CN202139617U - 一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，所述系统包括：基准杆、光纤光栅单点位移计以及基站监控设备；所述的基准杆，设置于所述输电线路杆塔基础的土壤中；所述的光纤光栅单点位移计，设置于所述基准杆上，通过光纤光栅传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；所述的基站监控设备，连接所述光纤光栅单点位移计，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。该系统可以实现对杆塔沉降进行分布式测量，节约了线路、提高工作效率；由于大幅降低了对正常施工的干扰，还能有效提高监测系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力监控技术领域，特别涉及一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统。
背景技术
当输电线路杆塔位于土地塌陷区、冲刷区时，由于受力变化不均匀，会导致线路杆塔基础拔起、倾斜，塔体基础移位、沉降，塔架结构变形等危害发生，并会进一步导致杆塔发生倒塌、线路断线等严重电网事故。因此，需要对存在于土地塌陷区、冲刷区的输电线路杆塔运行状态进行合理的监测预警，及时消除以上线路杆塔隐患，才能对输电线路的安全运行起到保障作用。
近年来，随着通讯技术的发展，国内输电线路的在线监测技术发展较快，出现了导地线微风振动、导线舞动、微气象、风偏、等值覆冰、绝缘子污秽等在线监测技术，但杆塔基础沉降在线监测技术因其技术复杂而尚未有成熟的方法，在其监测原理和监测方法上也都没有突破。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，以实现对杆塔基础沉降进行实时在线监测。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，所述系统包括：基准杆、光纤光栅单点位移计以及基站监控设备；所述的基准杆，设置于所述输电线路杆塔基础的土壤中；所述的光纤光栅单点位移计，设置于所述基准杆上，通过光纤光栅传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；所述的基站监控设备，连接所述光纤光栅单点位移计，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位 移变化量。
所述基准杆的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部；所述光纤光栅单点位移计埋于土壤中。
所述光纤光栅单点位移计包括：光纤光栅传感器以及与所述光纤光栅传感器耦合连接的滑动杆。
所述光纤光栅传感器固定连接在所述基准杆上。
所述系统包括多个基准杆以及设置于每个基准杆上的光纤光栅单点位移计。
所述多个光纤光栅单点位移计采用波分复用的方式串接在一根光纤上。
所述基站监控设备具体包括：光纤光栅解调模块，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量；数据通讯模块，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；供电模块，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块提供电力供应。
所述光纤光栅单点位移计的型号为BGK-FBG-A3。
所述光纤光栅解调模块为光纤光栅分析仪。
所述基准杆为基准钢管。
本实用新型实施例基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，采用光纤光栅单点位移计实现了对杆塔基础沉降进行监测；并且，通过采用波分复用技术，在一根光纤上串接多个光纤光栅单点位移计，将波长值和测点位置对应起来，就可以实现分布式测量，节约线路和提高工作效率。由于节省了线路，可大幅降低对正常施工的干扰，有效提高系统的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型采用光纤光栅单点位移计进行输电线路杆塔基础沉降监测系统原理图；
图2为光纤光栅单点位移计20的结构图；
图3为基站监控设备30的结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
光纤光栅单点位移计广泛应用于基岩或其它结构(如桥梁、大坝等大型结构及建筑)的变位监测中，它可安装在金刚石钻孔(地质钻孔)中，也可安装在冲击钻孔中。光纤光栅单点位移计采用光纤光栅传感器来监测不同深度多个滑动面和区域的变形或沉降位移。光纤光栅式单点位移计具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀、耐久性长等特点，传感器体积小、重量轻，便于铺设安装，对监测对象的性能和力学参数等影响极小。
本实用新型提供一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，该系统采用光纤光栅单点位移计来实现对土地塌陷区、冲刷区的输电线路杆塔基础沉降进行在线监测，以获得杆塔基础沉降的实时位移变化量。本实用新型的监测系统主要包括对监测数据进行采集的光纤光栅单点位移计，以及对监测数据进行处理的基站监控设备；其中，光纤光栅传感器收到基础沉降变形时瞬时感应相应波长的变化，生成光栅波长变化模拟量，基站监控设备通过接收并解调该模拟量将能够获得杆塔基础沉降的位移变化量。
图1为本实用新型采用光纤光栅单点位移计进行输电线路杆塔基础沉降监测系统原理图。如图1所示，该系统包括：基准杆10、光纤光栅单点位移计20以及基站监控设备30；基准杆10，设置于输电线路杆塔基础的土壤中；光纤光栅单点位移计20，设置于基准杆10上，通过光纤光栅传感器实时感应杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将该光栅波长变化模拟量发送给基站监控设备30；基站监控设备30，连接光纤光栅单点位移计20，接收并解调 该光栅波长变化模拟量，生成杆塔沉降的位移变化量。
可选地，基准杆10的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部；光纤光栅单点位移计20埋于土壤中。可选地，该基准杆可以是基准钢管。
再次参考图1，该系统可以包括多个基准杆以及设置于每个基准杆上的光纤光栅单点位移计。在一种可选的实施方式中，该监测系统可以使用4台光纤光栅单点位移计20(分别监测4个杆塔基础)和1台基站监控设备30。4台光纤光栅单点位移计作为现场杆塔基础沉降的监测设备，将监测到的波长变化模拟量提供给基站监控设备30，由基站监控设备30对该模拟量进行解调生成杆塔基础沉降的位移变化量。可选地，本实用新型实施例用波分复用技术，在一根光纤上串接多个光纤光栅单点位移计，将波长值和测点位置对应起来，就可以实现分布式测量，节约线路和提高工作效率。
图2为光纤光栅单点位移计20的结构图，如图2所示，光纤光栅单点位移计20主要包括：光纤光栅传感器201以及与光纤光栅传感器201耦合连接的滑动杆202。可选地，光纤光栅传感器201固定连接在基准杆10上；该固定连接方式可以为焊接。
在基准杆10以及光纤光栅单点位移计20插入土壤之后，将光纤光栅传感器201与基准杆10的固定连接点位置作为参考基点，光纤光栅传感器201获得测位移光栅的初始波长值λ10；当杆塔基座发生沉降时，光纤光栅传感器201瞬时感应当时的光栅波长模拟量λ1；然后，光纤光栅传感器201将获得两个波长都传输给基站监控设备30，由基站监控设备30对该波长模拟量进行解调处理后获得杆塔沉降的位移变化量。
图3为基站监控设备30的结构框图，如图3所示，所述基站监控设备具体包括：光纤光栅解调模块301，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量；数据通讯模块302，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；供电模块303，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述 数据通讯模块提供电力供应，供电方式可以采用太阳能+蓄电池的供电方式。
其中，光纤光栅解调模块301采用下述算法对光栅波长变化模拟量进行解调，并生成杆塔沉降的位移变化量：
ΔL＝K[(λ1-λ10)]；
其中，λ1为测位移光栅的当前波长、λ10为测位移光栅的初始波长值，单位取nm。K为传感器解调系数，单位为mm/nm。
可选地，本实用新型实施例的光纤光栅单点位移计20的型号可以采用BGK-FBG-A3；BGK-FBG-A3型单点位移计主要由锚头、不锈钢传递杆及保护管、安装基座、传感器基座、光纤光栅位移传感器和传感器保护罩组成。可选地，本实用新型实施例的光纤光栅解调模块301可以采用光纤光栅分析仪。
本实用新型采用FBG(Fiber Bragg Grating，即光纤布拉格光栅)为传感元件的光纤光栅传感器来对杆塔沉降进行监测，可以取得以下有益技术效果：
①、FBG的波长随着应变、温度呈现良好的线性关系；
②、传感器响应速度快，能用于动态和瞬态应变测量，可实现高速动态在线监测；
③、通过采用波分复用技术，在一根光纤上串接多个光纤光栅传感器，将波长值和测点位置对应起来，就可以实现分布式测量，节约线路和提高工作效率；由于节省了线路，可大幅降低对正常施工的干扰，提高了监测系统的可靠性；
④、信号损失极小，可实现远距离的数据采集；
⑤、寿命长，初步加速老化试验证明，FBG在适当的暴露环境和退火条件下工作周期大于25年性能没有明显的退化；
⑥、传感器为无源器件、可靠性高，本质防爆，抗雷击，抗电磁干扰；
⑦、系统适应低温环境、无零漂，系统稳定。
以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述系统包括：基准杆、光纤光栅单点位移计以及基站监控设备；
所述的基准杆，设置于所述输电线路杆塔基础的土壤中；
所述的光纤光栅单点位移计，设置于所述基准杆上，通过光纤光栅传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；
所述的基站监控设备，连接所述光纤光栅单点位移计，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。
2.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基准杆的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部；所述光纤光栅单点位移计埋于土壤中。
3.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅单点位移计包括：光纤光栅传感器以及与所述光纤光栅传感器耦合连接的滑动杆。
4.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅传感器固定连接在所述基准杆上。
5.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述系统包括多个基准杆以及设置于每个基准杆上的光纤光栅单点位移计。
6.根据权利要求5所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述多个光纤光栅单点位移计采用波分复用的方式串接在一根光纤上。
7.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基站监控设备具体包括：
光纤光栅解调模块，接收并解调所述光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量；
数据通讯模块，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；
供电模块，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块提供电力供应。
8.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅单点位移计的型号为BGK-FBG-A3。
9.根据权利要求7所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅解调模块为光纤光栅分析仪。
10.根据权利要求1所述的基于单点位移的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基准杆为基准钢管。
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