电力塔架施工监控装置及系统的制作方法

本发明涉及电力施工设备领域，具体而言，涉及一种电力塔架施工监控装置及系统。

背景技术：

由于新建输电线路基建工程需交叉跨越各电压等级运行电力线路的施工频繁发生，以及电力通道宽度受限，并行线路间距较小，造成基建施工临近带电体组塔频次逐渐增多，感应电电压颇高，这就给施工过程中电力塔架的安全性、可靠性提出新的要求。

现有技术中，由于无法实时对组塔过程中塔体的各种状态进行有效监控从而导致各种安全事故频发，严重影响了塔体的安全和施工进度。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种电力塔架施工监控装置及系统，以解决现有技术中无法在电力塔架搭建过程中对电力塔架的状态进行有效监控的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电力塔架施工监控装置，包括：多个侧拉力传感器，设置在电力塔架的第一预设位置，用于根据感应到的压力值输出对应的电压信号；数据采集单元，与多个侧拉力传感器连接，用于采集多个侧拉力传感器输出的电压信号；数据传输单元，与数据采集单元连接，用于将电压信号传送至监控主机；其中，监控主机用于根据电压信号确定电力塔架的第一预设位置所受到的侧拉力值。

进一步地，电力塔架施工监控装置还包括：倾角传感器，设置在电力塔架的桅杆的顶端并与数据采集单元连接，用于监测桅杆的倾角值和挠度值并根据倾角值和挠度值输出对应的倾角监测信号和挠度监测信号；其中，数据采集单元采集倾角传感器输出的倾角监测信号和挠度监测信号，数据传输单元将倾角监测信号和挠度监测信号传送至监控主机，监控主机根据倾角监测信号和挠度监测信号确定桅杆的倾角值和挠度值。

进一步地，电力塔架施工监控装置还包括：水平角传感器，设置在电力塔架的摇臂的根部的桁架内并与数据采集单元连接，用于监测摇臂的水平角值并根据水平角值输出对应的水平角监测信号；其中，数据采集单元采集水平角传感器输出的水平角监测信号，数据传输单元将水平角监测信号传送至监控主机，监控主机根据水平角监测信号确定摇臂的水平角值。

进一步地，电力塔架施工监控装置还包括：风速传感器，设置在电力塔架的摇臂的回转支承上并与数据采集单元连接，用于监测电力塔架所处环境的实时风速值并根据风速值输出对应的风速监测信号；其中，数据采集单元采集风速传感器输出的风速监测信号，数据传输单元将风速监测信号传送至监控主机，监控主机根据风速监测信号确定电力塔架所处环境的实时风速值。

进一步地，数据采集单元包括：前置信号处理模块，用于对侧拉力传感器输出的电压信号、倾角传感器输出的倾角监测信号和挠度监测信号、水平角传感器输出的水平角监测信号以及风速传感器输出的风速监测信号进行隔离和滤波。

进一步地，数据采集单元还包括：A/D转换采样模块，与前置信号处理模块连接，用于对经过前置信号处理模块隔离和滤波后的电压信号进行放大和模数转换。

进一步地，数据采集单元还包括：数字信号处理模块，用于将经过A/D转换采样模块放大和模数转换后的电压信号以及经过前置信号处理模块隔离和滤波后的倾角监测信号、挠度监测信号、水平角监测信号、风速监测信号进行计算分析。

进一步地，数据传输单元包括：无线传输模块，用于将经过数字信号处理模块处理后的电压信号、倾角监测信号、挠度监测信号、水平角监测信号、风速监测信号发送至监控主机。

进一步地，电力塔架的第一预设位置包括以下至少之一：承托绳、上腰箍、上拉线、双臂吊杆。

根据本发明的另一方面，提供了一种电力塔架施工监控系统，包括电力塔架施工监控装置和监控主机，电力塔架施工监控装置为上述内容的电力塔架施工监控装置。

应用本发明的技术方案的一种电力塔架施工监控装置，包括：多个侧拉力传感器、数据采集单元以及数据传输单元，多个侧拉力传感器设置在电力塔架的第一预设位置，用于根据感应到的压力值输出对应的电压信号；数据采集单元与多个侧拉力传感器连接，用于采集多个侧拉力传感器输出的电压信号；数据传输单元与数据采集单元连接，用于将电压信号传送至监控主机；其中，监控主机用于根据电压信号确定电力塔架的第一预设位置所受到的侧拉力值。从而在电力塔架搭建施工过程中，能够实时监测电力塔架各个部位的状态，保证塔体和施工的安全，解决了现有技术中无法在电力塔架搭建过程中对电力塔架的状态进行有效监控的问题。

附图说明

构成本申请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不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例可选的一种电力塔架施工监控装置的结构框图；

图2是根据本发明实施例可选的一种电力塔架的结构示意图；

图3是根据本发明实施例可选的另一种电力塔架施工监控装置的结构框图；

图4是根据本发明实施例可选的第二种电力塔架施工监控装置的结构框图；

图5是根据本发明实施例可选的第三种电力塔架施工监控装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例可选的第四种电力塔架施工监控装置的结构框图；以及

图7是根据本发明实施例可选的第五种电力塔架施工监控装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、侧拉力传感器；20、数据采集单元；21、前置信号处理模块；22、A/D转换采样模块；23、数字信号处理模块；30、数据传输单元；31、无线传输模块；50、倾角传感器；60、水平角传感器；70、风速传感器；80、抱杆；90、桅杆；100、摇臂；110、承托绳；120、上腰箍；130、上拉线；140、双臂吊杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

根据本发明实施例的电力塔架施工监控装置，如图1所示，包括：多个侧拉力传感器10、数据采集单元20和数据传输单元30，多个侧拉力传感器10设置在电力塔架的第一预设位置，用于根据感应到的压力值输出对应的电压信号；数据采集单元20与多个侧拉力传感器10连接，用于采集多个侧拉力传感器10输出的电压信号；数据传输单元30与数据采集单元20连接，用于将电压信号传送至监控主机；其中，监控主机用于根据电压信号确定电力塔架的第一预设位置所受到的侧拉力值。

应用本发明的技术方案的一种电力塔架施工监控装置，包括：多个侧拉力传感器10、数据采集单元20以及数据传输单元30，多个侧拉力传感器10设置在电力塔架的第一预设位置，用于根据感应到的压力值输出对应的电压信号；数据采集单元20与多个侧拉力传感器10连接，用于采集多个侧拉力传感器10输出的电压信号；数据传输单元30与数据采集单元20连接，用于将电压信号传送至监控主机；其中，监控主机用于根据电压信号确定电力塔架的第一预设位置所受到的侧拉力值。从而在电力塔架搭建施工过程中，能够实时监测电力塔架各个部位的状态，保证塔体和施工的安全，解决了现有技术中无法在电力塔架搭建过程中对电力塔架的状态进行有效监控的问题。

具体实施时，侧拉力传感器10采用电桥测量的原理，给予+5V-+15V直流激励电源，输出3-10mV电压信号。数据采集单元20对3-10mV的电压信号进行放大、AD采样，计算出所受压力变化数值。侧拉力传感器10输出的电压信号与所受激励、传感器安装方式密切相关，在不同应用场合需要进行校准。

根据电力塔架施工过程中的受力情况，如图2所示，电力塔架的第一预设位置包括以下至少之一：承托绳110、上腰箍120、上拉线130、双臂吊杆140。

具体地，如图2所示，承托绳110设置有四根，四根承托绳110的一端分别与抱杆80的底端连接，四根承托绳110的另一端连接在电力塔架的四角处从而从底部托住抱杆80。在每根承托绳110的底部均安装有一个侧拉力传感器10监测每根承托绳110的受力情况。

在实际监测过程中，数据采集单元20和数据传输单元30集成为一个无线信号采集和发射终端来完成各个侧拉力传感器10输出的电压信号的采集和传输，可选地，每个侧拉力传感器10均配有一台无线信号采集和发射终端。承托绳110采用3-3滑车组(7根单数工作绳)，使得滑车组的钢丝绳的固定端头位于抱杆80底部侧。

如图2所示，抱杆80的中部和下部均设置有一个腰箍，每个腰箍通过四根腰箍拉线与电力塔架的四角连接将抱杆80进行固定，抱杆80在不平衡吊重(起重力矩)情况下，上腰箍120和下腰箍均会受力，其中上腰箍120受力远大于下腰箍，因此，只需监测上腰箍120的受力情况即可。上腰箍120处安装有四个侧拉力传感器10分别监测四根腰箍拉线的受力情况。每个侧拉力传感器10配有一台无线信号采集和发射终端用于电压信号的采集和传送，侧拉力传感器10的安装位置位于上腰箍120的外侧正面或侧面，满足无线信号采集和发射终端的稳定安装且不影响上腰箍120的调整和抱杆80的提升。

如图2所示，抱杆80的上端通过四根上拉线130与电力塔架的四角连接，每根上拉线130上安装有一个侧拉力传感器10监测四根上拉线130的受力情况。每个侧拉力传感器10配有一台无线信号采集和发射终端用于信号的采集和传送，各无线信号采集和发射终端安装在摇臂100的回转支承下部的抱杆桁架内。

如图2所示，两个双臂吊杆140分别位于桅杆90的两侧，在吊重的过程中，需要监测两个双臂吊杆140的受力情况。具体地，在每个双臂吊杆140上安装有一个侧拉力传感器10，每个侧拉力传感器10配有一台无线信号采集和发射终端用于信号的采集和传送，无线信号采集和发射终端安装在双臂吊杆140的起吊滑车组的固定端。

桅杆90在不平衡吊重过程中会发生一定的倾斜，为了有效监测桅杆90的倾斜情况，进一步地，如图3所示，电力塔架施工监控装置还包括：倾角传感器50，倾角传感器50设置在电力塔架的桅杆90的顶端并与数据采集单元20连接，用于监测桅杆90的倾角值和挠度值并根据倾角值和挠度值输出对应的倾角监测信号和挠度监测信号；数据采集单元20采集倾角传感器50输出的倾角监测信号和挠度监测信号，数据传输单元30将倾角监测信号和挠度监测信号传送至监控主机，监控主机根据倾角监测信号和挠度监测信号确定桅杆的倾角值和挠度值。

倾角传感器50采用电容微型摆锤原理，利用地球重力原理，当倾角单元倾斜时，地球重力在相应的摆锤上会产生重力分量，相应的电容量会变化，通过对电容量进行放大、滤波和转换之后得出倾角。给予+5V直流激励电源，输出485接口信号，数据采集单元20接收485信号进行解码，计算出倾角变化数值。

两个摇臂100在不平衡吊重过程也会发生一定的位置偏移，为了监测两个摇臂100的偏移情况，进一步地，如图4所示，电力塔架施工监控装置还包括：水平角传感器60，水平角传感器60设置在电力塔架的摇臂100的根部的桁架内并与数据采集单元20连接，用于监测摇臂100的水平角值并根据水平角值输出对应的水平角监测信号；其中，数据采集单元20采集水平角传感器60输出的水平角监测信号，数据传输单元30将水平角监测信号传送至监控主机，监控主机根据水平角监测信号确定摇臂的水平角值。

在电力塔架搭建过程中，周围环境的风速会对施工过程造成很大的影响，因此，为了能够及时评估风速对施工的影响程度以制定相应的施工计划，进一步地，如图5所示，电力塔架施工监控装置还包括：风速传感器70，风速传感器70设置在电力塔架的摇臂100的回转支承上并与数据采集单元20连接，用于监测电力塔架所处环境的实时风速值并根据风速值输出对应的风速监测信号；其中，数据采集单元20采集风速传感器70输出的风速监测信号，数据传输单元30将风速监测信号传送至监控主机，监控主机根据风速监测信号确定电力塔架所处环境的实时风速值。

风速传感器70采用非接触式磁传感测量原理，计算平均风速。给予+5V-+30V直流激励电源，输出485接口信号。数据采集单元20接收485信号进行解码，计算出平均风速变化数值。

为了实现对侧拉力传感器10输出的电压信号、倾角传感器50输出的倾角监测信号和挠度监测信号、水平角传感器60输出的水平角监测信号以及风速传感器70输出的风速监测信号的精确采集，进一步地，如图6所示，数据采集单元20包括：前置信号处理模块21、A/D转换采样模块22和数字信号处理模块23。前置信号处理模块21用于对侧拉力传感器10输出的电压信号、倾角传感器50输出的倾角监测信号和挠度监测信号、水平角传感器60输出的水平角监测信号以及风速传感器70输出的风速监测信号进行隔离和滤波；A/D转换采样模块22与前置信号处理模块21连接，用于对经过前置信号处理模块21隔离和滤波后的电压信号进行放大和模数转换；数字信号处理模块23用于将经过A/D转换采样模块22放大和模数转换后的电压信号以及经过前置信号处理模块21隔离和滤波后的倾角监测信号、挠度监测信号、水平角监测信号、风速监测信号进行计算分析。

可选地，如图7所示，数据传输单元30包括：无线传输模块31，用于将经过数字信号处理模块23处理后的电压信号、倾角监测信号、挠度监测信号、水平角监测信号、风速监测信号发送至监控主机。

本发明实施例，采用将数据采集单元20和数据传输单元30集成为无线信号采集和发射终端来完成各个侧拉力传感器10输出的电压信号、倾角传感器50输出的倾角监测信号和挠度监测信号、水平角传感器60输出的水平角监测信号以及风速传感器70输出的风速监测信号的精确采集，既能方便安装又能很好的完成数据的采集和传输，保证对电力塔架的施工状态的全面监测。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种电力塔架施工监控系统，包括电力塔架施工监控装置和监控主机，该电力塔架施工监控装置为上述实施例的电力塔架施工监控装置。应用上述实施例的电力塔架施工监控装置的电力塔架施工监控系统，在电力塔架搭建施工过程中，能够实时监测电力塔架各个部位的状态，保证塔体和施工的安全，解决了现有技术中无法在电力塔架搭建过程中对电力塔架的状态进行有效监控的问题。

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。