CN208848050U - 铁塔安全性检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开铁塔安全性检测系统，检查影响铁塔安全性的外界因素的同时，还设置螺栓脱落检测模块检测螺栓是否发生脱落，设置螺栓松动检测模块检测螺栓是否松动，设置倾斜度检测模块检测检测铁塔的倾斜度，对影响铁塔安全性的自身因素、外在因素均进行检测，为安全评估提供更为全面的数据基础；倾斜度通过液体摆式倾斜传感器来检测，液体摆式倾斜传感器利用液体摆原理，检测铁塔在顺线方向和横线方向的倾斜角度，实时准确地检测铁塔的倾斜度，为准确评估铁塔安全性提供数据基础。

Description

铁塔安全性检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种铁塔性能检测设备，具体涉及铁塔安全性检测系统。

背景技术

铁塔是通信、输电工程中用于中转传输链路的承载体。铁塔长期暴露在自然环境下，不仅会遭受台风、地震、冰冻、暴晒等外部自然灾害的侵袭，还会受到自身因素的影响，容易出现结构变形、基础沉陷、甚至塔体倾斜或倒塌的情形，这不仅会影响输电信号、通讯信号的安全传输，还会危害到人身安全。因此，有必要对铁塔的安全性进行全面检测，防止重大事故的发生。

现有技术中，通常仅对外部环境因素进行安全性监测，并基于监测数据进行安全性评估，但是铁塔自身因素在影响安全性方面的地位举足轻重，因此，有必要在进行外部因素检测的同时，对铁塔的一些自身因素也进行检测，为安全性评估提供更为全面数据基础。

实用新型内容

本实用新型提供铁塔安全性检测系统，解决现有技术存在的铁塔安全性检测数据不够全面，进而会影响后期安全性评估的问题。

本实用新型通过以下技术方案解决技术问题：

铁塔安全性检测系统，包括风速检测模块，所述风速检测模块的输出端与控制器模块连接，还包括螺栓脱落检测模块、螺栓松动检测模块、倾斜度检测模块以及控制器模块；所述螺栓脱落模块为位移传感器，安装在待检螺栓上，检测螺栓当前位移，输入至控制器模块中；所述螺栓松动模块包括高频控制器子模块、高频开关子模块、直流电源、可变电压输出子模块、直流偏心电机、声波接收子模块、高频带通放大子模块以及限幅放大子模块；所述高频控制器子模块接收控制器模块的控制信号，进行启、停、升压或降压操作，所述高频控制器子模块的输出端与高频开关子模块的一路输入端连接，所述直流电源的输出端与高频开关子模块另一路输入端连接，所述高频开关子模块的输出端与可变电压输出子模块的输入端连接，所述可变电压输出子模块根据高频开关子模块提供的信号输出可变电压，控制直流偏心电机进行相应转动，向铁塔和螺栓施加机械振动；所述声波接收子模块接收待检螺栓振动产生的声波，通过高频带通放大子模块和限幅放大子模块的处理后输入至控制器模块中；所述倾斜度检测模块为液体摆式倾斜传感器，所述液体摆式倾斜传感器的输出端与控制器模块连接。

进一步地，所述液体摆式倾斜传感器包括壳体、倾斜度识别设备、电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述壳体为U型结构，用于容纳电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述电解泡位于液体内部；U型结构外侧轮廓的两端分别设有1个电极，还有1个电极设置在U型结构内侧轮廓的中心点处；所述倾斜度识别设备与三个电极连接，所述倾斜度识别设备还与控制器模块连接。

进一步地，还包括风向检测模块和防风模块；所述风向检测模块的输出端与控制器模块连接；所述防风模块包括防风板、驱动电机、驱动齿轮、环形条齿轮和至少2个转动组件；所述防风板通过各转动组件连接至外部铁塔的塔体；所述驱动电机与驱动齿轮传动连接；所述驱动齿轮与环形条齿轮啮合，所述环形条齿轮设置在其中1个转动组件上；所述驱动电机的控制端与控制器模块连接。

进一步地，所述风向检测模块主要包括红外发射器、2个风向板以及至少2个信号接收器；所述两个风向板通过连接杆固连至外部铁塔的滑管处，在连接杆下方设置红外发射器，在铁塔顶端设置各信号接收器；所述各信号接收器的输出端与控制器模块连接。

进一步地，还包括防倾斜模块；所述防倾斜模块为抬升油缸，抬升油缸的数量与外部铁塔的砼塔基数量相同，并一一对应；每个砼塔基都设置有空腔，所述抬升油缸设置在空腔内；各抬升油缸的进油管与外部液压系统的高压油管连接，各抬升油管的回油管与外部液压系统的油箱连接。

进一步地，还包括温度检测模块；所述温度检测模块安装在塔顶，所述温度检测模块的输出端与控制器模块连接。

进一步地，还包括GPS检测模块；所述GPS检测模块的输出端与控制器模块相连。

与现有技术相比，具有如下特点：

1、检查影响铁塔安全性的外界因素的同时，还设置螺栓脱落检测模块检测螺栓是否发生脱落，设置螺栓松动检测模块检测螺栓是否松动，设置倾斜度检测模块检测检测铁塔的倾斜度，对影响铁塔安全性的自身因素、外在因素均进行检测，为安全评估提供更为全面的数据基础；倾斜度通过液体摆式倾斜传感器来检测，液体摆式倾斜传感器利用液体摆原理，检测铁塔在顺线方向和横线方向的倾斜角度，实时准确地检测铁塔的倾斜度，为准确评估铁塔安全性提供数据基础；

2、设置风向检测模块和防风模块，通过检测风向，结合风速，控制防风模块进行挡风，减少风力对铁塔的影响，维护铁塔的安全状态；

3、设置防倾斜模块，在建设铁塔时就预设防倾斜模块，在检测到铁塔倾斜度超出预设范围，启动相应的砼塔基内的抬升油缸进行相应抬升，使得铁塔不再倾斜，恢复到安全状态。

附图说明

图1为本实用新型结构原理框图。

图2为螺栓松动检测模块的结构原理图。

图3为防风模块的结构原理图。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。

铁塔安全性检测系统，包括风速检测模块，所述风速检测模块的输出端与控制器模块连接，还包括螺栓脱落检测模块、螺栓松动检测模块、倾斜度检测模块以及控制器模块；所述螺栓脱落模块为位移传感器，安装在待检螺栓上，检测螺栓当前位移，输入至控制器模块中；所述螺栓松动模块包括高频控制器子模块、高频开关子模块、直流电源、可变电压输出子模块、直流偏心电机、声波接收子模块、高频带通放大子模块以及限幅放大子模块；所述高频控制器子模块接收控制器模块的控制信号，进行启、停、升压或降压操作，所述高频控制器子模块的输出端与高频开关子模块的一路输入端连接，所述直流电源的输出端与高频开关子模块另一路输入端连接，所述高频开关子模块的输出端与可变电压输出子模块的输入端连接，所述可变电压输出子模块根据高频开关子模块提供的信号输出可变电压，控制直流偏心电机进行相应转动，向铁塔和螺栓施加机械振动；所述声波接收子模块接收待检螺栓振动产生的声波，通过高频带通放大子模块和限幅放大子模块的处理后输入至控制器模块中；所述倾斜度检测模块为液体摆式倾斜传感器，所述液体摆式倾斜传感器的输出端与控制器模块连接。

微风情况下，风速对铁塔安全的影响甚微，但是风速较大时，风对铁塔安全的影响就与风力大小成几何倍数增长。本申请将风速检测模块安装在铁塔顶部，实时采集影响铁塔的外部自然环境因素，方便工作人员针对特定的自然环境来制定应对措施，防止通信铁塔出现安全隐患。

铁塔的组装一般多采用螺栓连接，螺栓安装后的日常检查和维护至关重要。螺栓在使用过程中容易出现的情形有脱落和松动，以往的检查和维护，通常是花费人力爬上铁塔，逐一检查各个螺栓是否符合要求，但是螺栓数量较大、铁塔高度高、天气恶劣等因素会导致检修的危险性高、效率低，因此，有必要针对铁塔的螺栓脱落、松动问题进行自动检测。本申请针对上述情况，设置了螺栓脱落检测模块和螺栓松动检测模块。

螺栓脱落检测模块为位移传感器，在每个螺栓处安装位移传感器，当螺栓受到外力因此突然发生脱落时，位移传感器随着螺栓一起脱落，产生的位移信号输入至控制器模块中。控制器模块一旦接收到位移信号，说明对应的螺栓发生了脱落，工作人员需立即对其进行检修维护。

在螺栓松动检测模块中，可以采用位移传感器检测螺栓上螺帽的位移变化，或者采用应力传感器来检测螺帽的应力变化，根据螺帽的位移变化量或应力变化量来判断螺栓是否松动以及松动的程度。上述方法最为直观，但是由于螺栓数量庞大，检修工作量较大，数据的重复性处理和判断，也会降低系统工作效率。因此，本实用新型的螺栓松动检测模块，设置高频控制器子模块、高频开关子模块、直流电源、可变电压输出子模块、直流偏心电机、声波接收子模块、高频带通放大子模块以及限幅放大子模块，上述各组成部分的设置，可以对螺栓进行批量式处理。当外力使得铁塔发生振动时，松动的螺栓和铁塔部件受激发生共振或振动，产生二次撞击声，可接收该振动频率，并将接收到的声波转换为电信号，通过对电信号的处理来判断是否发生螺栓松动。

高频控制器子模块接收控制器模块的指令，进行启、停、升压或降压的操作，高频控制器子模块针对启、停、升压、降压的操作还设置有相应按键，因此，既可以由控制器模块控制各操作，也可以由工作人员通过按钮控制各操作。高频开关子模块根据高频控制器子模块的指令实现对直流电源的通和断，高频开关子模块的使用，可降低电能损耗。直流电源在高频开关子模块的控制下输入至可变电压输出子模块中，可变电压输出子模块用于改变直流偏心电机的供电电压，使得直流偏心电机对铁塔施加不同频率、幅度的机械振动。

塔体部件发生机械振动，松动的螺栓会产生二次振动，声波接收子模块接收信号，完成声/电转换，高频带通放大子模块去掉电信号中的低频信号，即去掉直流偏心电机产生的波形，其能量大、幅度大，会干扰松动螺栓产生的波形，即高频波。限幅放大电路将幅度不同的信号变成幅度相同的矩形方波，便于准确计数，矩形方波输入至控制器模块中。

倾斜度检测模块为液体摆式倾斜传感器，液体摆式倾斜传感器利用液体摆原理实时检测铁塔在顺线方向的倾斜角度和横线方向的倾斜角度。所述液体摆式倾斜传感器包括壳体、倾斜度识别设备、电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述壳体为U型结构，用于容纳电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述电解泡位于液体内部；U型结构外侧轮廓的两端分别设有1个电极，还有1个电极设置在U型结构内侧轮廓的中心点处；所述倾斜度识别设备与三个电极连接，所述倾斜度识别设备还与控制器模块连接。当电解泡在液体内部移动时，倾斜度识别设备基于三个电极之间的电容变化计算铁塔在顺线方向的倾斜角度和横向方向的倾斜角度，并基于顺线方向的倾斜角度和横线方向的倾斜角度计算铁塔的整体倾斜度。

为减小风力对铁塔牢固度的影响，本实用新型增设风向检测模块和防风模块，所述风向检测模块的输出端与控制器模块连接；所述防风模块包括防风板、驱动电机、驱动齿轮、环形条齿轮和至少2个转动组件；所述防风板通过各转动组件连接至外部铁塔的塔体；所述驱动电机与驱动齿轮传动连接；所述驱动齿轮与环形条齿轮啮合，所述环形条齿轮设置在其中 1个转动组件上；所述驱动电机的控制端与控制器模块连接。控制器模块可根据风速、风向的信息，向驱动电机发送指令，驱动电机根据指令发生相应转动，通过驱动齿轮、环形条齿轮施力于各转动组件，进而带动防风板相应转动，实现防风。

所述风向检测模块主要包括红外发射器、2个风向板以及至少2个信号接收器；所述两个风向板通过连接杆固连至外部铁塔的滑管处，在连接杆下方设置红外发射器，在铁塔顶端设置各信号接收器；所述各信号接收器的输出端与控制器模块连接。起风时，风向板随风在滑管上移动，两个风向板的中心的连线与风向相同，各信号接收器接收红外线发出的信号输入至控制器模块。

还可设置防倾斜模块，在铁塔发生较大倾斜时，利用防倾斜模块将铁塔恢复原位。所述防倾斜模块为抬升油缸，抬升油缸的数量与外部铁塔的砼塔基数量相同，并一一对应；每个砼塔基都设置有空腔，所述抬升油缸设置在空腔内；各抬升油缸的进油管与外部液压系统的高压油管连接，各抬升油管的回油管与外部液压系统的油箱连接。当铁塔某个塔脚需抬升时，人为启动外部液压系统，抬升油缸缓慢上升，并将塔脚抬升至无倾斜的状态。

本实用新型还设有温度检测模块；所述温度检测模块安装在塔顶，所述温度检测模块的输出端与控制器模块连接。温度检测模块为温度传感器，具体为数字式传感器，获取的温度数字信号直接输入至控制器模块中，具有精度高、体积小、成本低的特点。由于铁塔一年四季都处在户外自然环境下，而且一年中从寒冬的零下十几度到酷暑的三四十度，存在很大的温差，这势必会对其它传感器的准确度产生影响。为了消除这种影响，进一步提高监测精度，本实用新型设置温度检测模块实时采集铁塔顶端环境的温度数据，直接输入至控制器模块中。

进一步包括GPS检测模块，所述GPS检测模块的输出端与控制器模块相连。GPS检测模块检测铁塔经纬度以及海拔高度。由于铁塔大多安装在野外，而且具有点多、面广、分散的特点，久而久之，铁塔维护人员可能难以找到待检修的铁塔所在位置，在各数据采集点设置GPS检测模块，可以使铁塔维护人员快速、准确地到达相应地点进行检修。

进一步包括存储模块；所述存储模块与控制器模块连接。由于各检测模块均实时检测数据，数据较为庞大，增设存储模块对数据进行存储。

进一步包括无线传输模块和终控端，无线传输模块与控制器模块连接，无线传输模块与终控端连接。控制器模块将相关数据通过无线传输模块传输至终控端，便于远程查看。

本实用新型提供铁塔安全性检测系统，为准确评估铁塔安全性提供电路支持和结构支持，不涉及程序的改进。

Claims (7)

1.铁塔安全性检测系统，包括风速检测模块，所述风速检测模块的输出端与控制器模块连接，其特征在于：

还包括螺栓脱落检测模块、螺栓松动检测模块、倾斜度检测模块以及控制器模块；

所述螺栓脱落模块为位移传感器，安装在待检螺栓上，检测螺栓当前位移，输入至控制器模块中；

所述螺栓松动模块包括高频控制器子模块、高频开关子模块、直流电源、可变电压输出子模块、直流偏心电机、声波接收子模块、高频带通放大子模块以及限幅放大子模块；所述高频控制器子模块接收控制器模块的控制信号，进行启、停、升压或降压操作，所述高频控制器子模块的输出端与高频开关子模块的一路输入端连接，所述直流电源的输出端与高频开关子模块另一路输入端连接，所述高频开关子模块的输出端与可变电压输出子模块的输入端连接，所述可变电压输出子模块根据高频开关子模块提供的信号输出可变电压，控制直流偏心电机进行相应转动，向铁塔和螺栓施加机械振动；所述声波接收子模块接收待检螺栓振动产生的声波，通过高频带通放大子模块和限幅放大子模块的处理后输入至控制器模块中；

所述倾斜度检测模块为液体摆式倾斜传感器，所述液体摆式倾斜传感器的输出端与控制器模块连接。

2.根据权利要求1所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：

所述液体摆式倾斜传感器包括壳体、倾斜度识别设备、电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述壳体为U型结构，用于容纳电解泡、作为电导体的液体和三个电极；所述电解泡位于液体内部；U型结构外侧轮廓的两端分别设有1个电极，还有1个电极设置在U型结构内侧轮廓的中心点处；所述倾斜度识别设备与三个电极连接，所述倾斜度识别设备还与控制器模块连接。

3.根据权利要求1所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：

还包括风向检测模块和防风模块；所述风向检测模块的输出端与控制器模块连接；所述防风模块包括防风板、驱动电机、驱动齿轮、环形条齿轮和至少2个转动组件；所述防风板通过各转动组件连接至外部铁塔的塔体；所述驱动电机与驱动齿轮传动连接；所述驱动齿轮与环形条齿轮啮合，所述环形条齿轮设置在其中1个转动组件上；所述驱动电机的控制端与控制器模块连接。

4.根据权利要求3所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：

所述风向检测模块主要包括红外发射器、2个风向板以及至少2个信号接收器；所述两个风向板通过连接杆固连至外部铁塔的滑管处，在连接杆下方设置红外发射器，在铁塔顶端设置各信号接收器；所述各信号接收器的输出端与控制器模块连接。

5.根据权利要求1所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：

还包括防倾斜模块；所述防倾斜模块为抬升油缸，抬升油缸的数量与外部铁塔的砼塔基数量相同，并一一对应；每个砼塔基都设置有空腔，所述抬升油缸设置在空腔内；各抬升油缸的进油管与外部液压系统的高压油管连接，各抬升油管的回油管与外部液压系统的油箱连接。

6.根据权利要求1所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：

还包括温度检测模块；所述温度检测模块安装在塔顶，所述温度检测模块的输出端与控制器模块连接。

7.根据权利要求1所述的铁塔安全性检测系统，其特征在于：还包括GPS检测模块；所述GPS检测模块的输出端与控制器模块相连。