本发明属于环境治理设备技术领域，尤其涉及一种实时采集风沙的装置。
背景技术：
我国大西北地区涵盖西北五省(陕西﹑甘肃﹑宁夏﹑青海﹑新疆)以及内蒙古的一部分，总面积约为全国的三分之一，总人口约为全国的十四分之一。战略地位重要，自然资源丰富，深藏巨大发展潜力，尤其是能源资源，无论化石能源还是风能太阳能等新能源均储量可观，前景诱人，堪称全国“首富”，“西电东送”是我国重大的战略决策，同时也奠定了大西北地区成为我国21世纪能源的输出基地。随着经济的飞速发展，我国大气环境面临严峻挑战，2013年9月国务院发布《大气污染防治行动计划》，国家能源局一方面加强京津冀、长三角、珠三角地区常规火电建设的管理，严控煤电项目审批，推进现有煤电技术节能减排升级改造；另一方面，为保障严控期的电力供应，结合煤电基地的开发建设，按照“先急后缓、先易后难、安全经济、科学务实”的原则提出优先建设12条西电东送的输电通道，至此“西电东送”重大工程骤然提速。同时西北地区新能源建设如火如荼，至2016年西北五省全网总装机容量已达4亿千瓦，其中70％以上可用于外送。截至目前，有3条通道已经开工建设，其余输电通道也在抓紧做前期准备工作，预计明年将陆续开工建设。据初步测算，这12条特高压输电通道输电能力已能确保京津冀鲁、长三角、珠三角地区的用电需求，建成后每年可减少上述地区标煤消耗约1亿吨，这对于提高京津冀鲁、长三角地区外来电供应和保障能力、缓解环境压力具有十分重大的意义。
但在西北地区分布着大量强风沙环境的地域，“西电东送”的高压输电走廊将频繁穿越这些高寒干旱少雨的沙漠戈壁地带，强风沙环境将对输变电线路造成重大的影响。
以新疆地区为例，新疆作为我国的能源大省，不仅担负着“疆电外送”的重任，还将承担着跨国能源互联互通的重任。目前，750kv输电线路和在建±800kv、±1100kv输电线路经过新疆，包含西部百里风沙区和最低气温－40℃的特殊气象区，而近几年，位于新疆“三十里风区”及“百里风区”等强风区的输变电设备发生了多起导线断股事件，该区域8级以上风速年平均天数达160天，其中12级及以上大风天气近90天，恶劣的气候环境极大考验了线路的安全运行。
架空电力线路导线长期暴露野外露天之中，极易受到严酷自然气候条件的影响，如风，雨，冰，雪，沙的侵袭。导线断股受风的影响可谓最大。台风来临，风力极大，导线因受巨大风载荷或杆塔倒塌拉伸载荷作用超过电缆抗拉强度而发生断裂；平时大部分时段微风总是存在，微风形成的气旋使导线时刻处于振动状态，运行一段时间后，在导线悬垂线夹、耐张线夹等挂线点及支撑点附近，常出现微动疲劳磨损现象，严重发展至后期即断股；冰雪天气使导线覆冰其截面形状随之改变再叠加风的作用使导线极易发生舞动而致断股；还有的因施工原因致导线与线夹接触不良发热熔化而断股；因施工不慎使导线表面外伤成为裂纹源随后疲劳加速扩展而断股；因在腐蚀环境中服役致导线截面腐蚀逐渐加深使有效承载面积减小而断股；而实际发生的断股行为又往往是以上数种断股机制的复合作用，因此很有必要深入分析并研究在不同环境下架空电力线路导线断股原因，从设计、施工、运行、维护中不断分析、总结，采取及时有效的针对性的预防措施来减小或消除导线断股的各种不利因素，从而提高架空电力线路运行的可靠性和安全性。
通过上面列举的几种常见的导线断股机理可以看出，导线断股行为与所处环境密切相关。以强风沙环境为例，其断股机理与以上所述又实有很大不同。
强风亦可称之为大风，但毕竟不是台风，更不是微风。台风下的导线断股其力学机制甚为清晰，就是类似于实验室拉伸试验至破坏的一次性塑性断裂机制，导线所受载荷超过其材料屈服强度而断裂。但它与微风振动所致的高周疲劳断裂机制也不同，微风振动的循环次数很大，所历时间长，通过加装防振锤可以有效防治。新疆强风沙地区干旱少雨，虽然高寒，但覆冰难成常态，加之强风级别甚高，会破坏以中级风为特征的稳定的导线舞动现象，故也不属舞动断股；暂不考虑施工造成的人为接触不良所致发热熔化断股及表面压伤带来的断股，我们认为强风沙条件下的断股可能遵循一种新的断股机制。在大风条件下，微振动与舞动不占主导，导线实际上更趋于摆动，且摆动幅度较大，对于不加装防护措施的引流线而言更是如此，因此它的断股更类似于一种应变疲劳机制，即常说的低周疲劳。
加上高浓度髙动量沙粒的冲击，导线的表面会有密集的划伤，该划伤导致导线表面粗糙度增加，表面疲劳裂纹源增多，增加了疲劳的程度，而另一方面，风沙加剧了磨损现象，而磨损反过来又会消除部分表面的划痕，减少表面裂纹源数量，当然也有可能沙粒在已有裂纹中运动而进一步加深已形成的裂纹，因此疲劳加磨损的复合作用构成了强风沙条件下的断股行为。除此之外也不排除带有盐碱性的沙粒对断裂部位的腐蚀作用以及由于沙粒的填充作用影响了导线与线夹的良好接触致使发热温升而断股。
基于这样的分析，拟建立导线断股的试验平台来模拟其可能的断股行为，以此来分析其断股机理。根据上面分析，需要考虑到沙砾在强风裹挟的作用下对导线表面的损伤行为，因此，要收集发生导线断股区域的风沙的数据，主要包括实地现场的风速，沙砾形态，沙量等情况。根据需要，设计一种实时采集现场风沙的装置很有必要。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有的输电线路遍存在的因强风沙导致输电导线断股；而现有技术没有建立导线断股的试验平台来分析其可能的断股行为，以此来分析其断股机理；对于沙砾在强风裹挟的作用下对导线表面的损伤行为，现有技术也没有提供一种能够收集实地现场的沙量等情况数据的装置，分析影响导线表面的损伤及断股区域的原因；
现有技术缺陷，一是因沙砾高速冲击而不能高效收集沙砾；二是没法远程实时监控某段时间内沙砾的重量变化情况；三是无法排除在实时监测中因积水积雪而造成的重力传感器的测量误差。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实时采集风沙的装置。因此为确保“西电东送”的顺利进行，本发明将立足于新疆地区特殊的典型强风沙地理气候环境，重点研究大西北五省都普遍存在的因强风沙导致输电导线断股的影响规律，现有技术没有研究因强风沙的综合作用而导致输电导线断股的规律，而在实际中，的确存在因强风沙综合作用而造成的输电导线断股的事故，所以本发明是服务于这一新的断股问题研究的。这对于保障“西电东送”“疆电外送”。
本发明是这样实现的，一种实时采集风沙的装置，设置有风沙采集装置主体；所述风沙采集装置主体包括：
用于卸载沙砾冲击力的风沙缓冲板；
用于收集卸载后沙砾的收集漏斗；
储存沿着收集漏斗的斜面滑落的沙砾内容器；
安装在沙砾内容器底部，用于测量在一段时间内的沙砾数量变化的重力传感器。
通过螺栓与固定横梁连接并通过无线信号向实验室终端发送重力传感器信号的监控主机；所述监控主机实时监控沙砾数量变化。
监控主机内含蓄电池，电量充足，且整体耗电少。监控主机根据后天程序每隔一定时间向实验室终端发送一次重力传感器数据。
进一步，所述沙砾内容器的底面冲孔板开有多个排水的小孔；
所述风沙缓冲板设置有多块，每块风沙缓冲板上开有多个小通孔，在风沙缓冲板不受沙砾冲击的一面贴覆有一层薄膜封住小通孔，用于防止细小沙砾漏过风沙缓冲板。
进一步，所述风沙采集装置主体还包括沙砾外容器、沙砾外容器固定框架、风沙缓冲板支架；
所述沙砾外容器的上部开口于收集漏斗并通过焊接连接；所述沙砾外容器外壁四周均匀分布多个圆孔；所述圆孔内拧有圆头螺栓，所述圆头螺栓用于调整容纳在沙砾外容器内部的沙砾内容器与沙砾外容器的间隙；使沙砾内容器与沙砾外容器同心；
所述沙砾外容器的底部分布有多个直径不等的圆孔，用于使沙砾内容器中渗透出的水排出；
所述沙砾外容器固定框架，用于固定沙砾外容器；
所述风沙缓冲板支架，通过铆钉的方式固定风沙缓冲板；
所述风沙缓冲板支架通过焊接的方式固定在沙砾外容器固定框架上部。
进一步，所述实时采集风沙的装置的固定横梁，用于放置风沙采集装置主体；
所述实时采集风沙的装置还设置有：
铁塔角钢，用于将风沙采集装置主体固定在的铁塔上；
紧固夹子，用于横梁和铁塔角钢的连接和锁紧；
所述固定横梁通过螺栓与风沙采集装置主体沙砾外容器固定框架连接。
本发明的优点及积极效果为：
本发明立足于新疆地区特殊的典型强风沙地理气候环境，重点分析大西北五省都普遍存在的因强风沙导致输电导线断股的影响规律，保障了“西电东送”“疆电外送”。
本发明的装置提出源于新疆强风沙区域所暴露出的大量输变电事故或隐患；因此本发明取得的成果会第一时间应用于新疆强风沙地区输变电隐患的防治，并提出了系列防治措施。
在国网新疆电力公司先期应用一段时间后，并总结了应用经验，同时上报国网公司，经国网公司批准后，可向西北五省电力公司推广应用。
据统计自2015年7月至2016年9月期间，在强风沙区域750kv超高压线路就接连发生了3起引流线断股事故，750kv的输电容量为1290mw,每天传输电能3000万度，即便在12小时内抢修成功，也少输电1500万度，以每度0.3元计算，直接的售电损失就达4500万元，至于间接损失，因用电方多为经济发达地区，一天停产限产的gdp损失就可达十亿元以上，极为惊人。本发明有效解决了上述问题，所以本发明所取得的成果在强风沙环境的西北五省可推广应用，即便只是将因强风沙造成的断股事故率降低一半，其带来的直接经济效益每年至少上亿元间接效益则高达数十亿元，而且本发明还有非常重要的社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的实时采集风沙的装置示意图。
图2是本发明实施例提供的风沙采集装置主体图。
图3是本发明实施例提供的收集漏斗沿着漏斗斜面进入内部的沙砾内容器示意图。
图4是本发明实施例提供的收集漏斗图。
图5是本发明实施例提供的风沙缓冲板图。
图6是本发明实施例提供的沙砾外容器图。
图7是本发明实施例提供的圆头螺栓调整间隙示意图。
图8是本发明实施例提供的沙砾外容器底部排水孔图。
图9是本发明实施例提供的沙砾外容器固定框架图。
图10是本发明实施例提供的风沙缓冲板支架图。
图11是本发明实施例提供的沙砾内容器图。
图12是本发明实施例提供的沙砾内容器底部的冲孔板图。
图中：1、风沙采集装置主体；2、固定横梁；3、铁塔角钢；4、紧固夹子；5、收集漏斗；6、风沙缓冲板；7、沙砾外容器；8、沙砾外容器固定框架；9、风沙缓冲板支架；10、沙砾内容器；11、重力传感器；12、圆头螺栓；13、监控主机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有的输电线路遍存在的因强风沙导致输电导线断股；而现有技术没有模拟建立导线断股的试验平台来模拟其可能的断股行为，以此来分析其断股机理；对于沙砾在强风裹挟的作用下对导线表面的损伤行为；并且现有技术也没有提供一种能够收集实地现场的风速、沙砾形态、沙量等情况数据的装置，分析影响导线断股区域的原因。
风沙数据主要是沙砾数量变化情况，是通过重力传感器，外部监控主机，在实验室终端获得的现场实时的沙砾重量变化情况，以此得出一段时间内对导线冲击的沙砾的数量变化的情况；在本发明的装置中收集到的沙砾是对导线产生冲击的沙砾的直接收集，这些沙砾是最原始的冲击沙砾，并不是在铁塔附近地面随便收集的沙砾，因为地上的沙砾不一定是对导线造成冲击的原始沙砾。
对风沙风速的采集是通过现有技术的风速仪实现的，但风速仪是与本发明装置安装同一地点，其数据相互补充。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1所示，本发明实施例提供的实时采集风沙的装置，包括：
风沙采集装置主体1，
固定横梁2，用于放置风沙采集装置主体；
铁塔角钢3，用于固定风沙采集装置主体在铁塔上安装的位置；
紧固夹子4，用于固定横梁和铁塔角钢的连接和锁紧。
通过螺栓与固定横梁连接并通过无线信号向实验室终端发送重力传感器信号的监控主机13；所述监控主机实时监控沙砾数量变化。
所述监控主机13，内含蓄电池，电量充足，且整体耗电少。监控主机根据后天程序每隔一定时间向实验室终端发送一次重力传感器数据。
如图2、和图3所示，风沙采集装置主体1，包括：
收集漏斗5、风沙缓冲板6、沙砾外容器7、沙砾外容器固定框架8、风沙缓冲板支架9、沙砾内容器10、重力传感器11；
当沙砾在强风的裹挟作用下冲向采集装置时，沙砾会较多地撞击在风沙缓冲板6上，卸载掉大量冲击力，从而沙砾会竖直掉入下方的收集漏斗5中，沿着漏斗斜面进入内部的沙砾内容器10，通过其底部的重力传感器11就可以测出在一段时间内的沙砾数量的变化，保留在内部的沙砾可在后期从铁塔上取下后在实验室进行成分分析等实验。所述风沙缓冲板设置有多块，每块风沙缓冲板上开有多个小通孔，在风沙缓冲板不受沙砾冲击的一面贴覆有一层薄膜封住小通孔，用于防止细小沙砾漏过风沙缓冲板。
如图4所示，所述收集漏斗5的上口径为500mm，下口径为150mm，材质为1mm厚的热轧钢板，通过线切割裁剪成一定形状，再焊接制作而成。其主要作用是尽量收集冲击在沙砾缓冲板上而掉落的沙砾。
如图5所示，风沙缓冲板6为常见的不锈钢冲孔板，其厚度为1.5mm，小孔直径为1.5mm，孔边距为2mm，呈交错均匀分布。整个风沙缓冲板6表面凹凸不平，当沙砾冲向缓冲板凹陷处时，会卸载掉大部分冲击力，沙砾动能被缓冲板吸收，冲击速度迅速减小，从而沿着板壁掉入正下方的收集漏斗中。风沙缓冲板6外部通过铆钉的方式固定在风沙缓冲板支架9上；所述风沙缓冲板支架9通过焊接的方式固定在沙砾外容器固定框架8上部。
如图6所示，沙砾外容器7由厚度为3mm的不锈钢圆筒制成，其外径为340mm，高度为300mm,其上部开口于收集漏斗通过焊接连接；在其外壁四周均匀分布了孔径为4mm的圆孔如图7，作用是通过拧入圆头螺栓12调整其内壁与沙砾内容器的间隙到合适位置，一是使内容器与外容器同心，二是保证内容器能够在外容器内比较顺畅的上下移动，以便准确的通过底部的压力传感器测出其内部沙砾的重量变化。在沙砾外容器的底部分布有直径为30-40mm不等的圆孔(图8)，其作用是让沙砾内容器中渗透出的雨水顺利排出装置外部。
如图9所示，沙砾外容器固定框架8有不锈钢的20x20x1mm的方管焊接制成，用于固定沙砾外容器，以及和固定在铁塔上的横梁通过螺栓进行连接，以便使之水平的固定在铁塔上。
如图10所示，风沙缓冲板支架9同样由20x20x1mm的不锈钢方管焊接制成，用于支撑和固定风沙缓冲板。
如图11所示，沙砾内容器7为铝合金制成的圆筒，外径300mm，平均厚度2mm，高度200mm。内容器是真正用来存放收集到的沙砾的，通过正上方的漏斗掉下来的沙砾直接进入内容器内；内容器与外容器之间用圆头螺栓来调整两者的间隙，如图7所示。
内容器底部放置有一个压力传感器，其能够实时监测内容器中所储存物的重量变化。与外容器类似，内容器也要考虑排水的问题，但由于内容器同时要储存沙砾，因此本发明将内容器原来的底面换成带冲孔板的底面，如图12所示，冲孔板的平均孔径为1mm，足以使绝大部分沙砾留在内容器里面，而雨水则会排出。
如图11所示，重力传感器11安装在沙砾内容器底部，其与外部的监控主机13相连，监控主机13通过无线信号与实验室终端相连，从而实现实时监控的目的。当内容器内的存储物重量变化时，重力传感器11能实时反馈出其变化。
在实际中，由于雨雪天气的影响，会有一部分雨雪进入内容器，导致其测量不准确，但在一定时间后，其内部的雨水会随着孔眼排出，冰雪会随温度升高而蒸发掉，反馈在重力传感器终端就有出现一段重量下降的区域，将此部分下降区域去掉即为沙砾的实际重量变化。
本发明立足于新疆地区特殊的典型强风沙地理气候环境，重点分析大西北五省都普遍存在的因强风沙导致输电导线断股的影响规律，保障了“西电东送”“疆电外送”。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。