CN116625315A - 一种输电杆塔监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及杆塔倾斜角度测量技术领域，提出了一种输电杆塔监测方法及系统，包括监控平台，以及设置在每个输电杆塔上的杆塔倾斜监测装置；杆塔倾斜监测装置包括倾角测量装置以及摄像装置，倾角测量装置包括基于重力作用变化的机械式倾角显示表盘，摄像装置设置在机械式倾角显示表盘的相对面；摄像装置用于拍摄倾角显示表盘的图像，以及拍摄倾角显示表盘与杆塔上支撑杆的相对位置图像，并将图像传输至监控平台。本发明创新性的提出了一种直观化检测杆塔倾斜的监测装置，实现了杆塔倾斜的直观展示，减少了杆塔倾斜的误判，减少了输电杆塔运检的资源浪费。

Description

一种输电杆塔监测方法及系统

技术领域

本发明涉及杆塔倾斜角度测量相关技术领域，具体的说，是涉及一种输电杆塔监测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

随着我国国民经济的不断发展，电能需求量日益增加。由于我国电能主要分布在西部，而东部地区电能紧缺，需要通过“西电东送”这一国家重点工程将西部的电能输送到东部。跨地区、跨流域的输电线路输送距离长，分布范围广，途经地形地貌复杂多样，且大部分分布在人烟稀少的山区地带，不便于日常的巡检和维护。

现阶段输电杆塔的巡检内容包括避雷器故障、接地电阻异常以及输电杆塔倾斜、倒塌。目前针对输电线路杆塔结构健康监测主要还是依靠人工运维巡检和无人机巡检，但是这些方式存在巡检周期长和监测迟滞性的问题，并不能实时掌握输电杆塔结构的健康状态。

为实现实时监测杆塔的状态，现有技术中提出了输电杆塔的在线检测，通过在杆塔上设置在线检测装置实现对杆塔的状态监控。发明人在研究中发现，对于避雷器故障，可以通过电流互感器检测避雷器的泄漏电流进行判断，接地电阻异常可以通过电阻检测仪实现；避雷器故障、接地电阻异常都可以通过准确的数据确定是否出现故障，但是对于输电杆塔的倾斜，倾角传感器设置在野外的输电杆塔上，工作条件恶劣，可能存在一些不可预知、较强烈的变化因素，如倾角传感器的固定有可能发生松动，从而不能识别是倾角传感器发生了故障或者松动还是杆塔发生了倾斜，因此通过设置倾角传感器传输的模拟信号数据不能准确判断是否发生了倾斜，误判的概率较高。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种输电杆塔监测方法及系统，创新性的提出了一种直观化检测杆塔倾斜的监测装置，实现了杆塔倾斜的直观展示，减少了杆塔倾斜的误判，减少了输电杆塔运检的资源浪费。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种输电杆塔监测系统，包括监控平台，以及设置在每个输电杆塔上的杆塔倾斜监测装置；

杆塔倾斜监测装置包括倾角测量装置以及摄像装置，倾角测量装置包括基于重力作用变化的机械式倾角显示表盘，摄像装置设置在机械式倾角显示表盘的相对面；摄像装置用于拍摄倾角显示表盘的图像，以及拍摄倾角显示表盘与杆塔上支撑杆的相对位置图像，并将图像传输至监控平台。

一个或多个实施例提供了基于上述的一种输电杆塔监测系统的监测方法，包括如下步骤：

获取光电开关通断信号，基于被遮挡的光电开关位置确定倾斜的角度；

当主控制器检测到的倾斜角度大于设定的阈值，控制摄像装置开启，拍摄杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的图像；

将检测的倾斜角度以及拍摄的图像传输至监控平台，基于拍摄的图像以及检测倾斜角度，判断杆塔是否发生倾斜。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中，设置了机械式倾角显示表盘，能够在基于重力的作用下，在表盘倾斜后变换显示，从而实现对倾斜的测量，通过摄像装置拍摄的杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的变化，能够直观化的展示输电杆塔的是否发生了倾斜，实现了杆塔倾斜的直观化展示，同时能够直观化识别现场倾斜检测装置固定不牢固而导致倾斜误判，提高了杆塔状态检测的准确性。当运维人员通过图像直接直观判断杆塔发生了倾斜，可以直接调集维修资源直接进行现场维修，提高了运维效率。

本发明的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。

图1是本发明实施例1的输电杆塔监测系统的结构示意；

图2是本发明实施例1的图1结构的右视图；

图3是本发明实施例1的图1结构的俯视图；

其中：1、密封壳体，2、液体、3、浮子，4、光电开关，5、摄像装置，6、安装孔，7、固定板，8、刻度线，9、隔板，10、保护壳体。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1至图3所示，一种输电杆塔监测系统，包括：监控平台，以及设置在每个输电杆塔上的杆塔倾斜监测装置；

所述杆塔倾斜监测装置包括倾角测量装置以及摄像装置5，倾角测量装置包括基于重力作用变化的机械式倾角显示表盘，摄像装置5设置在机械式倾角显示表盘的相对面；摄像装置5用于拍摄倾角显示表盘的图像，以及拍摄倾角显示表盘与杆塔上支撑杆的相对位置图像；

摄像装置5与监控平台通信连接，当倾角显示表盘显示的倾斜角度有变化将图像传输至监控平台。

本实施例中，设置了机械式倾角显示表盘，能够在基于重力的作用下，在表盘倾斜后变换显示，从而实现对倾斜的测量，通过摄像装置5拍摄的杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的变化，能够直观化的展示输电杆塔的是否发生了倾斜，实现了杆塔倾斜的直观化展示，同时能够直观化识别现场倾斜检测装置固定不牢固而导致倾斜误判，提高了杆塔状态检测的准确性。当运维人员通过图像直接直观判断杆塔发生了倾斜，可以直接调集维修资源直接进行现场维修，提高了运维效率。

在一些实施例中，机械式倾角显示表盘可以为如图1所示的结构，包括圆盘状的密封壳体1，密封壳体1内设置液体2，密封壳体1的周圈设置圆环状的轨道，所述轨道内设置球状浮子3，所述浮子3能够漂浮在液体2的表面；设置浮子3后的液体2液面过圆盘状密封壳体1的中心；密封壳体1的周圈表面设置刻度。

具体的，液体2可以为水或者油。浮子3可以采用塑料材质，设置为中空的球状。

使用时，机械式倾角显示表盘可以正向固定在杆塔的支撑杆上，记录初始显示位置，如与零刻度对齐，当杆塔发生的倾斜，在重力的作用下表盘转动后液面是保持水平的，液面对齐的壳体上设置的刻度位置发生变化，即偏离的零刻度位置，从而能够直接确定发生了倾斜。

可选的，圆环状的轨道可以设置在圆盘最外侧设定的宽度内，密封壳体1内设置一圈隔板9，隔板9与圆盘状的密封壳体1的最外侧内壁形成环状轨道，所述隔板9上表面与密封壳体1的内壁间隔设定的距离A，距离A小于浮子3的直径。通过该间隔A，可以使得圆盘内的内腔相通，从而液体2能够均匀填充。

可选的，设置刻度的刻度线8设置轨道相对的密封壳体1表面。

本实施例中，轨道的设置用于限制浮子3的移动区域，从而能够保证浮子3的位置能够与刻度线8重合，实现刻度变化的读取。

在另一些实施例中，机械式倾角显示表盘采用钟摆结构，包括密封壳体1，可转动设置在密封壳体1内中心位置的钟摆，密封壳体1的表面设置刻度。

可选的，钟摆包括可自由转动的摆杆和设置在摆杆末端的摆锤。

使用时，钟摆结构的表盘固定在杆塔上，通过钟摆与刻度的重叠位置可以确定是否发生倾斜角度的变化。通过摄像装置5拍摄图像，能够通过图像判断是否发生了倾斜。

优选的，本实施例中采用设置球状浮子3的机械式倾角显示表盘。

为提高倾斜识别的智能化，减少人工监控摄像装置5的人力成本，进一步的技术方案，机械式倾角显示表盘显示的倾斜角度识别的实现方式，可以是通过对摄像装置5采集的图像进行图像处理实现，也可以通过表盘的检测信号实现。

由于图像处理计算量大，可以通过检测倾角显示表盘显示的角度实现。

一种具体的实施方式，杆塔倾斜监测装置还包括主控制器，设置在机械式倾角显示表盘上的周圈的多个等间隔设置的光电开关4，所述光电开关4与主控制器连接；光电开关4位置与机械式倾角显示表盘内的浮子3位置或者钟摆位置相对，所述光电开关4被浮子3或者钟摆遮挡后将开关信号传输至主控制器。

进一步地，主控制器与摄像装置5通信连接，主控制器接收到光电开关4变化信号，控制摄像装置5启动拍摄，将拍摄的图像传输至监控平台。

可选的，在杆塔立杆至少两个相交的两个面上设置倾斜检测装置，能够识别杆塔多个角度的倾斜。

进一步的技术方案，摄像装置5为针孔摄像头，设置在机械式倾角显示表盘的对面。

为实现杆塔倾斜监测装置各部件的保护，杆塔倾斜监测装置还设置有保护壳体，机械式倾角显示表盘、摄像装置5以及主控制器都设置在保护壳体10内，杆塔倾斜监测装置，具体的设置方式如图3所示，机械式倾角显示表盘固定设置在保护壳体10内，保护壳体10设置有能够容纳杆塔支撑杆通过的安装孔6，所述安装孔6的形状与支撑杆的外形尺寸相适配，将塔倾斜监测装置安装在杆塔上后，杆塔支撑杆有一部分在保护壳体10内，并在摄像装置5的拍摄视野内。

可选的，机械式倾角显示表盘通过固定板7固定在保护壳体10内。

具体的，本实施例设置的安装孔6为横向设置的通孔，可以与杆塔的横向支撑杆连接，连接方式可以通过焊接，或者通过可拆卸的连接方式，如螺纹连接、卡接等方式固定。

进一步地，光电开关4的位置按照间隔的角度设置，每个光电开关4的位置对应一个角度，可以根据角度的测量精度设置间隔角度，可以对应光电开关4的信号输出倾斜的角度。

可选的，对于设置浮子3的机械式倾角显示表盘结构，液位为表盘的内腔的一半，光电开关4可以在机械式倾角显示表盘的上端半圆或者下端半圆设置，在实现倾斜角度检测的同时可以减少光电开关4的设置数量。

主控制器通过设置通信模块与监控平台通信连接，其中，通讯模块可以采用GPRS模块。通过通信模块将检测的信号以及图像数据传输至监控管理平台。

本实施例中，杆塔倾斜监测装置的电源可以包括蓄电池、太阳能供电装置，蓄电池连接至市电供电以及太阳能供电装置，实现装置的供电稳定性。

本实施例中，通过光电开关4的开关信号，即0或1信号，能够判定机械式倾角显示表盘是否发生了倾斜。同时，结合摄像装置5传回的图像，能够直接显示杆塔倾斜监测装置是否还固定在杆塔的支撑杆上，以及直观的显示机械式倾角显示表盘的是否稳定的安装在杆塔上，运维人员通过图像可以直接判断现场是否发生了倾斜，如果通过图像判定是发生了倾斜，可以直接进行现场杆塔的维修，如果通过图像判定是检测装置本身发生了松动，或者光电开关4、浮子3等部件出现损坏导致的错误检测结果，可以直接更换检测装置，能够实现准确的运维。

并且，当检测到光电开关4的信号变化，才启动唤醒摄像装置5，能够实现装置的低能耗运行。

实施例2

基于实施例1，本实施例中提供基于实施例1的一种输电杆塔监测系统的监测方法，基于人机相互配合实现杆塔倾斜的准确监测，包括如下步骤：

步骤1、获取光电开关4通断信号，基于被遮挡的光电开关4位置确定倾斜的角度；

步骤2、当主控制器检测到的倾斜角度大于设定的阈值，控制摄像装置5开启，拍摄杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的图像；

步骤3、将检测的倾斜角度以及拍摄的图像传输至监控平台，基于拍摄的图像以及检测倾斜角度，判断杆塔是否发生倾斜。

本实施例中，通过摄像装置5拍摄的杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的图像变化，能够直观化的展示输电杆塔的是否发生了倾斜，实现了杆塔倾斜的直观化展示，同时能够直观化识别现场倾斜检测装置固定不牢固而导致倾斜误判，提高了杆塔状态检测的准确性。当运维人员通过图像直接直观判断杆塔发生了倾斜，可以直接调集维修资源直接进行现场维修，提高了运维效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种输电杆塔监测系统，其特征在于：包括监控平台，以及设置在每个输电杆塔上的杆塔倾斜监测装置；

杆塔倾斜监测装置包括倾角测量装置以及摄像装置，倾角测量装置包括基于重力作用变化的机械式倾角显示表盘，摄像装置设置在机械式倾角显示表盘的相对面；摄像装置用于拍摄倾角显示表盘的图像，以及拍摄倾角显示表盘与杆塔上支撑杆的相对位置图像，并将图像传输至监控平台。

2.如权利要求1所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：机械式倾角显示表盘包括圆盘状的密封壳体，密封壳体内设置液体，圆盘状密封壳体的周圈设置圆环状的轨道，所述轨道内设置球状浮子，所述浮子能够漂浮在液体的表面；设置浮子后的液体液面过圆盘状密封壳体的中心；密封壳体的周圈表面设置刻度。

3.如权利要求2所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：密封壳体内设置一圈隔板，隔板与圆盘状密封壳体最外侧内壁形成环状轨道，所述隔板上表面与密封壳体的内壁间隔设定的距离。

4.如权利要求2所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：刻度设置在与轨道相对的密封壳体表面。

5.如权利要求1所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：机械式倾角显示表盘采用钟摆结构，包括密封壳体，可转动设置在密封壳体内中心位置的钟摆，密封壳体的表面设置刻度。

6.如权利要求2或5所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：

杆塔倾斜监测装置还包括主控制器，设置在机械式倾角显示表盘上的周圈的多个等间隔设置的光电开关；光电开关位置与机械式倾角显示表盘内的浮子位置或者钟摆位置相对，所述光电开关被浮子或者钟摆遮挡后将开关信号传输至主控制器。

7.如权利要求6所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：主控制器与摄像装置通信连接，主控制器接收到光电开关变化信号，控制摄像装置启动拍摄，将拍摄的图像传输至监控平台。

8.如权利要求6所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：光电开关的位置按照间隔的角度设置，每个光电开关的位置对应一个角度，对应光电开关的信号得到倾斜的角度。

9.如权利要求1所述的一种输电杆塔监测系统，其特征在于：杆塔倾斜监测装置还设置有保护壳体，机械式倾角显示表盘、摄像装置以及主控制器都设置在保护壳体内，保护壳体设置有能够容纳杆塔支撑杆通过的安装孔，所述安装孔的形状与支撑杆的外形尺寸相适配，杆塔支撑杆通过保护壳体的部分在摄像装置的拍摄视野内。

10.基于权利要求1-9任一项所述的一种输电杆塔监测系统的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取光电开关通断信号，基于被遮挡的光电开关位置确定倾斜的角度；

当主控制器检测到的倾斜角度大于设定的阈值，控制摄像装置开启，拍摄杆塔与表盘相对位置的图像以及表盘的图像；

将检测的倾斜角度以及拍摄的图像传输至监控平台，基于拍摄的图像以及检测倾斜角度，判断杆塔是否发生倾斜。