CN208937015U - 用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及地基监测技术领域，是一种用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，包括至少一个数据采集单元、控制单元、存储单元、通信单元和监控终端，数据采集单元包括角度传感器、激光测距传感器，控制单元通过通信单元与监控终端通信连接，依据监控终端发送的初始化信息、告警阈值初始化数据采集单元并将初始化结果、告警信息反馈给监控终端。本实用新型结构合理紧凑，控制单元依据设定的告警阈值判定数据采集单元实时采集的变电站设备沉降距离数据和设备倾斜度数据否达到告警条件，并将告警信息实时发送给工作人员和上位机，以便维护人员掌握设备状况并在设备发生沉降货倾斜时及时发现并处理，具有安全省力、简便高效特点。

Description

用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统

技术领域

本实用新型涉及地基监测技术领域，是一种用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统。

背景技术

变电站设备正常工作是维护电力系统安全可靠运行和保障人员安全的重要措施之一。当设备发生地基塌陷、倾斜时，容易导致设备一、二次接线松动、折断，甚至导致变电站跳闸事故的发生。由于我国地质构造较为复杂，多为砂岩、碎屑岩堆积而成，这类地质长时间雨水浸泡或地震都会造成土层结构发生变化，容易造成地基沉降、倾斜等情况。因此，变电站室外设备发生地基沉降或倾斜，导致装置运行异常，甚至导致设备误动作事故，对电网安全稳定运行造成了严重威胁。目前，变电站还没有专门针对设备地基沉降和倾斜度监测的相关成套监控系统，原有的机械装置测量不准确，不易观察，反馈不及时，且机械装置易发生误动或拒动，不能实时跟踪设备地基变化情况。

发明内容

本实用新型提供了一种用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有机械装置对设备的倾斜角度和沉降程度测量不准确、不易观察、发现不及时且易发生误动或拒动的情况，不能实时掌控设备地基变化情况、存在安全隐患的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，包括至少一个数据采集单元、控制单元、存储单元、通信单元和监控终端，每个数据采集单元均包括测量设备倾斜度的角度传感器和测量设备沉降距离的激光测距传感器，每个角度传感器、每个激光测距传感器均分别与控制单元电连接，所述存储单元用于存储控制单元接收或发送的数据，控制单元通过通信单元分别接收监控终端发送的初始化信息和告警阈值，控制单元将每个数据采集单元进行初始化并判断每个数据采集单元采集的设备倾斜度、设备沉降距离数据是否达到告警阈值，控制单元将初始化结果和告警信息通过通信单元反馈至监控终端。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述通信单元为安装有SIM卡的NB-IOT无线通信模块。

上述控制单元包括控制器和加密模块，控制器与加密模块电连接，控制器将每个数据采集单元初始化结果和告警信息经加密模块加密后发送给通信单元。

上述监控终端包括移动终端和上位机，移动终端、上位机均通过通信单元与控制单元通信连接。

上述移动终端为能收发短信的手机，所述上位机为计算机。

上述还包太阳能电源模块，所述太阳能电源模块包括太阳能控制器、太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板、蓄电池均与太阳能控制器电连接，太阳能控制器给控制单元和每个数据采集单元中的角度传感器、激光测距传感器供电。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，易于安装，对不同电压等级、不同类型的变电站设备都可进行跟踪监测，建立设备地基档案，能够全天候跟踪监测变电站设备地基变化情况，及时发现设备地基变化状况，工作人员能在第一时间采取有效对策，降低由于自然因素造成变电站设备异常发生率。在地基发生沉降时，一旦控制单元监测到数据采集单元数据超过设定的告警门槛值，将告警信息通过短消息形式发送至远程移动终端上，同时发送至上位机，佩戴移动终端及在上位机监控端的工作人员能直观看到设备当前的位置情况，迅速做出处理预案。本实用新型对提升变电站设备运行维护水平、减少变电站停电检修次数，减少运维人员劳动强度等效果显著，运维人员能第一时间掌握设备地基变化情况，以便及时做好处理预案，具有较高的使实用价值和推广意义。

附图说明

附图1为本实用新型的电控制框图。

附图2为本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2所示，该用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，包括至少一个数据采集单元、控制单元、存储单元、通信单元和监控终端，每个数据采集单元均包括测量设备倾斜度的角度传感器和测量设备沉降距离的激光测距传感器，每个角度传感器、每个激光测距传感器均分别与控制单元电连接，所述存储单元用于存储控制单元接收或发送的数据，控制单元通过通信单元分别接收监控终端发送的初始化信息和告警阈值，控制单元将每个数据采集单元进行初始化并判断每个数据采集单元采集的设备倾斜度、设备沉降距离数据是否达到告警阈值，控制单元将初始化结果和告警信息通过通信单元反馈至监控终端。

实际工作时，依据变电站监控需要，选取适当数量的数据采集单元分别安装在变电站设备机构箱、端子箱或设备构架支架处，角度传感器整合了三轴陀螺仪、三轴加速器的功能，内建运作时间偏差与磁力感测器校正演算技术，免除了另外校正，通过X、Y、Z三轴测量装置的倾斜度，激光测距传感器测量激光测距传感器用于测量设备相对参照物的沉降距离，这里的角度传感器、激光测距传感器可以通过有线的方式与控制单元连接还可以是现有技术中的无线角度传感器、无线激光测距传感器；通信单元和控制单元安装在该电压等级间隔区域中心位置，以便接收各数据采集单元的数据信息；第一次使用时，在监控终端上设置数据采集单元初始化信息和告警阈值，控制单元通过通信单元接收监控终端发送的初始化信息、告警阈值，并依据初始化信息初始化各数据采集单元中角度传感器和激光测距传感器的初始化信息，当成功初始化各数据采集单元后控制单元通过通信单元向监控终端发送初始化结果；控制单元实时监控数据采集单元采集的数据，并与告警阈值对比，若达到告警条件则控制单元生成告警信息，将告警信息通过通信单元发送给监控终端，否则继续监控数据采集单元的数据。

可根据实际需要，对上述用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，通信单元为安装有SIM卡的NB-IOT无线通信模块。NB-IOT无线通信模块NB-IOT无线通信模块实际传输带宽（上、下行）仅为180KHZ，大多部署在800-900MHz 频段，无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的，可同时部署于GSM/UMTSL/LTE网络。NB-IOT无线通信模块支持控制面优化，增加业务能力开放单元和非IP数据传输，只需安装 SIM卡，即可接入到NB-IOT网络中。在同一基站的情况下，NB-IOT无线通信模块覆盖范围广，一个扇区能够支持10万个连接，终端接入容量大，比现有无线技术提供50-100倍的接入数，采用NB-IOT无线通信模块更适合变电站特殊的工作环境。

如附图1、2所示，控制单元包括控制器和加密模块，控制器与加密模块电连接，控制器将每个数据采集单元初始化结果和告警信息经加密模块加密后发送给通信单元。这里的控制器可以是STM32单元；为增强数据的安全性，控制器先将告警信息经加密模块加密后再通过通信单元传输给监控终端。

如附图1、2所示，监控终端包括移动终端和上位机，移动终端、上位机均通过通信单元与控制单元通信连接。安装监控系统时，工作人员在移动终端编辑的初始化信息、告警阈值可直接设置各采集单元初始化信息，各采集单元初始化信息包括设备名称、设备间隔、倾斜度告警阈值、沉降距离告警阈值、告警信息接收号码，当控制单元成功设置初始化信息、告警阈值时给监控终端反馈成功设置的信息。

如附图1所示，移动终端为能收发短信的手机，所述上位机为计算机。手机能通过发送短信的方式来设置和查看监控系统初始化信息及监控系统工作状态，上位机能通过通信单元远程接收控制单元发送的数据信息，将数据信息传输至变电站现有SCADA系统，在SCADA系统上可查看监控系统状态。

如附图1所示，还包括太阳能电源模块，太阳能电源模块包括太阳能控制器、太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板、蓄电池均与太阳能控制器电连接，太阳能控制器分别与角度传感器、激光测距传感器、控制单元电连接。监控系统电源独立于变电站设备电源，避免互相干扰，通过太阳能电池板供电具有低碳、环保、无污染的优点，提高了经济效益。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程：首先，将数据采集单元中的角度传感器、激光测距传感器分别安装在变电站设备机构箱、端子箱或设备构架支架处，接着在移动终端发送初始化信息，初始化信息包括：设备名称、设备间隔、倾斜度告警阈值、沉降距离告警阈值，若要设置设备名称即发送“设备名称：（变电站名称）KV变电站”即可完成对设备名称的设置，当控制器设置好相应的设备名称后会给监控终端反馈一条“设备名称（变电站名称）KV变电站设置完成”的反馈信息；当移动终端发送“总召”信息后，控制单元将采集当前被监测设备的设备名称、设备间隔、当前倾斜度、当前距离数据，并反馈一条“（变电站名称）KV变电站：对参照物距离XX.XXcm，当前倾斜角度：XX°”的总召信息；当控制器接收到角度传感器或激光测距传感器采集的设备倾斜度或设备沉降距离超过告警阈值，则生成告警信息“XX日期，（变电站名称）KV变电站，倾斜角度超过告警阈值（X°），参照距离超过告警阈值（XX.XXcm），当前距离值：XX.XXcm”传输给移动终端和上位机，运维人员能第一时间掌握设备地基变化情况，以便及时做好处理预案。

Claims (10)

1.一种用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于包括至少一个数据采集单元、控制单元、存储单元、通信单元和监控终端，每个数据采集单元均包括测量设备倾斜度的角度传感器和测量设备沉降距离的激光测距传感器，每个角度传感器、每个激光测距传感器均分别与控制单元电连接，所述存储单元用于存储控制单元接收或发送的数据，控制单元通过通信单元分别接收监控终端发送的初始化信息和告警阈值，控制单元将每个数据采集单元进行初始化并判断每个数据采集单元采集的设备倾斜度、设备沉降距离数据是否达到告警阈值，控制单元将初始化结果和告警信息通过通信单元反馈至监控终端。

2.根据权利要求1所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述通信单元为安装有SIM卡的NB-IOT无线通信模块。

3.根据权利要求1或2所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述控制单元包括控制器和加密模块，控制器与加密模块电连接，控制器将每个数据采集单元初始化结果和告警信息经加密模块加密后发送给通信单元。

4.根据权利要求1或2所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述监控终端包括移动终端和上位机，移动终端、上位机均通过通信单元与控制单元通信连接。

5.根据权利要求3所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述监控终端包括移动终端和上位机，移动终端、上位机均通过通信单元与控制单元通信连接。

6.根据权利要求4所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述移动终端为能收发短信的手机，所述上位机为计算机。

7.根据权利要求5所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于所述移动终端为能收发短信的手机，所述上位机为计算机。

8.根据权利要求1或2或5或6或7所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于还包太阳能电源模块，所述太阳能电源模块包括太阳能控制器、太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板、蓄电池均与太阳能控制器电连接，太阳能控制器给控制单元和每个数据采集单元中的角度传感器、激光测距传感器供电。

9.根据权利要求3所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于还包太阳能电源模块，所述太阳能电源模块包括太阳能控制器、太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板、蓄电池均与太阳能控制器电连接，太阳能控制器给控制单元和每个数据采集单元中的角度传感器、激光测距传感器供电。

10.根据权利要求4所述的用于监测设备基础地基沉降及倾斜度的监控系统，其特征在于还包太阳能电源模块，所述太阳能电源模块包括太阳能控制器、太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板、蓄电池均与太阳能控制器电连接，太阳能控制器给控制单元和每个数据采集单元中的角度传感器、激光测距传感器供电。