CN112833848A - 一种输配电塔架的应变检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输配电塔架的应变检测系统，包括变采集器、处理器、无线通信设备、数据处理器和后台管理中心，还涉及一种输配电塔架的应变检测系统方法，包括将应变采集器设置在输配电塔架上；通过处理器控制应变采集器进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理；利用无线通信设备将优化处理后的应变数据无线传输至数据处理器中，对应变数据进行汇总；将汇总后的应变数据传输至后台管理中心，由后台管理中心对应变数据进行分析判断，完成对输配电塔架的应变的检测；本方案实现了对输配电塔架各检测点的应变量的实时采集，提高了检测的实时性，系统结构简单，易于实现，有效减少了投入成本。

Description

一种输配电塔架的应变检测系统和方法

技术领域

本发明涉及电力施工检测技术领域，更具体的，涉及一种输配电塔架的应变检测系统和方法。

背景技术

一条送电线路由发电厂开始，到用电单位结束，中间要穿越村庄、农田、森林和高山，跨越河流、公路、铁路等，塔架结构作为送电线路的重要组成部分，起着支撑和架空电力线的作用。在送电线路工程中，高压和超高压送电线路工程，是国家经济建设的生命线工程，线路中的高压线塔架结构担负着架空电力线的重任，不言而喻其作用是极其重要的。铁塔具有强度高、重量轻、制造简单等优点，因此，在电网中起骨干作用的重要干线，输送负载容量较大的线路和运输不方便、地形较复杂以及跨越塔、大转角塔、耐张塔一般采用铁塔。

公开号为CN104933702A的中国发明专利申请于2018年8月24日公开了一种输电线路塔架的检测方法及装置，从图像中准确的检测出输电线路塔架的区域，而不受输电线路塔架其自身承载的属性和四季变化的影响，可用于输配电塔架的方位识别，但并未能实现对输配电塔架的应变实时检测。目前在输配电塔架行业，只对塔架出厂时或者设计时有进行结构应变的模拟以及检测。无法真正在实际应用时取到很大作用。

发明内容

本发明为克服现有的电线路塔架检测存在无法对输配电塔架应变实时检测的技术缺陷，提供一种输配电塔架的应变检测系统和方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种输配电塔架的应变检测系统，包括应变采集器、处理器、无线通信设备、数据处理器和后台管理中心；其中：

所述应变采集器设置在输配电塔架上，用于采集输配电塔架各检测点的应变量，其输出端与所述处理器电性连接；

所述处理器通过所述无线通信设备与所述数据处理器无线通信连接，实现信息交互；

所述处理器用于控制所述应变采集器进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器；

所述数据处理器与后台管理中心通信连接，实现信息交互；所述数据处理器接收到优化处理后的应变数据，对数据进行处理，并将数据传输至所述后台管理中心。

上述方案中，通过变采集器、处理器、无线通信设备、数据处理器和后台管理中心的设置，实现了对输配电塔架各检测点的应变量的实时采集，提高了检测的实时性，系统结构简单，易于实现，有效减少了投入成本。

上述方案中，一种输配电塔架的应变检测系统主要用于采集输配电塔架在实际运用中受到外力时的应变量，当实际形变量超过设定的预警值时，将派电网抢修人员去现场进行临时加固，避免造成安全事故的发生。

其中，所述应变采集器包括若干个应变采集片；所述应变采集片根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量，将采集到的数据传输至所述处理器。

其中，所述处理器由若干个ARM微型处理器及其外围电路组成；所述ARM微型处理器与其对应的应变采集片电性连接，用于控制所述应变采集片进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器。

其中，所述数据处理器的主体为ARM处理器。

上述方案中，ARM处理器每个塔架配备多个，主要用于处理自己负责的ARM微型处理器发送过来的应变数据，再将应变数据通过5G信号网关传输到后台管理中心。其中5G信号网关主要用于数据的远程无线高速传输。

其中，所述后台管理中心包括微处理器、存储器、输入模块、显示模块、报警模块和网关模块；其中：

所述后台管理中心通过所述网关模块将所述微处理器与所述数据处理器通信连接；

所述微处理器与所述存储器电性连接，实现信息交互；

所述输入模块用于输入控制指令，其输出端与所述微处理器输入端电性连接；

所述微处理器输出端与所述显示模块信号输入端、报警模块控制端电性连接。

一种输配电塔架的应变检测方法，包括以下步骤：

S1：将应变采集器设置在输配电塔架上；

S2：通过处理器控制应变采集器进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理；

S3：利用无线通信设备将优化处理后的应变数据无线传输至数据处理器中，对应变数据进行汇总；

S4：将汇总后的应变数据传输至后台管理中心，由后台管理中心对应变数据进行分析判断，完成对输配电塔架的应变的检测。

其中，在所述步骤S1中，所述应变采集器根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量。

其中，在所述步骤S2中具体为：在后台管理中心输入采集控制指令，采集控制指令经数据处理器通过无线通信设备发送至处理器上，由处理器控制应变采集器进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理。

其中，在所述步骤S4中，所述分析判断过程具体为：后台管理中心接收汇总后的应变数据后，将应变数据与预先设置的报警阈值进行对比，当某个检测点的应变数据超过阈值时，后台管理中心将发出警报。

其中，在后台管理中心中，通过输入模块输入采集控制指令；通过存储器进行报警阈值的设置；通过微处理器进行应变数据与报警阈值进行对比；通过显示模块对采集到的应变数据进行显示；通过报警模块发出警报；通过网关模块与数据处理器通信。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种输配电塔架的应变检测系统和方法，通过变采集器、处理器、无线通信设备、数据处理器和后台管理中心的设置，实现了对输配电塔架各检测点的应变量的实时采集，提高了检测的实时性，系统结构简单，易于实现，有效减少了投入成本。

附图说明

图1为本发明所述系统的模块连接示意图；

图2为本发明所述运行方法流程示意图；

其中：1、应变采集器；2、处理器；3、无线通信设备；4、数据处理器；5、后台管理中心；51、微处理器；52、存储器；53、输入模块；54、显示模块；55、报警模块；56、网关模块。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种输配电塔架的应变检测系统，包括应变采集器1、处理器2、无线通信设备3、数据处理器4和后台管理中心5；其中：

所述应变采集器1设置在输配电塔架上，用于采集输配电塔架各检测点的应变量，其输出端与所述处理器2电性连接；

所述处理器2通过所述无线通信设备3与所述数据处理器4无线通信连接，实现信息交互；

所述处理器2用于控制所述应变采集器1进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器4；

所述数据处理器4与后台管理中心5通信连接，实现信息交互；所述数据处理器4接收到优化处理后的应变数据，对数据进行处理，并将数据传输至所述后台管理中心5。

在具体过程中，本方案通过变采集器1、处理器2、无线通信设备3、数据处理器4和后台管理中心5的设置，实现了对输配电塔架各检测点的应变量的实时采集，提高了检测的实时性，系统结构简单，易于实现，有效减少了投入成本。

在具体过程中，一种输配电塔架的应变检测系统主要用于采集输配电塔架在实际运用中受到外力时的应变量，当实际形变量超过设定的预警值时，将派电网抢修人员去现场进行临时加固，避免造成安全事故的发生。

更具体的，所述应变采集器1包括若干个应变采集片；所述应变采集片根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量，将采集到的数据传输至所述处理器2。

更具体的，所述处理器2由若干个ARM微型处理器及其外围电路组成；所述ARM微型处理器与其对应的应变采集片电性连接，用于控制所述应变采集片进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器4。

更具体的，所述数据处理器4的主体为ARM处理器。

更具体的，所述后台管理中心5包括微处理器51、存储器52、输入模块53、显示模块54、报警模块55和网关模块56；其中：

所述后台管理中心5通过所述网关模块56将所述微处理器51与所述数据处理器4通信连接；

所述微处理器51与所述存储器52电性连接，实现信息交互；

所述输入模块53用于输入控制指令，其输出端与所述微处理器51输入端电性连接；

所述微处理器51输出端与所述显示模块54信号输入端、报警模块55控制端电性连接。

在具体实施过程中，ARM处理器每个塔架配备多个，主要用于处理自己负责的ARM微型处理器发送过来的应变数据，再将应变数据通过网关模块56传输到后台管理中心5。

在具体实施过程中，无线通信设备3采用蓝牙通信设备，包括了蓝牙信号发射器与蓝牙信号接收器，主要用于将处理器2与ARM处理器之间的信息交互。

网关模块56采用5G网关模块，主要用于数据的远程无线高速传输。

在具体实施过程中，本发明采用多组应变采集器安装于配电网塔架上方的主要承重点位置，如图1所示，其中所采用的应变采集片与ARM微型处理芯片、蓝牙发射模块属于微型电子元器件，个头小，重量轻。可以内嵌到配电网塔架材料内部，或者可以通过二次喷涂防护器安装在配电网塔架上面，投入成本低。

在具体实施过程中，本发明每一组应变采集片数量根据5G信号网关的数据采集通道数量而定，5G信号网关的采集通道数量越多，每一组应变采集系统所安装的应变采集片的数量越多。通过ARM微型处理芯片控制应变采集片去采集配电网塔架的主要承重点在实际运用时的实时应变数据，再通过蓝牙发射模块，传输到现场的ARM处理器控制的蓝牙接收模块，ARM处理器将每一个应变采集片采集到的数据进行汇总，再通过5G信号网关传输到后台管理中心5。

在具体实施过程中，由于5G信号网关成本较高，如果每一个应变采集片配备一个5G信号网关跟后台管理中心通讯的话，整个项目成本造价过高，本发明为每一个应变采集片配备一个蓝牙信号发射器，再通过蓝牙信号接收器将多个应变采集片的数据进行汇总到ARM处理器中，ARM处理器再通过5G信号网关将汇总的采集数据传输到后台管理中心5。

在具体实施过程中，利用蓝牙无线传输配合5G信号无线传输的模式，即减少了投入成本，又增加了信号传输的速度；通过多通道、多组数据、实时更新的筛选方式，增加了数据的实时性以及可靠性。

在具体实施过程中，应变采集片可变更为其它应变采集模块；ARM微型处理器可变更为其它类型的微型处理器；蓝牙模块可变更为WiFi模块、无线网关模块、数传电台模块等；5G信号网关可变更为4G信号网关、3G信号网关、2G信号网关以及其它信号的移动信号网关；ARM处理器可变更为其他型号的ARM的开发板或者其他例如PLC可编程控制器、STM32单片机等其他类型的可编程控制板。

实施例2

更具体的，在实施例1的基础上，如图2所示，提供一种输配电塔架的应变检测方法，包括以下步骤：

S1：将应变采集器1设置在输配电塔架上；

S2：通过处理器2控制应变采集器1进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理；

S3：利用无线通信设备3将优化处理后的应变数据无线传输至数据处理器4中，对应变数据进行汇总；

S4：将汇总后的应变数据传输至后台管理中心5，由后台管理中心5对应变数据进行分析判断，完成对输配电塔架的应变的检测。

更具体的，在所述步骤S1中，所述应变采集器1根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量。

更具体的，在所述步骤S2中具体为：在后台管理中心5输入采集控制指令，采集控制指令经数据处理器4通过无线通信设备3发送至处理器2上，由处理器2控制应变采集器1进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理。

更具体的，在所述步骤S4中，所述分析判断过程具体为：后台管理中心5接收汇总后的应变数据后，将应变数据与预先设置的报警阈值进行对比，当某个检测点的应变数据超过阈值时，后台管理中心5将发出警报。

在具体实施过程中，当后台管理中心5受到配电网塔架现场的ARM处理器传输的应变数据时，将会对应变数据跟应变数据采集点设置的阈值进行对比，当某个点的应变数据超过阈值时，将会发出警报，告知管理人员警报点位置，方便电网抢修人员进行现场检测。

在具体实施过程中，在后台管理中心5中，通过输入模块53输入采集控制指令；通过存储器52进行报警阈值的设置；通过微处理器51进行应变数据与报警阈值进行对比；通过显示模块54对采集到的应变数据进行显示；通过报警模块55发出警报；通过网关模块56与数据处理器4通信。

在配电网塔架的实际运用中，塔架的出厂数据与检测实验都是在虚拟仿真或者实验状态下进行的，虽然在理论上能够满足实际的抗震、抗风压等受外力情况。但是在实际运用中，由于其它基建项目对塔架附近的地基性质发生了改变，导致了与出厂设置的抗形变设计无法满足实际运用。本发明的出现，能够实时监控配电网塔架在实际运用中受到外力产生的应变量，能够更好的对塔架进行预警处理，避免安全事故的发生，有着非常好的使用价值与经济效应。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于，包括应变采集器(1)、处理器(2)、无线通信设备(3)、数据处理器(4)和后台管理中心(5)；其中：

所述应变采集器(1)设置在输配电塔架上，用于采集输配电塔架各检测点的应变量，其输出端与所述处理器(2)电性连接；

所述处理器(2)通过所述无线通信设备(3)与所述数据处理器(4)无线通信连接，实现信息交互；

所述处理器(2)用于控制所述应变采集器(1)进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器(4)；

所述数据处理器(4)与后台管理中心(5)通信连接，实现信息交互；所述数据处理器(4)接收到优化处理后的应变数据，对数据进行处理，并将数据传输至所述后台管理中心(5)。

2.根据权利要求1所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于，所述应变采集器(1)包括若干个应变采集片；所述应变采集片根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量，将采集到的数据传输至所述处理器(2)。

3.根据权利要求2所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于，所述处理器(2)由若干个ARM微型处理器及其外围电路组成；所述ARM微型处理器与其对应的应变采集片电性连接，用于控制所述应变采集片进行数据采集并对采集到的数据进行优化处理，并将优化处理后的应变数据无线传输至所述数据处理器(4)。

4.根据权利要求1所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于，所述数据处理器(4)的主体为ARM处理器。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于，所述后台管理中心(5)包括微处理器(51)、存储器(52)、输入模块(53)、显示模块(54)、报警模块(55)和网关模块(56)；其中：

所述后台管理中心(5)通过所述网关模块(56)将所述微处理器(51)与所述数据处理器(4)通信连接；

所述微处理器(51)与所述存储器(52)电性连接，实现信息交互；

所述输入模块(53)用于输入控制指令，其输出端与所述微处理器(51)输入端电性连接；

所述微处理器(51)输出端与所述显示模块(54)信号输入端、报警模块(55)控制端电性连接。

6.一种输配电塔架的应变检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将应变采集器(1)设置在输配电塔架上；

S2：通过处理器(2)控制应变采集器(1)进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理；

S3：利用无线通信设备(3)将优化处理后的应变数据无线传输至数据处理器(4)中，对应变数据进行汇总；

S4：将汇总后的应变数据传输至后台管理中心(5)，由后台管理中心(5)对应变数据进行分析判断，完成对输配电塔架的应变的检测。

7.根据权利要求6所述的一种输配电塔架的应变检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述应变采集器(1)根据输配电塔架的型号内嵌在输配电塔架上主要的承重点以及受力点上方，采集输配电塔架各检测点的应变量。

8.根据权利要求7所述的一种输配电塔架的应变检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中具体为：在后台管理中心(5)输入采集控制指令，采集控制指令经数据处理器(4)通过无线通信设备(3)发送至处理器(2)上，由处理器(2)控制应变采集器(1)进行输配电塔架各检测点的应变量采集并进行优化处理。

9.根据权利要求8所述的一种输配电塔架的应变检测方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述分析判断过程具体为：后台管理中心(5)接收汇总后的应变数据后，将应变数据与预先设置的报警阈值进行对比，当某个检测点的应变数据超过阈值时，后台管理中心(5)将发出警报。

10.根据权利要求9所述的一种输配电塔架的应变检测方法，其特征在于，在后台管理中心(5)中，通过输入模块(53)输入采集控制指令；通过存储器(52)进行报警阈值的设置；通过微处理器(51)进行应变数据与报警阈值进行对比；通过显示模块(54)对采集到的应变数据进行显示；通过报警模块(55)发出警报；通过网关模块(56)与数据处理器(4)通信。

Images