实现铁塔自动、实时、连续、智慧监测，大大降低铁塔安全风险，实现了对铁塔基础与铁塔本体的多参数监测物联网，更可扩展为铁塔安全监测物联网于与卫星监测的融合，结合大数据处理，完成一套新一代铁塔安全预警系统。

Description

一种铁塔安全监测预警系统

技术领域

本申请涉及的铁塔监测技术领域，特别是涉及一种铁塔安全监测预警系统。

背景技术

随着社会的不断发展，电力能源重要性不言而喻。国内经济的不均匀分布与我国能源供给的特点，西电东送、北电南送的需求使得高压铁塔越来越多，重要性也日益增强，铁塔安全监控在最近几年逐渐被越来越多的人所关注；在无线通信领域，随着移动通信网络的快速发展，通信铁塔也越来越多。

铁塔运行状态是否良好不仅关系到铁塔周围的人或物的安全，而且关系到铁塔建设方或使用方的维护成本，更关系到铁塔作用覆盖区域的经济、社会发展安全。对铁塔运行安全与稳定的要求是非常明确的，除了要求铁塔承建方保证质量外，铁塔的后期使用时需要及时地维护、维修；但由于恶劣天气、产品质量、工程质量、产品老化等原因造成铁塔倾斜、倒塌事故仍然频发，影响了使用方服务和经济收益。

目前在我国运行的各类铁塔总和已达300万个，对这些铁塔保持维护需要消耗大量的财力；由于缺少有效科学检测手段和受到资金限制，长期以来对铁塔监护工作是依靠委派人员和工单方式，采用定期、定点检测和维修；但对于外部环境变化导致的铁塔安全风险，却无法及时发现，只能被动地去解决一个个安全事故。

很多环境和应用，不允许倒塔的发生，因此现阶段国内外已经有很多传感器、测量仪表企业和勘测设计院，按照目前各行业成熟的自动化监测方式，使用卫星、多种传感器与采集设备，开展了铁塔安全监测系统的研究，并形成了一些成果与产品；总结现有产品与技术，目前铁塔安全监测主要分为两类：单一GNSS监测和物联网监测，具体描述如下：

(1)基于高精度GNSS技术监控铁塔安全监管系统

鉴于高精度GNSS技术在测量领域的成熟应用，同时卫星定位设备相对安装简便，显示直观，第三方监测公司、测绘仪表公司通常采用高精度GNSS接收机来监测铁塔的变形。从技术角度来看，在卫星良好区域与时段，网络RTK技术，目前达到性能指标为：静态测量：H2.5mm+1ppm/V 5mm+1ppm，RTK测量：H 10mm+1ppm/V 20mm+1ppm；如果延长观测时间，基于24小时平滑的精度在1mm左右；这样的精度能准确测量出铁塔变形和铁塔绝对位置，可以使用；

但在实际应用中，24小时后差分保证了精度时牺牲了实时性；另外在灾害天气，例如暴雨时，往往是铁塔安全危险时刻，但这个时候卫星信号却受信号影响而不良，卫星定位精度下降，不能发挥出作用；

从成本上考虑，现阶段卫星监测成本高；如果监测点位少，卫星监测无法监测出铁塔变形；如果完全满足监测要求，点数太多，造成综合成本很高。

从技术与经济两者综合考虑，单一使用卫星定位手段不能解决用户实际需求。

(2)基于物联网技术监控铁塔安全监管

铁塔可以监测元素很多，随着物联网技术发展，目前已经有很多单位对铁塔本体多个参数进行了监测，通过这些参数监测，基本上能反映出铁塔不同载荷条件下的变形，能够在铁塔倾斜、塔基沉降时发出警告；相对使用单一高精度GNSS技术，基于物联网监测的综合成本较低，冗余度也高一些，受到用户的关注。

但这样的技术手段只能在铁塔发生变形后报警，不能实现铁塔安全预警，就是说铁塔有故障了，通知用户去修理，降低重大事故发生的风险，但在故障发生前，由于技术手段限制，无法通知用户。

铁塔安全预警功能，正确的发出铁塔安全预警是用户的刚需，也是经济建设和社会发展的需要。但现有已有监测方法和手段治标不治本，无法从根本上解决这个问题，是现有技术手段的难点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种铁塔安全监测预警系统，以解决现有技术中至少一个的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种铁塔安全监测预警系统，所述系统包括：一或多个测量杆，其安装于铁塔本体上和/或铁塔附近土体中；其内装载有一或多个传感器单元，以用于采集铁塔本体和/或铁塔附近土体中不同参数的第一测量数据；数据采集传输模块，其包括：GNSS卫星定位接收机，用于通过定位技术实时监测铁塔的三维坐标，以计算第二测量数据；处理器，用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警；通信器，用于获取各所述传感器单元采集的第一测量数据，以及将各所述第一测量数据和/或第二测量数据、及预警或报警上传至云服务器或发送至数据监控终端。

于本申请的一实施例中，所述传感器单元包括以下任意一种或多种组合：倾斜测量模块，用于测量深层土体水平位移；压力测量模块，用于测量深层土体水压与渗压；振动测量模块，用于测量铁塔受力产生振动与冲击；高精度电子水平模块，用于测量铁塔不均匀沉降；高精度倾斜模块，用于测量铁塔本体倾斜；频率读数模块，用于配合振弦式表面应力计测量塔根部应力。

于本申请的一实施例中，内设所述倾斜测量模块的测量杆安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体是否发生深层土体水平位移；其安装数量根据土体环境与塔基深度决定；内设所述压力测量模块的测量杆安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体的水压与渗压变化；其安装数量根据塔基深度决定；内设所述振动测量模块的测量杆安装于铁塔下部基座上，以监测铁塔本体受到的振动与冲击强度；其安装数量为每个铁塔安装一个；内设所述高精度电子水平模块的测量杆安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生不均匀沉降；其安装数量为每个铁塔安装2至4个；内设所述高精度倾斜模块的测量杆安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生倾斜；其安装数量为每个铁塔安装1至2个；内设所述频率读数模块的测量杆安装于下部支架上，以监测铁塔本体的应力变化；其与振弦式表面应力计配套的安装套数为每个铁塔安装2至4套。

于本申请的一实施例中，所述处理器用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警，包括以下任意一种或多种：若监测到铁塔附近土体发生深层土体水平位移超过预设阈值，则发出预警；若监测到铁塔附近土体水压与渗压变化超过预设阈值，则发出预警；若监测到铁塔本体受到的振动与冲击强度大于安全规范时，则发出预警；若监测到铁塔本体出现不均匀沉降幅度超过预设阈值，则发出预警；若监测到铁塔本体倾斜角度超过预设阈值，则发出报警；若监测到铁塔本体的应力变化超过预设阈值，则发出报警。

于本申请的一实施例中，所述通信器的通信方式包括：4G、5G、NB-IoT、Rola、及北斗RDSS方式中任意一种或多种组合。

于本申请的一实施例中，所述系统还包括：供电单元；所述供电单元的供电方式包括：太阳能供电、风能发电、交流电源供电、及蓄电池供电中任意一种或多种方式。

于本申请的一实施例中，所述数据采集传输模块为密封设备，仅保留若干预留接口，无显示界面。

于本申请的一实施例中，所述云端与所述数据监控终端基于GIS+3D可视化操作，以实现信息共享与基于大数据的远程智能管理。

于本申请的一实施例中，所述测量杆可埋设的土体环境包括：坡地、草地、山区、软土区、及岩土区中任意一种或多种。

于本申请的一实施例中，所述测量杆可串行级联，以实现多深度、多种类的测量数据的采集。

综上所述，本申请的一种铁塔安全监测预警系统，具有以下有益效果：

(1)按铁塔安全监测的规范要求和信息化管理系统特点开发与完善；

(2)以现场高度模块化集成的物联网为基础，能以低功耗的模式实现铁塔周边多种岩土信息(包括土体位移、水(渗)压)和铁塔本体多种信息(应力、振动、冲击、倾斜、不均匀沉降等)的传感和采集；

(3)能适应野外现场地表及地下环境稳定使用；

(4)结合无线通信与北斗RDSS传输等新一代信息技术，进行铁塔基础岩土信息感知系统、铁塔本体信息感知系统和基础报表与数据显示系统三个子系统的集成。

(5)电网铁塔安全预警与告警的智慧管理平台。

附图说明

图1显示为本申请于一实施例中的铁塔安全监测预警系统的结构示意图。

图2显示为本申请于一实施例中的测量杆的结构示意图。

图3显示为本申请于一实施例中的铁塔安全监测预警系统的场景示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

目前单一GNSS监测系统在灾害天气下卫星信号收到影响，不能精准定位，物联网检测不能实现铁塔安全预警的问题，本申请提供一种铁塔安全监测预警系统，以解决上述问题。

铁塔安全预警功能，是经济建设和社会发展的需要；现有已有监测方法和手段治标不治本，无法从根本上解决这个问题。理论上铁塔的安全，在设计时已经考虑充分，如果施工质量良好，在各种应用环境在规定范围内变化时不会出现倾斜与倒塌铁塔。正确的发出铁塔安全预警是用户的刚需，本申请能实现铁塔安全预警，其核心是基于监测铁塔的各方面应用环境的变化，然后根据环境变化情况实现预警，进一步根据铁塔变形量实现告警。

如图1所示，展示为本申请一实施例中的铁塔安全监测预警系统的结构示意图。如图所示，所述系统100包括：一或多个测量杆110、及数据采集传输模块120。

各所述测量杆110安装于铁塔本体上和/或铁塔附近土体中；其内装载有一或多个传感器单元111，以用于采集铁塔本体和/或铁塔附近土体中不同参数的第一测量数据。

于本实施例中，所述测量杆110可埋设的土体环境包括：坡地、草地、山区、软土区、及岩土区中任意一种或多种。

需要说明的是，在一些现有铁塔基于物联网传感器测量的方法中，大多传感器因为监测数据的不同或测量设备的适用条件，而仅能适用如平地、坡地等土质结构较好的土体环境，而对于山区、软土区等土质结构较差和土质复杂的土体环境时，则往往无法安装或严重影响测量精度。

而本申请采用的如图2所示的测量杆110则能够适用多种复杂环境的土体，例如，根据铁塔基础深度和土体环境，选择合适数量的高精度的传感器单元111和合适得监测点位，安装在测量杆110内，在地面打孔，直接埋设在土(岩)体中，准确感知保护区侧土体深层位移，实现深层土体水平位移和水压数据实时采集。

于本实施例中，所述测量杆110可串行级联，以实现多种测量数据的组合采集，如各所述测量杆110可首尾级联设置，以用于监测土体不同深度的数据；所述测量杆110内可内置多个所述内置多种不同的传感器单元111和数据采集传输模块120，且单个所述数据采集传输模块120可连接多种不同的传感器单元111。

本系统100在结构上，测量杆110串行级联可使采集测量数据的传感器单元111也成为串行级联模式，能够快速组合测量对应位置的多种测量数据；基于传感器单元111的灵活多样的组合与安装方式，大大提高了测量效率；另外，采用测量杆110安装技术，按免(少)布线，免(少)维护原则，不仅适用现场恶劣环境而且现场安装便，而且现场生存能力强，使得安装布局方式更加灵活，以适用不同环境需求。

于本申请中，各传感器单元111，用于采集铁塔本体上和/或铁塔附近土体的第一测量数据。

如图3所示，展示为本申请于一实施例中铁塔安全监测预警系统的场景示意图。如图所示，各所述传感器单元111包括以下任意一种或多种组合：

倾斜测量模块，用于测量深层土体水平位移；其中，内设所述倾斜测量模块的测量杆110a安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体是否发生深层土体水平位移；其安装数量根据土体环境与塔基深度决定。

压力测量模块，用于测量深层土体水压与渗压；其中，内设所述压力测量模块的测量杆110b安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体的水压与渗压变化；其安装数量根据塔基深度决定。

振动测量模块，用于测量铁塔受力产生振动与冲击；其中，内设所述振动测量模块的测量杆110c安装于铁塔下部基座上，以监测铁塔本体受到的振动与冲击强度；其安装数量为每个铁塔安装一个。

高精度电子水平模块，用于测量铁塔不均匀沉降；其中，内设所述高精度电子水平模块的测量杆110d安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生不均匀沉降；其安装数量为每个铁塔安装2至4个。

高精度倾斜模块，用于测量铁塔本体倾斜；其中，内设所述高精度倾斜模块的测量杆110e安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生倾斜；其安装数量为每个铁塔安装1至2个。

频率读数模块，用于配合振弦式表面应力计测量塔根部应力；其中，内设所述频率读数模块的测量杆110f安装于下部支架上，以监测铁塔本体的应力变化；其与振弦式表面应力计配套的安装套数为每个铁塔安装2至4套。

本申请以工程物联网为核心支撑，能够实现铁塔本体多种信息(应力、振动、冲击、倾斜、不均匀沉降等)的感知，为铁塔安全预警补充数据和监测铁塔故障的表象信息(应力与倾斜变化)。

优选地，为了提高监测系统的实用性，拟采用混合串联模式的采集方式，各传感器单元111，包括倾斜测量模块、高精度电子水平模块、频率读数模块等，均采用这种连接方式；按照就近转化的设计原则，实现了信号稳定可靠的现场数字化转化。

优选地，基于物联网技术监控铁塔本体安全的数据监测方式并不仅限于上述实施例，还可包括如：气象：包括风力、风向、气压、温度、湿度、塔基环境安全，包括视频监控、周围人员禁止靠近监控等。

通过这些参数监测，基本上能反映出铁塔不同载荷条件下的变形，能够监测到铁塔倾斜、塔基沉降的发生；相对使用单一高精度GNSS技术，基于物联网监测的综合成本较低，冗余度也高一些，受到用户的关注。

需要说明的是，本申请中安装于铁塔本体上的传感器单元111，基本上能反映出铁塔不同载荷条件下的变形，能够监测到铁塔倾斜、塔基沉降的发生。但这样的技术手段只能在铁塔发生变形后报警，不能实现铁塔安全预警，就是说铁塔有故障了，通知用户去修理，降低重大事故发生的风险，但在故障发生前，由于技术手段限制，无法通知用户。

而本申请为增加对铁塔故障的预警，增加了对铁塔附件的土体中参数的测量，如安装于铁塔附近土体中倾斜测量模块，压力测量模块。本申请基于铁塔基础与铁塔本体监测复合物联网，实时监测铁塔基础及周边土体岩体滑动和塔根应力、塔体振动与冲击、铁塔支柱应力、不均匀沉降、塔身倾斜，本申请基于测量杆110的测量模块安装和应用方式，使得整个铁塔现场监测采用模块形式来完成，完成标准化、小型化、低功耗、免维护、易安装和综合成本低的现场物联网。

所述数据采集传输模块120，包括：GNSS卫星定位接收机121、处理器122、及通信器123。

于本实施例中，所述数据采集传输模块120为密封设备，仅保留若干预留接口，无显示界面。

为了保证在恶劣的施工环境下使用，现场设备均为密封模块形式，仅保留必须的接口，无显示界面，所述数据采集传输模块120为密封设备的考虑，可提高数据采集传输模块120的耐用性，减少故障率。

GNSS卫星定位接收机121，用于使用差分定位技术实时观测铁塔的高精度三维坐标，以计算第二测量数据。

现场数据采集设备均基于GNSS授时信号，能实现全线路铁塔同步监测。例如，本系统100具有高精度GNSS测量设备的接口，可以接入高精度GNSS，能实现铁塔安全监测物联网于与卫星监测的融合。

GNSS是一种卫星无线电导航业务，由用户接收卫星无线电导航信号，是一种卫星无线电导航业务，自主完成至少到4颗卫星的距离测量，进行用户位置，速度及航行参数计算。以往的传统检测站之间需要通视。不能全天候观测，大量采用手工采集数据的方法，自动化程度低，工作量大，观测受气候和其他条件影响，容易漏过重要和危险的信号。而基于高精度/GNSS的检测系统，使用差分定位技术直接测定点的三维坐标，能够24小时全天候连续不断的观测。高精度GNSS测量，GNSS位置与时间导入，用于利用GNSS授时信号，实现全网铁塔的同步测量。

举例来说，本申请可通过数据采集传输模块120内的通信器123构建无线网桥，在GNSS卫星定位接收机121和专用监控计算机(或平台)之间建立了通信链路；这些计算机(或平台)可位于每个监测区附近的办公室内，使用司南CDMONITOR软件，负责实时计算观测点的高精度坐标；然后，所有这些实时坐标数据通过数据传输网络传输到主控制中心，以便轻松输出监测和分析结果。

于本申请中，采用高精度GNSS技术与基于物联网传感器监控铁塔的方式相结合，可以在恶劣天气下弥补单一高精度GNSS技术的监测受限问题，并且二者相容，能够更加精准全面的对铁塔进行监测。

处理器122，用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警。

于本实施例中，所述处理器122用于依据采集的测量数据发出预警或报警包括以下任意一种或多种：

1)若监测到铁塔附近土体发生深层土体水平位移超过预设阈值，则发出预警；

2)若监测到铁塔附近土体水压与渗压变化超过预设阈值，则发出预警；

例如，对铁塔基础周边的土体进行监测：通过监测深层土体的水平位移(特别山区)和铁塔基础地下水渗压(特别是软土地区)的监测，结合塔基基础不均匀沉降监测，完成对塔基基础安全的评估，实现铁塔安全预警。塔基土体稳定，铁塔安全系数高；塔基基础土体发生位移或者地下水渗压变化大，铁塔安全系数降低，需要发出预警。

3)若监测到铁塔本体受到的振动与冲击强度大于安全规范时，则发出预警；

例如，监测塔体受到的外部振动与冲击，外部振动与冲击大于安全规范时，需要发出预警

4)若监测到铁塔本体出现不均匀沉降幅度超过预设阈值，则发出预警；

例如，监测铁塔基础是否发生不均匀沉降，若出现不均匀沉降幅度超过预设阈值时，是铁塔基础不稳定的表征，需要及时预警；不均匀沉降速度快(特别是软土地区)，是地下水位严重破坏，需要发出预警。

5)若监测到铁塔本体倾斜角度超过预设阈值，则发出报警；

例如，监测铁塔塔身倾斜度，发生倾斜时，说明铁塔已经发生变形，需要按目前国家及行业规范告警。

6)监测到铁塔本体的应力变化超过预设阈值，则发出报警。

例如，监测铁塔支柱应力，应力加大，说明铁塔载荷加大，需要按规范报警。

通过上述监测数据的实时采集，以完成一套铁塔在线大数据监测预警系统，能够跟踪、预测铁塔状态趋势，可对每个铁塔建立自己的安全参考模型，实现实时监测、预警和报警为一体，从而降低铁塔风险、降低维护成本。

本申请可以准确区分铁塔安全预警与告警，便于用户管理维护；铁塔本体倾斜是铁塔发生了故障，系统及时告警，需要立刻进行维护；通过数据分析后，根据环境变化参数，给出预警；通过预警，在铁塔发生倾斜和倒塌之前，就能提前维护维修，避免更坏情况的发生。

整体来看，本申请针对铁塔周边土体环境变化建立监测物联网，实现预警；建立铁塔本体参数变化监测物联网；两个物联网构成一张有效的铁塔安全监测网，通过监测数据分析与融合技术实现预警与报警。并且，监测物联网采用统一规格与协议的不同类型现场传感模块构成，实现了深层土体位移、土体运动方向、倾斜、振动、冲击、应力、渗压、不均匀沉降等铁塔安全监测全部参数的就近数字转化。

通信器123，用于获取各所述传感器单元111采集的第一测量数据，以及将各所述第一测量数据和/或第二测量数据、及预警或报警上传至云服务器或发送至数据监控终端；

优选地，所述第一测量数据和/或第二监测数据的数据处理采用分布式架构，可将所述第一测量数据和/或第二监测数据导入云端数据库以供监测与计算。

于本实施例中，所述通信器123的通信方式包括：4G、5G、NB-IoT、Rola、及北斗RDSS方式中任意一种或多种组合。

需说明的是，除支持传统4G/5G/NB-IoT等传输方式外，本申请支持北斗RDSS无线数据传输系统。

近些年，LPWAN(Low Power Wide Area Network)低功耗广域网越来越收到各个行业的青睐，而NB-IOT正是其典型代表；RDSS北斗短报文技术适用于没有公网的场合，特别适合于边远地区，本申请研究设计时，充分考虑公用无线传输技术与北斗RDSS数据传输技术融合，本系统100不仅能使用公网，也能通过北斗RDSS组成铁塔监控网，以解决如某些山区电网无公网信号时，监测数据传输问题。

RDSS是一种卫星无线电测定业务，用户至卫星的距离测量和位置计算无法由用户自身独立完成，必须由外部系统通过用户的应答来完成。通过用户应答，在完成定位的同时，完成了向外部系统的用户位置报告，还可实现定位与通信的集成，实现在同一系统中的NAVCOMM集成，利用卫星实现短报文传输。

于本实施例中，各所述测量杆110还连通有供电单元130，所述供电单元130的供电方式包括：太阳能供电、风能发电、交流电源供电、及蓄电池供电中任意一种或多种方式。

需考虑的是，由于铁塔可能会建设在人迹罕至的无人区，考虑铁塔现场交流供电不方便，为实现运维方便，因此，本系统100提供不仅能使用传统交流电源而且还提供如太阳能等自供电的供电方式，以大大减少人为维护的工作。例如，可在每个铁塔上安装太阳能电池板，或者，还可增设小型风力发电机。

于本实施例中，所述云端与所述数据监控终端基于GIS+3D可视化操作，以实现信息共享与基于大数据的远程智能管理。

基于GIS+3D可视化操作，在监控平台与移动端实现信息共享，实现了基于大数据的远程智能管理。

于本申请中，利用云服务器或配置的服务器群，完成数据接收、数据库、数据处理、WEB等服务；服务器完成测量结果存储、处理和大数据分析，并支持数据可视化应用；监测测量结果通过互联网，在如用户电脑或者手机、平板电脑等数据监控终端上实时发布，实现铁塔监测全部要求，为业主、监管、监理、运维方和勘测单位等提供分等级的服务。

优选地，本申请所述的数据监控终端可以是用户电脑或者手机、平板电脑，可使运维人员通过便携的数据监控终端上实现预警，为作业人员、管理人员、业主等提供及时、有效的监测信息。

综上所述，本申请能实现铁塔自动、实时、连续、智慧监测，大大降低铁塔安全风险，为电网、通信网等安全运营提供有力技术保障。从影响铁塔安全的各环境变化监测出发，通过多种传感器单元综合测量，实现了对铁塔基础与铁塔本体的多参数监测物联网，更可扩展为铁塔安全监测物联网于与卫星监测的融合，结合大数据处理，完成一套新一代铁塔安全预警系统。

本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中包含通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种铁塔安全监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：

一或多个测量杆，其安装于铁塔本体上和/或铁塔附近土体中；其内装载有一或多个传感器单元，以用于采集铁塔本体和/或铁塔附近土体中不同参数的第一测量数据；

数据采集传输模块，其包括：

GNSS卫星定位接收机，用于通过定位技术实时监测铁塔的三维坐标，以计算第二测量数据；

处理器，用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警；

通信器，用于获取各所述传感器单元采集的第一测量数据，以及将各所述第一测量数据和/或第二测量数据、及预警或报警上传至云服务器或发送至数据监控终端。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器单元包括以下任意一种或多种组合：

倾斜测量模块，用于测量深层土体水平位移；

压力测量模块，用于测量深层土体水压与渗压；

振动测量模块，用于测量铁塔受力产生振动与冲击；

高精度电子水平模块，用于测量铁塔不均匀沉降；

高精度倾斜模块，用于测量铁塔本体倾斜；

频率读数模块，用于配合振弦式表面应力计测量塔根部应力。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

内设所述倾斜测量模块的测量杆安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体是否发生深层土体水平位移；其安装数量根据土体环境与塔基深度决定；

内设所述压力测量模块的测量杆安装于铁塔附近土体中，以监测铁塔附近土体的水压与渗压变化；其安装数量根据塔基深度决定；

内设所述振动测量模块的测量杆安装于铁塔下部基座上，以监测铁塔本体受到的振动与冲击强度；其安装数量为每个铁塔安装一个；

内设所述高精度电子水平模块的测量杆安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生不均匀沉降；其安装数量为每个铁塔安装2至4个；

内设所述高精度倾斜模块的测量杆安装于铁塔下部支架和立柱上，以监测铁塔本体是否发生倾斜；其安装数量为每个铁塔安装1至2个；

内设所述频率读数模块的测量杆安装于下部支架上，以监测铁塔本体的应力变化；其与振弦式表面应力计配套的安装套数为每个铁塔安装2至4套。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理器用于依据采集的第一测量数据和/或第二测量数据发出预警或报警，包括以下任意一种或多种：

若监测到铁塔附近土体发生深层土体水平位移超过预设阈值，则发出预警；

若监测到铁塔附近土体水压与渗压变化超过预设阈值，则发出预警；

若监测到铁塔本体受到的振动与冲击强度大于安全规范时，则发出预警；

若监测到铁塔本体出现不均匀沉降幅度超过预设阈值，则发出预警；

若监测到铁塔本体倾斜角度超过预设阈值，则发出报警；

若监测到铁塔本体的应力变化超过预设阈值，则发出报警。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信器的通信方式包括：4G、5G、NB-IoT、Rola、及北斗RDSS方式中任意一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：供电单元；所述供电单元的供电方式包括：太阳能供电、风能发电、交流电源供电、及蓄电池供电中任意一种或多种方式。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集传输模块为密封设备，仅保留若干预留接口，无显示界面。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述云端与所述数据监控终端基于GIS+3D可视化操作，以实现信息共享与基于大数据的远程智能管理。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量杆可埋设的土体环境包括：坡地、草地、山区、软土区、及岩土区中任意一种或多种。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量杆可串行级联，以实现多深度、多种类的测量数据的采集。

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