铁塔运行状态在线监测装置的制作方法

本实用新型涉及在线监测技术领域，具体涉及一种铁塔运行状态在线监测装置。

背景技术：

电力工业作为国民经济发展中重要的基础能源产业，与人们的日常生产生活、社会稳定密切相关，也是世界各国经济发展战略中的发展重点。

输电线路铁塔作为输电线路的基石，承担着重要的作用。而安装在户外的输电线路铁塔，长期受天气变化、地壳运动、建设施工等影响，容易发生姿态变化（如沉降、倾斜），特别在一些煤矿等资源开采区，现象更为明确。长久积累的应力变化将引起铁塔变形、倾斜、甚至倒塔断线，铁塔倾斜容易导致电气安全距离不够，影响输电线路正常运行，倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪，因此，对于输电线路铁塔运行姿态也需要进行检测。

对于铁塔运行状态的检测，不仅包含姿态变化的检测，还包括接地网阻值、接地引下线的检测。

目前对于铁塔姿态的检测一般都是人工巡线时进行目测，而对于如接地网阻值、接地引下线的检测则需要带上专业的仪器设备进行。常规的检测方法效率低下、检测结果不易量化、时效性低，不能实时监测铁塔运行状态的变化，对于逐步变化的趋势无法掌握，等出现严重后果时已失去检测的意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种铁塔运行状态在线监测装置。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种铁塔运行状态在线监测装置，其特征在于：包括CPU、电源模块、通讯模块，所述的电源模块和通讯模块分别与CPU连接，所述的电源模块通过线缆与太阳能和蓄电池连接，通讯模块通过通信运营商网络与上位机连接，所述的CPU上还连接有铁塔姿态采集传感器、接地网阻值采集模块和接地引下线采集模块。

所述的CPU型号为dsPIC33FJ128GP310A-E/PT。

所述的通讯模块的型号为WG-8010的DTU。

所述的铁塔姿态采集传感器的型号为MPU6050。

运营商网络为GPRS、3G、 4G或WIFI。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、本装置实时性强，能实时在线监测铁塔运行状态（包括沉降、倾斜、接地网阻值、接地引下线状态），使得维护方式由原来的“周期检测”向“状态监测”转变；

2、本装置实用性高，能根据初始设定值进行铁塔运行状态变化预警，减少人力日常维护，提高维护效率；

3、本装置采用高精度的姿态位移传感器，对于铁塔姿态，达到毫厘变化，尽在掌握；

4、本装置采用低功耗设计，利用太阳能+蓄电池供电方式，保证了装置的实时在线；

5、结合无线通信，上位机可集中监控多个铁塔的运行状态。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型接地网阻值采集模块原理框图；

图3为本实用新型接地引下线采集模块原理框图；

图4为本实用新型沉降位移逻辑判断流程图；

图5为本实用新型倾斜角逻辑判断流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1：一种铁塔运行状态在线监测装置，包括CPU1、电源模块2、通讯模块4，所述的CPU1型号为dsPIC33FJ128GP310A-E/PT；所述的通讯模块4的型号为WG-8010的DTU。

所述的电源模块2和通讯模块4分别与CPU1连接，所述的电源模块2通过线缆与太阳能201和蓄电池202连接，通讯模块4通过通信运营商网络GPRS、3G、 4G或WIFI与上位机501连接，所述的CPU1上还连接有铁塔姿态采集传感器301、接地网阻值采集模块302和接地引下线采集模块303，所述的铁塔姿态采集传感器301的型号为MPU6050。

太阳能模块201与蓄电池模块202和电源模块2通过线缆连接，电源模块2控制太阳能模块201对蓄电池模块202进行充电，同时2电源模块负责为CPU供电；

铁塔姿态采集传感器301采集铁塔运行姿态（包括沉降、倾斜）并传递给1 CPU模块进行运算处理，采集模块使用芯片型号为MPU-6050；

接地网阻值采集模块302采集接地电阻值并传递给1 CPU模块进行运算处理；

接地引下线采集模块303采集接地引下线阻值并传递给1 CPU模块进行运算处理；

上位机501通过通讯模块4与CPU1模块进行通信。上位机501与通讯模块4利用移动通信运营商网络（GPRS/3G/4G/WIFI）连接通信。

本实用新型通过采集铁塔姿态采集传感器301、接地网阻值采集模块302和接地引下线采集模块303进行采集数据，对采集的数据在CPU1模块内进行运算处理，并对处理后的数据结果通过通讯模块4传递到上位机501，若结果超阀值将进行告警提醒，从而达到对铁塔运行状态的在线监测。

参见图2：当铁塔姿态采集传感器上电运行后，读取MPU6050实时加速度数据，根据实时加速度是否等于初值与变化来进入不同的逻辑判断。

如果实时加速度不等于初值就进行位移叠加运算，否则属于扰动，将位移叠加值清零并返回；当位移叠加运算后实时加速度不等于初值且不变化时的总位移大于设定值时报警，否则替换加速度初值并记录位移数值。

参加图3 ：当铁塔姿态采集传感器上电运行后，读取MPU6050实时加速度、角速度数据，通过计算铁塔X、Y、Z三轴倾斜角度并去噪声抖动后的值来进行逻辑判断。当X、Y、Z三轴有大于设定角度值则报警，否则返回并再次读取MPU6050角度值数据。

参加图4 ：其中，703与806为接地极，U₈₀₃ 表示803处的电压，U₈₀₅ 表示805处的电压，I₇₀₂ 表示702处的电流。CPU 1发出PWM信号，经过信号发生电路6驱动升压电路7，从701输出测试电流到接地极703，CPU 1控制信号采集电路8采集702处的输出电流I₇₀₂与803处的输出电压U₈₀₃ ，如果702处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集805处的电压U₈₀₅，根据R=U/I,则可以计算出接地网电阻R=U₈₀₅/I₇₀₂ 。

CPU 1模块通过发送PWM信号，经过信号发生电路6模块后驱动升压电路7模块，升压电路7模块输出测试电流701经测试点702到接地极703, 接地极703经过地网705流回704处。同时信号采集电路8通过801流向702处采集数据，通过802流向803处采集数据，通过804流向地网807处并采集805处数据，信号采集电路将采集的数据返回CPU模块1，进行运算。

参加图5 ：其中，C为接地引下线，U_A05 表示A05处的电压，I_A02 表示A02处的电流。CPU1发出PWM信号，经过信号发生电路9驱动升压电路A，从A01输出测试电流到接地引下线C， CPU1控制型号采集电路采集B采集A02处的输出电流与A05处的输出电压，如果A02处无电流则测试回路开路，如果有电流则采集A05处的电压，根据R=U/I,则可以计算出接地引下线电阻R=U_A05/I_A02 。

CPU 1模块通过发送PWM信号，经过信号发生电路9模块后驱动升压电路A模块，升压电路A模块输出测试电流A01经测试点A02到接地引下线C处的A03, 接地引下线经地网通过A04处流向A05并流回升压电路A模块。同时信号采集电路B通过B01流向A05处采集数据，通过B02流向A02处采集数据，信号采集电路将采集的数据返回CPU模块1，进行运算。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，本领域技术人员通过阅读本实用新型技术方案所作出的任何等效变换，均为本实用新型权利要求所涵盖。