CN115388820A - 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和方法，其包括测距单元、测温单元、计算分析单元和报警单元，所述测距单元、测温单元、计算分析单元和报警单元相连，所述测距单元是用于利用超声波对相邻输配电塔架间不同点的距离进行测量，所述测温单元是用于对输配电塔架周边环境温度进行测量，所述计算分析单元是基于测温单元和测距单元的结果计算输配电塔架的应变力，所述报警单元是用于对测量异常进行报警；所述测距单元包括超声波测距模块、异常接收模块、测距重启模块、超声波发射器和超声波接收器，所述超声波测距模块与超声波发射器、超声波接收器相连。本发明具有便于输配电塔架的日常维护，进一步预防事故的发生的效果。

Description

一种输配电塔架的应变检测系统和方法

技术领域

本发明涉及输配电塔架应变检测的技术领域，尤其是涉及一种 输配电塔架的应变检测系统和方法。

背景技术

随着经济与社会的发展，电力系统的规模日趋庞大，复杂性随 之提高，覆盖区域也更为广阔，其中，输配电塔架是输配电线路的 基础是构成电网的主要条件，输配电塔架的实时应变力是掌握输配 电塔架使用状态的关键点，现有技术下并未对实时应变力进行检测， 只通过人工巡检对输配电塔架的外观进行观测，效率低下，且浪费 成本。

公开号为CN104933702A的中国发明专利申请公开了一种输电 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，但仅对是输配电塔架的位置进行识 别，并未对输配电塔架的整体应变进行检测，并不能解决现有的巡 检效率低下，浪费成本的实质性问题。

发明内容

为了降低人工巡检的难度，掌握输配电塔架的实时应变力，本 发明提供一种输配电塔架的应变检测系统和方法。

本发明提供的一种输配电塔架的应变检测系统和方法采用如下 的技术方案：

一种输配电塔架的应变检测系统，包括测距单元、测温单元、 计算分析单元和报警单元，所述测距单元、测温单元、计算分析单 元和报警单元相连，所述测距单元是用于利用超声波对相邻输配电 塔架间不同点的距离进行测量，所述测温单元是用于对输配电塔架 周边环境温度进行测量，所述计算分析单元是基于测温单元和测距 单元的结果计算输配电塔架的应变力，所述报警单元是用于对测量 异常进行报警；

所述测距单元包括超声波测距模块、异常接收模块、测距重启 模块、超声波发射器和超声波接收器，所述超声波测距模块与超声 波发射器、超声波接收器相连，所述超声波测距模块与异常接收模 块、测距重启模块相连，所述异常接收模块与测距重启模块相连；

所述测温单元包括温度监测模块、初始值记录模块、次初始值 记录模块和数值比对模块，所述温度监测模块连接有温度计，所述 温度监测模块、初始值记录模块、次初始值记录模块与数值对比模 块两两相连；

所述计算分析单元包括数据接收模块、距离测算模块、温度补 偿测算模块、模型构建模块、应变力计算模块和数据记录模块，所 述数据接收模块、距离测算模块、温度补偿测算模块、模型构建模 块、应变力计算模块和数据记录模块两两相连。

通过采用以上技术方案，通过超声波发射器对超声波接收器的 位置发送超声波，通过距离测算模块通过超声波接收器的接收时长 与超声波的传播速度对两点间的距离进行测算，再利用模型构建模 块构建出模型，生成应变对比图，从而计算出输配电塔架的实时应 变力，便于快速、直接的获得输配电塔架的应变数据，避免了人工 巡检，同时相对于人工巡检也提高了准确度，便于输配电塔架的日 常维护，进一步预防事故的发生。

优选的，所述超声波测距模块是利用超声波发射器发射超声， 并由超声波接收器接收超声，所述异常接收模块是用于将超长或超 短的测距数值归为异常单程处理，所述测距重启模块是基于异常接 收模块的异常处理信息控制超声波发射器重新发射超声进行测量。

通过采用以上技术方案，通过异常接收模块感查到数值异常， 并通过测距重启模块重新测量，避免有鸟飞过，或是障碍物在风的 驱动下飞过时导致超声波返回影响后续结果计算的准确，保证了计 算的准确度，增加了数据的可信度。

优选的，温度监测模块是用于利用温度计测量输配电塔架的环 境温度，所述初始值记录模块是用于记录超声波测量标准数值所需 要的标准温度，所述次初始值记录模块是将前次超声波探测时的环 境温度数值设定为次初始值，所述数值比对模块是将实时温度与温 度初始值与次初始值进行对比，得到温度差，所述数据接收模块是 用于接收测距单元与测温单元的所有测量数值，所述距离测算单元 是基于超声波接收器对于超声波的接收时长对两点距离进行测算， 所述温度补偿测算模块是基于测温单元所得到的温度数值，利用温 度补偿的算法测算不同温度下的准确距离，所述模型构建模块是利 用距离测算模块和温度补偿测算模块的测算数值构建输配电塔架模 型，并根据多次测量的结果构建多个模型的应变变化图，所述应变 力计算模块是基于模型构建模块的构建结果与构建所需所有数据计 算得到输配电塔架的实时应变力，所述数据记录模块是用于记录所 有数据，所述温度补偿测算模块的具体测算方法为：基于公式： V＝331.45+0.607T，D＝V*t，其中V为超声波的传播速度，T为环境 的温度差，t为超声波传播时间，计算出两点间的直线距离D。

通过采用以上技术方案，温度变化情况下，通过测温单元对温 度进行实时监测，并通过初始值记录模块和次初始值记录模块记录 初始温度值和前次温度测量值，利用数值比对模块计算出的温度差 加以温度补偿测算模块测算出实际距离，有效弥补了温度变化对于 超声波测算结果的影响，使系统在日常使用中能不受环境影响，正 常进行，增强了系统的可实行范围。

第二方面，本发明提供一种输配电塔架的应变检测方法，采用 如下的技术方案：

一种输配电塔架的应变检测方法，包括以下具体步骤：

S1：仪器安装：将超声波发射器、超声波接收器和温度计固定 在输配电塔架的固定位置；

S2：温度数据获取：通过温度计对环境温度实时探测得到温度 数据；

S3：测距：通过超声波发射器向超声波接收器发射超声波测量 距离，测量异常较大时控制重新测量；

S4：数据计算：根据超声波测量数据以及温度测量结果进行计 算，包括测量时间、测量速度以及温度变化；

S5：正常数据记录：当测量数值处于阈值内时，归为正常数值， 进行记录；

S6：异常数据记录：当测量数值处于阈值外时，归为异常数值， 进行记录；

S7：报警：对于异常数值利用报警单元进行报警处理。

优选的，所述S1中，仪器安装的具体安装要求在于每个输配电 塔架上需安装多个超声波接收器和单个超声波发射器，其中单个超 声波发射器与多个超声波接收器逐一配对，多个超声波接收器大部 分设置在输配电塔架的节点处，温度计选同一环境内中间位置的输 配电塔架安装。

通过采用以上技术方案，通过在每个输配电塔架上需安装多个 超声波接收器和单个超声波发射器，且单个超声波发射器与多个超 声波接收器逐一配对，在避免额外安装测量站的同时，也降低了超 声波发射器的使用数量，降低了成本支出，同时由于多个超声波接 收器大部分设置在输配电塔架的节点处，其中节点处通常为应变数 值变化较为明显的位置，便于获取输配电塔架的应变准确数据。

综上所述，本发明具有如下的有益技术效果：

1.便于快速、直接的获得输配电塔架的应变数据，避免了人工 巡检，同时相对于人工巡检也提高了准确度，便于输配电塔架的 日常维护，进一步预防事故的发生；

2.避免有鸟飞过，或是障碍物在风的驱动下飞过时导致超声波 返回影响后续结果计算的准确，保证了计算的准确度，增加了数 据的可信度；

3.有效弥补了温度变化对于超声波测算结果的影响，使系统在 日常使用中能不受环境影响，正常进行，增强了系统的可实行范 围；

4.在避免额外安装测量站的同时，也降低了超声波发射器的使 用数量，降低了成本支出，同时由于多个超声波接收器大部分设 置在输配电塔架的节点处，其中节点处通常为应变数值变化较为 明显的位置，便于获取输配电塔架的应变准确数据。

附图说明

图1是一种输配电塔架的应变检测系统的整体结构图。

图2是一种输配电塔架的应变检测系统的测距单元结构图。

图3是一种输配电塔架的应变检测系统的测温单元结构图。

图4是一种输配电塔架的应变检测系统的计算分析单元结构图。

图5是一种输配电塔架的应变检测方法的整体流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种输配电塔架的应变检测系统和方法。

参照图1-4，一种输配电塔架的应变检测系统，包括测距单元、 测温单元、计算分析单元和报警单元，测距单元、测温单元、计算 分析单元和报警单元相连，测距单元是用于利用超声波对相邻输配 电塔架间不同点的距离进行测量，测温单元是用于对输配电塔架周 边环境温度进行测量，计算分析单元是基于测温单元和测距单元的 结果计算输配电塔架的应变力，报警单元是用于对测量异常进行报 警；

测距单元包括超声波测距模块、异常接收模块、测距重启模块、 超声波发射器和超声波接收器，超声波测距模块与超声波发射器、 超声波接收器相连，超声波测距模块与异常接收模块、测距重启模 块相连，异常接收模块与测距重启模块相连；

测温单元包括温度监测模块、初始值记录模块、次初始值记录 模块和数值比对模块，温度监测模块连接有温度计，温度监测模块、 初始值记录模块、次初始值记录模块与数值对比模块两两相连；

计算分析单元包括数据接收模块、距离测算模块、温度补偿测 算模块、模型构建模块、应变力计算模块和数据记录模块，数据接 收模块、距离测算模块、温度补偿测算模块、模型构建模块、应变 力计算模块和数据记录模块两两相连。

参照图2，一种输配电塔架的应变检测系统，在一个优选的实 施方式中，超声波测距模块是利用超声波发射器发射超声，并由超 声波接收器接收超声，异常接收模块是用于将超长或超短的测距数 值归为异常单程处理，测距重启模块是基于异常接收模块的异常处 理信息控制超声波发射器重新发射超声进行测量。

参照图3，一种输配电塔架的应变检测系统，在一个优选的实 施方式中，温度监测模块是用于利用温度计测量输配电塔架的环境 温度，初始值记录模块是用于记录超声波测量标准数值所需要的标 准温度，次初始值记录模块是将前次超声波探测时的环境温度数值 设定为次初始值，数值比对模块是将实时温度与温度初始值与次初 始值进行对比，得到温度差。

参照图4，一种输配电塔架的应变检测系统，在一个优选的实 施方式中，数据接收模块是用于接收测距单元与测温单元的所有测 量数值，距离测算单元是基于超声波接收器对于超声波的接收时长 对两点距离进行测算，温度补偿测算模块是基于测温单元所得到的 温度数值，利用温度补偿的算法测算不同温度下的准确距离。

参照图4，一种输配电塔架的应变检测系统，在一个优选的实 施方式中，模型构建模块是利用距离测算模块和温度补偿测算模块 的测算数值构建输配电塔架模型，并根据多次测量的结果构建多个 模型的应变变化图，应变力计算模块是基于模型构建模块的构建结 果与构建所需所有数据计算得到输配电塔架的实时应变力，数据记 录模块是用于记录所有数据。

参照图4，一种输配电塔架的应变检测系统，在一个优选的实 施方式中，温度补偿测算模块的具体测算方法为：基于公式： V＝331.45+0.607T，D＝V*t，其中V为超声波的传播速度，T为环境 的温度差，t为超声波传播时间，计算出两点间的直线距离D。

参照图5，一种输配电塔架的应变检测方法，在一个优选的实 施方式中，包括以下具体步骤：

S1：仪器安装：将超声波发射器、超声波接收器和温度计固定 在输配电塔架的固定位置；

S2：温度数据获取：通过温度计对环境温度实时探测得到温度 数据；

S3：测距：通过超声波发射器向超声波接收器发射超声波测量 距离，测量异常较大时控制重新测量；

S4：数据计算：根据超声波测量数据以及温度测量结果进行计 算，包括测量时间、测量速度以及温度变化；

S5：正常数据记录：当测量数值处于阈值内时，归为正常数值， 进行记录；

S6：异常数据记录：当测量数值处于阈值外时，归为异常数值， 进行记录；

S7：报警：对于异常数值利用报警单元进行报警处理。

参照图5，一种输配电塔架的应变检测方法，在一个优选的实 施方式中，S1中，仪器安装的具体安装要求在于每个输配电塔架上 需安装多个超声波接收器和单个超声波发射器，其中单个超声波发 射器与多个超声波接收器逐一配对，多个超声波接收器大部分设置 在输配电塔架的节点处，温度计选同一环境内中间位置的输配电塔 架安装。

本发明实施例一种输配电塔架的应变检测系统和方法的实施原 理为：通过超声波发射器对超声波接收器的位置发送超声波，在恒温 情况下，直接通过距离测算模块通过超声波接收器的接收时长与超声 波的传播速度对距离进行测算，温度变化情况下，通过测温单元对温 度进行实时监测，并通过初始值记录模块和次初始值记录模块记录初 始温度值和前次温度测量值，利用数值比对模块计算出的温度差加以 温度补偿测算模块测算出实际距离，再利用模型构建模块构建出模 型，生成应变对比图，从而计算出输配电塔架的实时应变力，便于快 速、直接的获得输配电塔架的应变数据，避免了人工巡检，同时相对于人工巡检也提高了准确度，便于输配电塔架的日常维护，进一步预 防事故的发生。

以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范 围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵 盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于：包括测距单元、测温单元、计算分析单元和报警单元，所述测距单元、测温单元、计算分析单元和报警单元相连，所述测距单元是用于利用超声波对相邻输配电塔架间不同点的距离进行测量，所述测温单元是用于对输配电塔架周边环境温度进行测量，所述计算分析单元是基于测温单元和测距单元的结果计算输配电塔架的应变力，所述报警单元是用于对测量异常进行报警；

所述测距单元包括超声波测距模块、异常接收模块、测距重启模块、超声波发射器和超声波接收器，所述超声波测距模块与超声波发射器、超声波接收器相连，所述超声波测距模块与异常接收模块、测距重启模块相连，所述异常接收模块与测距重启模块相连；

所述测温单元包括温度监测模块、初始值记录模块、次初始值记录模块和数值比对模块，所述温度监测模块连接有温度计，所述温度监测模块、初始值记录模块、次初始值记录模块与数值对比模块两两相连；

所述计算分析单元包括数据接收模块、距离测算模块、温度补偿测算模块、模型构建模块、应变力计算模块和数据记录模块，所述数据接收模块、距离测算模块、温度补偿测算模块、模型构建模块、应变力计算模块和数据记录模块两两相连。

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：所述超声波测距模块是利用超声波发射器发射超声，并由超声波接收器接收超声，所述异常接收模块是用于将超长或超短的测距数值归为异常单程处理，所述测距重启模块是基于异常接收模块的异常处理信息控制超声波发射器重新发射超声进行测量。

3.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：温度监测模块是用于利用温度计测量输配电塔架的环境温度，所述初始值记录模块是用于记录超声波测量标准数值所需要的标准温度，所述次初始值记录模块是将前次超声波探测时的环境温度数值设定为次初始值，所述数值比对模块是将实时温度与温度初始值与次初始值进行对比，得到温度差。

4.根据权利要求3所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于：所述数据接收模块是用于接收测距单元与测温单元的所有测量数值，所述距离测算单元是基于超声波接收器对于超声波的接收时长对两点距离进行测算，所述温度补偿测算模块是基于测温单元所得到的温度数值，利用温度补偿的算法测算不同温度下的准确距离。

5.根据权利要求4所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于：所述模型构建模块是利用距离测算模块和温度补偿测算模块的测算数值构建输配电塔架模型，并根据多次测量的结果构建多个模型的应变变化图，所述应变力计算模块是基于模型构建模块的构建结果与构建所需所有数据计算得到输配电塔架的实时应变力，所述数据记录模块是用于记录所有数据。

6.根据权利要求4所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于：所述温度补偿测算模块的具体测算方法为：基于公式：V＝331.45+0.607T，D＝V*t，其中V为超声波的传播速度，T为环境的温度差，t为超声波传播时间，计算出两点间的直线距离D。

7.一种输配电塔架的应变检测方法，应用于权利要求1-6所述的一种输配电塔架的应变检测系统，其特征在于：包括以下具体步骤：

S1：仪器安装：将超声波发射器、超声波接收器和温度计固定在输配电塔架的固定位置；

S2：温度数据获取：通过温度计对环境温度实时探测得到温度数据；

S3：测距：通过超声波发射器向超声波接收器发射超声波测量距离，测量异常较大时控制重新测量；

S4：数据计算：根据超声波测量数据以及温度测量结果进行计算，包括测量时间、测量速度以及温度变化；

S5：正常数据记录：当测量数值处于阈值内时，归为正常数值，进行记录；

S6：异常数据记录：当测量数值处于阈值外时，归为异常数值，进行记录；

S7：报警：对于异常数值利用报警单元进行报警处理。

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：所述S1中，仪器安装的具体安装要求在于每个输配电塔架上需安装多个超声波接收器和单个超声波发射器，其中单个超声波发射器与多个超声波接收器逐一配对，多个超声波接收器大部分设置在输配电塔架的节点处，温度计选同一环境内中间位置的输配电塔架安装。

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