一种高压输电铁塔在线监控及预警系统及方法与流程

1.本发明涉及一种在线监控及预警系统及方法，具体涉及一种高压输电铁塔在线监控及预警系统及方法。


背景技术：

2.输电线路是电网系统极其关键的设施，其中输电铁塔对导线、地线起着重要的支撑作用。在日常运行过程中，输电铁塔经常遭遇覆冰、风载、导线舞动等恶劣工况，极易造成铁塔塔身倾斜、塔基下沉、塔材变形等故障，甚至能够导致输电线路连续倒塌的严重事故，从而造成巨大的工程损失，以及可能由于电网的局部破坏导致大规模停电，影响社会正常的生产生活。
3.目前对铁塔运行在线监测方面研究涉及较少，对铁塔安全多靠日常人工目测及定期检查，效率低且易出差错漏掉安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高压输电铁塔在线监控及预警系统及方法，该系统及方法能够对高压输电铁塔进行在线监控及预警，并且具有效率高的特点。
5.为达到上述目的，本发明所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统包括光纤光栅解调单元、状态监控装置、监控中心以及安装于铁塔中杆件上各测点处的光线光栅应力传感器，其中，光线光栅应力传感器经光纤光栅解调单元与状态监控装置的输入端相连接，状态监控装置的输出端与监控中心的输入端相连接。
6.状态监控装置通过光纤或者局域网与监控中心相连接。
7.还包括与监控中心相连接的储存系统。
8.还包括与监控中心相连接的预警系统。
9.本发明所述的高压输电铁塔在线监控及预警方法包括以下步骤：
10.通过光纤光栅应力传感器检测铁塔中杆件上各测点的应力信号，再经光纤光栅解调单元解调后输入到状态监控装置中，状态监控装置根据接收到的各测点的应力信号确定各测点的应力值，然后将各测点的应力值发送至监控中心中，监控中心根据各测点的应力值对铁塔进行分析，以判断铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态。
11.还包括：获取铁塔所在位置的风速、风向、温度及湿度信息，并结合铁塔以及塔-线体系的响应监测参数，确定各测点的位置。
12.还包括：当铁塔出现故障时，则通过预警系统进行报警。
13.还包括：通过储存系统对各测点的应力值、铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态进行存储。
14.本发明具有以下有益效果：
15.本发明所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统在具体操作时，通过光纤光栅应
力传感器检测铁塔中杆件上各测点的应力信息，再进行解调，然后根据各测点的应力值判断铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态，避免人工目测及定期检查带来的检测效率低，检测不准确的问题。
附图说明
16.图1为本发明的原理图；
17.图2为本发明的监测原理图；
18.图3为本发明的预警原理图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
20.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
21.参考图1，本发明所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统包括光纤光栅解调单元、储存系统、预警系统、状态监控装置、监控中心及若干光纤光栅应力传感器，各光纤光栅应力传感器的输出端与光纤光栅解调单元的输入端相连接，光纤光栅解调单元的输出端与状态监控装置的输入端相连接，状态监控装置的输出端与监控中心的输入端相连接，监控中心的输出端与储存系统及预警系统相连接。
22.本发明所述高压输电铁塔在线监控及预警方法包括以下步骤：
23.各光纤光栅应力传感器分别安装在铁塔中杆件上的各测点处，以测量各测点处的应力信息，其中，各测点的位置通过有限元建模分析的铁塔应力特性决定，通过光纤光栅解调单元实时解调光纤光栅的反射光中心波长，将光传感信号转换为电信号，其中，当铁塔在外界荷载作用下产生形变时，则光纤光栅应力传感器感受到铁塔的应力发生变化，光纤光栅解调单元将解调出一组不同的电信号；状态监控装置对得到的电信号进行处理﹐其中，由反射光中心波长的变化量得到传感器上的应力变化，从而得到各测点的应力值；
24.于此同时，状态监控装置采集现场微气象信息，再通过光纤/局域网发送到监控中心，监控中心通过各测点的应力值对铁塔进行分析，并与数据库中的有限元模型进行比对，以判断铁塔的应力分布、是否超标甚至破坏形式等，实现对铁塔应力的监测，系统架构如图2所示。当覆冰及风载因素作用于铁塔时，各测点的应力值随之发生变化，状态监控装置将同一时间各测点的监测数据发送至监控中心，监控中心根据各测点处的应力数据，分析铁塔的安全状态，当铁塔出现故障时，则通过预警系统进行报警，同时提醒工作人员需要对铁
塔进行加固，另外，通过储存系统对各测点的应力值、铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态进行存储。
25.同时需要说明的是，获取铁塔所在位置的风速、风向、温度及湿度信息，并结合铁塔以及塔-线体系响应监测参数，确定各测点的位置。
26.本发明基于我国目前5g网络传输技术，开发得到自然环境、输电铁塔响应等关键数据的无线传输、接收装置、配套软件的综合监测系统。综合监测系统包括用户系统、数据采集与储存系统、数据处理系统以及预警系统，实现输电铁塔运行安全状态的实时、动态、可视化及智能化监测，技术路线如图3所示。


技术特征：
1.一种高压输电铁塔在线监控及预警系统，其特征在于，包括光纤光栅解调单元、状态监控装置、监控中心以及安装于铁塔中杆件上各测点处的光线光栅应力传感器，其中，光线光栅应力传感器经光纤光栅解调单元与状态监控装置的输入端相连接，状态监控装置的输出端与监控中心的输入端相连接。2.根据权利要求1所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统，其特征在于，状态监控装置通过光纤或者局域网与监控中心相连接。3.根据权利要求1所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统，其特征在于，还包括与监控中心相连接的储存系统。4.根据权利要求3所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统，其特征在于，还包括与监控中心相连接的预警系统。5.一种高压输电铁塔在线监控及预警方法，其特征在于，基于权利要求4所述的高压输电铁塔在线监控及预警系统，包括以下步骤：通过光纤光栅应力传感器检测铁塔中杆件上各测点的应力信号，再经光纤光栅解调单元解调后输入到状态监控装置中，状态监控装置根据接收到的各测点的应力信号确定各测点的应力值，然后将各测点的应力值发送至监控中心中，监控中心根据各测点的应力值对铁塔进行分析，以判断铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态。6.根据权利要求5所述的高压输电铁塔在线监控及预警方法，其特征在于，还包括：获取铁塔所在位置的风速、风向、温度及湿度信息，并结合铁塔以及塔-线体系的响应监测参数，确定各测点的位置。7.根据权利要求5所述的高压输电铁塔在线监控及预警方法，其特征在于，还包括：当铁塔出现故障时，则通过预警系统进行报警。8.根据权利要求5所述的高压输电铁塔在线监控及预警方法，其特征在于，还包括：通过储存系统对各测点的应力值、铁塔的应力分布以及铁塔的安全状态进行存储。

技术总结
本发明公开了一种高压输电铁塔在线监控及预警系统及方法，包括光纤光栅解调单元、状态监控装置、监控中心以及安装于铁塔中杆件上各测点处的光线光栅应力传感器，其中，光线光栅应力传感器经光纤光栅解调单元与状态监控装置的输入端相连接，状态监控装置的输出端与监控中心的输入端相连接，该系统及方法能够对高压输电铁塔进行在线监控及预警，并且具有效率高的特点。率高的特点。率高的特点。


技术研发人员：吴晓俊 侯召堂 王鹏 王彩侠 张芮
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.04.21
技术公布日：2022/7/29