一种大范围的管塔安全实时检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种大范围的管塔安全实时检测装置。
【背景技术】
[0002]管塔结构是移动信号发射器的重要支撑物。随着中国移动信号覆盖面积的不断增长，长距离电力输送线的不断延伸，管塔结构的保有量不断增加，管塔结构的运行管理问题曰益突出。同时随着时间的推移，管塔构件镀锌层脱落及锈蚀，影响管塔的耐久性，也导致管塔的材料的力学性能退化和承载能力的降低，严重影响了管塔运行的安全性。另外自然环境的变化也对管塔的安全造成了严重的威胁。当今由于管塔倒塌造成巨大财产损失和人员伤亡也时有存在。因此，对管塔结构安全性进行检测评定是保证管塔长期使用必要的技术。
[0003]管塔大多建设在郊区和农村等人烟稀少的偏远地区，数量众多分布范围广泛，这给管塔的日常维护和管理增加了难度。且管塔结构异变是细微，缓慢的，不易被巡逻人员发现。因此设计一种大范围的管塔安全实时检测装置对保护塔体，预防倒塌有着很重要的作用。
[0004]大部分移动基站架设传输光缆线路，且配有预留光缆接口供使用，因此管塔现场监控中心到区域监控中心的监控光缆线路可直接使用现有资源，这大大降低了系统的成本和开发周期。
[0005]当今管塔检测手段一般是维修人员定期到管塔现场采集数据(混凝土强度，角钢构件强度厚度、构件尺寸、基础沉降，整体倾斜及结构形式等)进行计算机分析整合，从而得出管塔结构安全状况。这种检测手段方法可靠，有科学依据，但对目前来讲，管塔数量日渐增多，如果对每个存在的信号塔以这种方式进行检测将会耗费大量的人力物力，成本会非常高。事实上，管塔结构的异变，地基的下沉等情况都会反应在管塔部分构件表面钢结构的形变上，管塔各部分钢结构的耐久度也会随着所处环境(温度，湿度，风力等)的变化而改变。因此本实用新型公布的以应变光纤传感器测量管塔部分构件表面钢结构的形变程度，以温度光纤传感器测量管塔所处的环境，采用三级拓扑结构大范围的实时监控管塔的结构状况，这为进一步对存在问题的管塔进行更详细的检测和维修提供了依据，大大缩小了维修人员的工作量。
[0006]检测数据的合理利用，也是一直困扰管塔健康检测系统的难点之一，在线数据的存储、处理受到系统硬件和软件条件的制约，不可能对实现对监测数据进行深度挖掘和实现复杂的结构计算，离线数据分析处理与在线数据分析处理相结合，兼顾检测系统的实时性，这将较好地解决了检测数据合理利用的问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供了一种大范围的管塔安全实时检测装置，目的是能解决在较大的地理范围内实时检测更多的管塔结构状况，以及合理利用、存储检测数据的问题，即保证对检测数据的实时性检测，又能对检测数据进行深度挖掘，这将大幅度降低对管塔的维修成本，提尚管塔的生命周期。
[0008]本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种大范围的管塔安全实时检测装置，包括:ARM工控器、光路选通模块及传感器网络，在ARM工控器连接有第一 GPRS模块，所述传感器网络包括光纤温度传感器和光纤应力传感器，所述光纤温度传感器和光纤应力传感器分别与光路选通模块的两个输入端连接，在所述光路选通模块的输出端上连接有光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪与ARM工控器连接，所述第一 GPRS模块用于光路选通模块的选通控制，所述光纤光栅解调仪对来自光路选通模块的光信号进行解调并将解调结果输出至ARM工控器。
[0010]本实用新型提出的大范围管塔安全实时检测装置具有以下有益效益:
[0011]I)采用光路选通模块GPRS组网技术，相当于每个管塔下面都配置有光路选通的控制结点，使得主控单元能点对点地针对指定管塔传感网进行光路选通控制，这样就能用单个光纤光栅解调仪光通道来解调整个管塔的传感网络，从而扩大了主控单元监控管塔的数量和地理范围。
[0012]2)大部分移动基站架设传输光缆线路，且配有预留光缆接口供使用，因此三级拓扑结构之间连接设施基本上已经存在，投资成本小。
[0013]3)本实用新型可以以ARM+Liunx为开发平台的嵌入式系统构建区域监控单元，具有结构紧凑，开发成本相对较低，可扩展性高等特点。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的总体架构图。
[0015]图2是本实用新型的光路选通模块结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0017]如图1所示，一种大范围的管塔安全实时检测装置，包括:ARM工控器1、光路选通模块2及传感器网络3，在ARM工控器I连接有第一 GPRS模块4，所述传感器网络3包括光纤温度传感器31和光纤应力传感器32，所述光纤温度传感器31和光纤应力传感器32分别与光路选通模块2的两个输入端连接，在所述光路选通模块2的输出端上连接有光纤光栅解调仪5，光纤光栅解调仪5与ARM工控器I连接，所述第一 GPRS模块4用于光路选通模块2的选通控制，所述光纤光栅解调仪5对来自光路选通模块2的光信号进行解调并将解调结果输出至ARM工控器I。
[0018]光路选通模块2包括多切一开关2、处理器22及第二 GPRS模块23，所述第二 GPRS模块23用于与所述第一 GPRS模块4进行通信，处理器22对来自第二 GPRS模块23的选通控制信号进行处理并通过驱动电路24控制多切一开关21的选通。处理器22采用型号为MSP430的处理器。当MSP430从GPRS模块中接收到来自主控单元的数据包时，根据通信数据包里的指令控制驱动电路，将多切一开关选通到指定的传感器支链上。
[0019]光纤光栅解调仪的每个通道都对应于一个监控的管塔，该管塔下的所有光纤光栅传感器结点的数据都由这个光通道进行解调，管塔的传感器网络是由一条条传感器串联起来的支链组成。主控单元通过GPRS模块向光路选通模块发送指令，根据指令光路选通模块接通指定传感器支链。
[0020]主控单元作为系统架构的核心按其功能分为以下几个模块:底层通信及格式化模块，多层次数据存储模块，界面显示模块和web后台服务器模块。
[0021]I)底层通信及格式化模块:负责读取用户在界面上设置的配置文件，调用静态库里的接口函数，向光纤光栅解调仪发送控制命令，并读取传送回来的数据，并将数据格式化后发送给多层次数据存储模块。
[0022]2)多层次数据存储模块:负责将数据分为三路，第一路将数据直接存储到采样结点所对应的共享内存块中；第二路将数据存储到缓冲区中，并定时冲洗到以b+树为索引机制的文件中；第三路将数据存储到传统数据库中作为离线数据供集中区域中心页面远程调用分析。
[0023]3)界面显示模块:提供基本的控制界面和数据多样化显示界面，显示界面提供实时数据显示，选定时间区间-温度/应力曲线显示，采样点应力和温度分布情况示意图，报警信息。控制界面将用户设置的部分参数写入到配置文件中供采集模块读取，配置文件中参数信息包括:每个光通道挂载传感器的结点数；每个结点的界面ID(传感器类型+逻辑地址)，管塔编号，地理空间位置，报警上下限及类型，遵循上述命名规则的传感器结点界面ID可直接提取出它的逻辑地址用作程序内部标识使用；以及光纤光栅解调仪工作方式的配置参数。配置文件，按照一条一条记录进行读写，启动或重新配置时，采集进程进行一次读操作。
[0024]4)web后台服务器模块:提供不同权限的用户认证机制，在集中监控中心登入成功的用户根据权限赋予相应的操作，用户组根据光纤传感器结点的逻辑地址读取基本信息:管塔编号，地理空间位置，该结点报警的上下限，类型，以及工作状态。也可自由读取某个时间区间的温度/应力值。管理组可通过重新设置每个传感器结点报警的上下限，并回传更新主控单元里的数据，同时可以对这些大量的离线数据做深度分析后，向主控单元上传指导性资料文件。
【主权项】
1.一种大范围的管塔安全实时检测装置，其特征在于，包括:ARM工控器(1)、光路选通模块(2 )及传感器网络(3 )，在ARM工控器(I)连接有第一 GPRS模块(4)，所述传感器网络(3 )包括光纤温度传感器(31)和光纤应力传感器(32 )，所述光纤温度传感器(31)和光纤应力传感器(32)分别与光路选通模块(2)的两个输入端连接，在所述光路选通模块(2)的输出端上连接有光纤光栅解调仪(5)，光纤光栅解调仪(5)与ARM工控器(I)连接，所述第一GPRS模块(4)用于光路选通模块(2)的选通控制，所述光纤光栅解调仪(5)对来自光路选通模块(2)的光信号进行解调并将解调结果输出至ARM工控器(I)。
2.根据权利要求1所述的一种大范围的管塔安全实时检测装置，其特征在于，光路选通模块(2 )包括多切一开关(21)、处理器(22 )及第二 GPRS模块(23 )，所述第二 GPRS模块(23)用于与所述第一 GPRS模块(4)进行通信，处理器(22)对来自第二 GPRS模块(23)的选通控制信号进行处理并通过驱动电路(24)控制多切一开关(21)的选通。
3.根据权利要求2所述的一种大范围的管塔安全实时检测装置，其特征在于，处理器(22)采用型号为MSP430的处理器。
【专利摘要】一种大范围的管塔安全实时检测装置，包括：ARM工控器、光路选通模块及传感器网络，在ARM工控器连接有第一GPRS模块，传感器网络包括光纤温度传感器和光纤应力传感器，光纤温度传感器和光纤应力传感器分别与光路选通模块的两个输入端连接，在所述光路选通模块的输出端上连接有光纤光栅解调仪，光纤光栅解调仪与ARM工控器连接，所述第一GPRS模块用于光路选通模块的选通控制，所述光纤光栅解调仪对来自光路选通模块的光信号进行解调并将解调结果输出至ARM工控器。采用光纤光栅解调仪和光路选通模块GPRS组网技术能大幅度扩大单个主控单元监控的管塔数量和范围。
【IPC分类】G01D21-02
【公开号】CN204514374
【申请号】CN201520161891
【发明人】赵兴群, 谢尚策, 孙小菡, 韦朴, 刘鲲鹏, 朱旭俊, 丁伟林, 刘湘荣, 代康, 潘家乐
【申请人】东南大学, 江苏俊知光电通信有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月23日