CN112714508B - 一种环境自适应电力通信共享塔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境自适应电力通信共享塔装置，包括有塔杆、设置在塔杆上部的控制器、给控制柜提供电能的太阳能发电板以及用于固定塔杆底部的地桩结构，所述地桩结构包括有主体、设置在主体底端的若干支撑柱、设置在主体上端面用于稳固塔杆并传感塔杆倾斜角度的传感机构以及设置在主体内腔中用于校正塔杆倾斜度的扶正机构。本设计在塔杆上设置有监测装置可以实时监测塔杆的倾斜度，同时地桩机构内设置有扶正机构可以自动调整塔杆的倾斜度，增加塔杆的抗风险能力，塔杆上悬挂设置的控制柜内可以悬挂通信模组，可以作为移动终端的通讯基站，能够极大的提高通信基站的覆盖面，为现代化建设提供信息技术支撑。

Description

一种环境自适应电力通信共享塔装置

技术领域

本发明涉及电力运维技术领域，具体的，涉及一种环境自适应电力通信共享塔装置。

背景技术

经济的发展的一个具体体现就是日益增加的电力消耗，但由于我国地域跨度大，能源分布不均，为了满足用户的用电需求，需要长距离调配传输电能，所以电网在输电和变电方面投入巨大，电力铁塔是输电线路一个重要组成部分，电力铁塔如何安全稳定的运行是电网公司一直关注的课题。

输电铁塔为高耸构筑物，对倾斜变形非常敏感，对地基不均匀沉降要求也高。输电铁塔基础常用的结构形式有独立基础、扩大基础和桩基础，输电铁塔的结构形式主要采用钢结构。常规输电铁塔及基础结构难以适应煤矿采空区的地表移动变形，有可能造成输电铁塔偏斜甚至倾覆，传统的铁塔只作为输电线路的承载工具，并不具备自检能力，因此，对于铁塔的维护缺乏智能化监测，对电力安全运行带来了极大的隐患。

目前国内电力铁塔运维大部分仍采用传统方式，少数采用基于北斗卫星差分定位建模来监测铁塔，无法提供低时延的实时监测、高精确度的采集数据以及风险提前预测等服务。由于铁塔的布置广泛、数量庞大，对电力运输的安全性至关重要，铁塔的铺设以及后期维护困难等难题，需要设计一种便于铺设和便于检测的铁塔装置，增加铁塔自身的抗风险能力以及智能化自检能力。

中国专利，公告号：CN105471112B，公开日：2018年6月1日，公开了一种用于电力塔杆的智能监测装置及方法，智能监测装置包括控制器、输出单元、远程通信模块和电子式六轴陀螺仪；电子式六轴陀螺仪设置在电力塔杆上；所述的电子式六轴陀螺仪用于检测电力塔杆的倾斜角度；所述的输出单元用于控制电力塔杆上的断路器的合闸或跳闸；远程通信模块用于向调度站发送报警信息；控制器通过电子式六轴陀螺仪检测到电力塔杆的倾斜角度大于预设阈值时，通过远程通信模块向调度中心发送报警信息，或通过输出单元控制断路器跳闸以避免触电事故或电网事故扩大。该方案虽然在电力塔杆上设置有倾斜度监测装置，但塔杆自身的抗风险能力低。

发明内容

本发明的目的是解决传统的塔杆缺乏自检装置以及抗风险能力低导致的运维难度大的问题，提出了一种环境自适应电力通信共享塔装置，在塔杆上设置有监测装置可以实时监测塔杆的倾斜度，同时地桩结构内设置有扶正机构可以自动调整塔杆的倾斜度，增加塔杆的抗风险能力，塔杆上悬挂设置的控制柜内可以悬挂通信模组，可以作为移动终端的通讯基站，能够极大的提高通信基站的覆盖面，为现代化建设提供信息技术支撑。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种环境自适应电力通信共享塔装置，包括有塔杆、设置在塔杆上部的控制器、给控制柜提供电能的太阳能发电板以及用于固定塔杆底部的地桩结构，所述地桩结构包括有主体、设置在主体底端的若干支撑柱、设置在主体上端面用于稳固塔杆并传感塔杆倾斜角度的传感机构以及设置在主体内腔中用于校正塔杆倾斜度的扶正机构。

本方案中，传感机构一方面可以感应塔杆的倾斜受力，另一方面可以支撑塔杆，校正机构与传感机构实现联动，将倾斜力转换成校正力，使得塔杆自动调整倾斜角度，同时，塔杆由于与地桩非刚性连接，其健壮性显著提升，一方面可以提高其抗风险的能力，另一方面便于维护，控制器实现电能的自给自足，可以给实现通讯和倾斜角度检测，实现塔杆的自检功能，显著提高了塔杆的维护效率。

作为优选，所述控制器包括有悬挂于塔杆上部的控制箱、设置在控制箱内的主控模块、通信模块、定位器、电源转换模块以及陀螺仪传感器，所述太阳能发电板通过电源转换模块给主控模块提供工作电源，所述主控模块分别与通信模块、定位器以及陀螺仪传感器电连接。

本方案中，主控模块采用STM32F系列单片机，通信模块使用5G模组终端或者4G模组，可以作为移动信号基站，实现分布式基站的作用，提高偏远地区的移动基站的覆盖率，定位器记录塔杆所在位置信息，陀螺仪传感器可以实时测量塔杆的倾斜角度，若倾斜角度大于设定阈值，且一段时间后（如10分钟后）没有恢复到安全阈值内，则通过通信模块发送报警信号和位置信息给远程控制中心，及时派遣维修人员前去检修。

作为优选，所述传感机构包括有凸井以及设置在凸井内的液压传动机构，凸井设置在主体中心的上端，所述塔杆的底端通过井口延伸至主体内腔的底端，所述液压传动机构包括有至少三个周向均匀分布的液压传动器组，液压传动器组的一端设置在凸井的内侧壁上，另一端与塔杆的周身抵靠。

本方案中，主体通过混泥土一体浇筑而成，凸井采用厚钢板制成，液压传动机构能够感受塔杆因倾斜产生的倒伏力，作为一个感应和缓冲装置，提高塔杆的抗性。

作为优选，所述液压传动器组包括纵向依次设置在凸井的内侧壁上的第一液压机构，第二液压机构以及第三液压机构，第一液压机构、第二液压机构以及第三液压机构的结构相同，所述第一液压机构包括有与凸井的内侧壁固定连接的第一液压缸、与液压缸活动连接的第一推杆以及设置在推杆顶端的与塔杆周身抵靠的垫片，所述推杆上套接有回复弹簧，所述液压缸的底端设置有导油口，所述导油口通过油管与设置在凸井底端的第一储油腔连通。

本方案中，由于塔杆倾斜导致倒伏一侧的液压传动器组受力，进而压迫推杆将液压缸内的液压油推入储油腔内，储油腔与扶正机构连通，进而驱使扶正机构执行相关动作。

作为优选，所述扶正机构包括有抱箍、与液压传动器组数目相同的液压驱动器以及设置在塔杆底端的轮组，所述抱箍固定套接在塔杆的下端，所述液压驱动器的一端与抱箍固定连接，另一端固定设置在主体内腔的侧壁上。

本方案中，轮组包括有三个呈等边排列的万向轮，可以对塔杆起到支撑作用，也可以起到滑动作用，液压驱动器可以推动抱箍，通过轮组的滑动作用，可以轻松调节塔杆的倾斜角度。

作为优选， 所述液压驱动器包括有第二液压缸以及第二推杆，所述第二液压缸固定设置在主体内腔的侧壁上，所述第二推杆的一端与第二液压缸活动连接，另一端与抱箍固定。

作为优选，所述第一液压机构与第二液压缸以塔杆为中心线相向设置，所述第二液压缸通过导油管与第一储油腔连通。

本方案中，由于第一液压机构与第二液压缸以塔杆为中心线相向设置，所以塔杆上部倾斜后对液压传动器组有一个倾斜压力，液压传动器组通过液压油将压迫力传导至下端的液压驱动器动作，液压驱动器动作给与塔杆与倾斜角度相反的作用力以达到校正塔杆的作用，同时，由于塔杆与地桩的连接并非是刚性连接，因此，即使塔杆在外力的作用下有一定角度的晃动，都可以自动校正回归到初始竖直位置，同时陀螺仪传感器可以实时监测塔杆的倾斜情况，如果倾斜角度过大，则通过通信模块发送报警信号和位置信息给远程控制中心，及时派遣维修人员前去检修。

作为优选，还包括有设置在凸井和塔杆之间用于防水的波纹管，所述波纹管的底端与凸井面密封，所述波纹管的上端套接在塔杆的周身。

本方案中，防水方波纹管可以保证塔杆可以相对于凸井小幅度的晃动的同时，防止水进入凸井以及主体内腔对于传感机构和扶正机构的腐蚀。

本发明的有益效果：本发明一种环境自适应电力通信共享塔装置，在塔杆上设置有监测装置可以实时监测塔杆的倾斜度，同时地桩机构内设置有扶正机构可以自动调整塔杆的倾斜度，增加塔杆的抗风险能力，塔杆上悬挂设置的控制柜内可以悬挂通信模组，可以作为移动终端的通讯基站，能够极大的提高通信基站的覆盖面，为现代化建设提供信息技术支撑。

附图说明

图1为本发明的一种环境自适应电力通信共享塔装置的结构图。

图2为本发明的一种环境自适应电力通信共享塔装置的剖面结构图。

图3为本发明的一种环境自适应电力通信共享塔装置的A区域结构图。

图中标记说明：1-塔杆、2-控制器、3-太阳能发电板、4-地桩结构、5-传感机构、6-扶正机构、7-波纹管、41-支撑柱、 51--凸井、A-液压传动机构、52-第一液压机构，53-第二液压机构、54-第三液压机构、521-第一液压缸、522-第一推杆、523-垫片，524-回复弹簧，525-第一储油腔连通、61-抱箍、62-液压驱动器、63-轮组。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，一种环境自适应电力通信共享塔装置的结构图，由塔杆1、设置在塔杆1上部的控制器2、给控制柜提供电能的太阳能发电板3以及用于固定塔杆1底部的地桩结构4组成，地桩结构4包括有主体、设置在主体底端的若干支撑柱41、设置在主体上端面用于稳固塔杆1并传感塔杆1倾斜角度的传感机构5以及设置在主体内腔中用于校正塔杆1倾斜度的扶正机构6，还包括有设置在凸井51和塔杆1之间用于防水的波纹管7，波纹管7的底端与凸井51面密封，波纹管7的上端套接在塔杆1的周身。

本实施例中，防水方波纹管7可以保证塔杆1可以相对于凸井51小幅度的晃动的同时，防止水进入凸井51以及主体内腔对于传感机构5和扶正机构6的腐蚀，传感机构5一方面可以感应塔杆1的倾斜受力，另一方面可以支撑塔杆1，校正机构与传感机构5实现联动，将倾斜力转换成校正力，使得塔杆1自动调整倾斜角度，同时，塔杆1由于与地桩非刚性连接，其健壮性显著提升，一方面可以提高其抗风险的能力，另一方面便于维护，控制器2实现电能的自给自足，可以给实现通讯和倾斜角度检测，实现塔杆1的自检功能，显著提高了塔杆1的维护效率。

控制器2包括有悬挂于塔杆1上部的控制箱、设置在控制箱内的主控模块（未示出）、通信模块（未示出）、定位器（未示出）、电源转换模块（未示出）以及陀螺仪传感器（未示出），太阳能发电板3通过电源转换模块给主控模块提供工作电源，主控模块分别与通信模块、定位器以及陀螺仪传感器电连接。

本实施例中，主控模块采用STM32F系列单片机，通信模块使用5G模组终端或者4G模组，可以作为移动信号基站，实现分布式基站的作用，提高偏远地区的移动基站的覆盖率，定位器记录塔杆1所在位置信息，陀螺仪传感器可以实时测量塔杆1的倾斜角度，若倾斜角度大于设定阈值，且一段时间后（如10分钟后）没有恢复到安全阈值内，则通过通信模块发送报警信号和位置信息给远程控制中心，及时派遣维修人员前去检修。

如图2所示，传感机构5包括有凸井51以及设置在凸井51内的液压传动机构A，凸井51设置在主体中心的上端，塔杆1的底端通过井口延伸至主体内腔的底端，液压传动机构A包括有至少三个周向均匀分布的液压传动器组，液压传动器组的一端设置在凸井51的内侧壁上，另一端与塔杆1的周身抵靠。

本实施例中，主体通过混泥土一体浇筑而成，凸井51采用厚钢板制成，液压传动机构A能够感受塔杆1因倾斜产生的倒伏力，作为一个感应和缓冲装置，提高塔杆1的抗性。

如图3所示，液压传动器组包括纵向依次设置在凸井51的内侧壁上的第一液压机构52，第二液压机构53以及第三液压机构54，第一液压机构52、第二液压机构53以及第三液压机构54的结构相同，第一液压机构52包括有与凸井51的内侧壁固定连接的第一液压缸521、与液压缸活动连接的第一推杆522以及设置在推杆顶端的与塔杆1周身抵靠的垫片523，推杆上套接有回复弹簧524，液压缸的底端设置有导油口，导油口通过油管与设置在凸井51底端的第一储油腔连通525。

本实施例中，由于塔杆1倾斜导致倒伏一侧的液压传动器组受力，进而压迫推杆将液压缸内的液压油推入储油腔内，储油腔与扶正机构6连通，进而驱使扶正机构6执行相关动作。

扶正机构6包括有抱箍61、与液压传动器组数目相同的液压驱动器62以及设置在塔杆1底端的轮组63，抱箍61固定套接在塔杆1的下端，液压驱动器62的一端与抱箍61固定连接，另一端固定设置在主体内腔的侧壁上。

本实施例中，轮组63包括有三个呈等边排列的万向轮，可以对塔杆1起到支撑作用，也可以起到滑动作用，液压驱动器62可以推动抱箍61，通过轮组63的滑动作用，可以轻松调节塔杆1的倾斜角度。

液压驱动器62包括有第二液压缸（未示出）以及第二推杆（未示出），第二液压缸固定设置在主体内腔的侧壁上，第二推杆的一端与第二液压缸活动连接，另一端与抱箍61固定。

第一液压机构52与第二液压缸以塔杆1为中心线相向设置，第二液压缸通过导油管与第一储油腔连通525。

本实施例中，由于第一液压机构52与第二液压缸以塔杆1为中心线相向设置，所以塔杆1上部倾斜后对液压传动器组有一个倾斜压力，液压传动器组通过液压油将压迫力传导至下端的液压驱动器62动作，液压驱动器62动作给与塔杆1与倾斜角度相反的作用力以达到校正塔杆1的作用，同时，由于塔杆1与地桩的连接并非是刚性连接，因此，即使塔杆1在外力的作用下有一定角度的晃动，都可以自动校正回归到初始竖直位置，同时陀螺仪传感器可以实时监测塔杆1的倾斜情况，如果倾斜角度过大，则通过通信模块发送报警信号和位置信息给远程控制中心，及时派遣维修人员前去检修。

以上所述之具体实施方式为本发明一种环境自适应电力通信共享塔装置的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，包括有塔杆、设置在塔杆上部的控制器、给控制柜提供电能的太阳能发电板以及用于固定塔杆底部的地桩结构，所述地桩结构包括有主体、设置在主体底端的若干支撑柱、设置在主体上端面用于稳固塔杆并传感塔杆倾斜角度的传感机构以及设置在主体内腔中用于校正塔杆倾斜度的扶正机构；所述传感机构包括有凸井以及设置在凸井内的液压传动机构，凸井设置在主体中心的上端，所述塔杆的底端通过井口延伸至主体内腔的底端，所述液压传动机构包括有至少三个周向均匀分布的液压传动器组，液压传动器组的一端设置在凸井的内侧壁上，另一端与塔杆的周身抵靠；所述液压传动器组包括纵向依次设置在凸井的内侧壁上的第一液压机构，第二液压机构以及第三液压机构，第一液压机构、第二液压机构以及第三液压机构的结构相同，所述第一液压机构包括有与凸井的内侧壁固定连接的第一液压缸、与液压缸活动连接的第一推杆以及设置在推杆顶端的与塔杆周身抵靠的垫片，所述推杆上套接有回复弹簧，所述液压缸的底端设置有导油口，所述导油口通过油管与设置在凸井底端的第一储油腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，所述控制器包括有悬挂于塔杆上部的控制箱、设置在控制箱内的主控模块、通信模块、定位器、电源转换模块以及陀螺仪传感器，所述太阳能发电板通过电源转换模块给主控模块提供工作电源，所述主控模块分别与通信模块、定位器以及陀螺仪传感器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，所述扶正机构包括有抱箍、与液压传动器组数目相同的液压驱动器以及设置在塔杆底端的轮组，所述抱箍固定套接在塔杆的下端，所述液压驱动器的一端与抱箍固定连接，另一端固定设置在主体内腔的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，所述液压驱动器包括有第二液压缸以及第二推杆，所述第二液压缸固定设置在主体内腔的侧壁上，所述第二推杆的一端与第二液压缸活动连接，另一端与抱箍固定。

5.根据权利要求4所述的一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，所述第一液压机构与第二液压缸以塔杆为中心线相向设置，所述第二液压缸通过导油管与第一储油腔连通。

6.根据权利要求1或3或4或5所述的一种环境自适应电力通信共享塔装置，其特征在于，还包括有设置在凸井和塔杆之间用于防水的波纹管，所述波纹管的底端与凸井面密封，所述波纹管的上端套接在塔杆的周身。

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