一种基于物联网的变电站管母水平提升协同控制系统的制作方法

本发明涉及一种基于物联网的变电站管母水平提升协同控制系统，属于变电站母线设备。

背景技术：

1、变电站工程中，管母是联系变电站设备的重要连接电线，可以在大电流直流融冰装置中起到流导的作用，保障输变电系统运行安全性。随着我国电网建设的快速发展，如何提高管母提升施工时的工作效率是电力建设中急需解决的问题。目前，在管母吊装过程中，主要是依赖人工观测管母多个吊点绞磨机钢丝绳的速度，手动调节绞磨机速度以保障管母同步提升，所以在管母提升的过程中可能会出现下列问题：每个吊点都要配备一个绞磨机操作人员和一个尾绳收集人员，吊点越多，就需要配备更多的工人进行操作与收集尾绳，造成施工时，工人间沟通协调难度加大；施工方案依赖人工观测来实现同步吊装工艺，当管母长度较长时，难以保证各个吊点的受力均衡，容易导致管母弯曲，无法保证管母平直性。

2、公开号为cn202094562u的中国实用新型专利中公开的一种悬吊式管型母线同步吊装系统，多台绞磨上方架设有构架梁，绞磨的绞磨线依次穿过构架梁上的定滑车、动滑车后挂在绝缘子串末端的管母线夹吊装环上，动滑车上设有与管型母线线夹相配合的挂钩；绞磨为电动绞磨；绝缘子串为v型绝缘子串；绞磨的数量为两台或四台；管母线夹吊装环为u型环。

3、上述参考例利用多台绞磨通过绞磨线多点同步起吊，提高了吊装的精确度，但是其无法对吊装时的拉力进行监测并且进行调节，无法及时发现吊装过程中的问题，可能会导致管母吊装过程中拉力过大导致弯曲，钢丝绳断裂等情况发生，因此急需进行改进。

技术实现思路

1、为了克服现有的管母提升过程中难以保证各个吊点的受力平衡、配合提升困难等的缺点，本发明设计了一种基于物联网的变电站管母水平提升协同控制系统，其通过中央控制系统的设置，即可实现多个拉力节点和倾角节点数据的接收，并结合中央控制系统的智能控制，对多个绞磨机模块下发控制命令，实时动态调整各个吊点电动绞磨机的卷绳速度，实现了管母的水平提升。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于物联网的变电站管母水平提升协同控制系统，包括用于吊装管母本体的钢丝绳，还包括：

4、绞磨机模块：与钢丝绳连接用于带动钢丝绳提升管母本体；

5、拉力传感器模块：与钢丝绳连接，用于实时采集管母本体提升过程中钢丝绳的拉力数据；

6、倾角传感器模块：水平安装在管母本体上，用于实时采集管母本体在提升过程中的角度数据；

7、无线传输模块：与拉力传感器模块、倾角传感器模块和绞磨机模块通讯连接，用于接收并传输数据和控制指令；

8、中央控制系统：与无线传输模块通讯连接，用于根据接收到的拉力数据和角度数据生成控制指令，并将控制指令通过无线传输模块发送给绞磨机模块，绞磨机模块接收到控制指令后对管母本体的姿态进行调节。

9、进一步地，所述拉力传感器模块包括多个传感器节点，各所述传感器节点均包括：

10、拉力传感器本体：用于实时采集管母本体在提升过程中钢丝绳的拉力数据并将采集到的拉力数据转化为mv级别的差分电压信号；

11、电路测量模块：与拉力传感器本体电连接，用于对差分电压信号进行调制并计算出实际的拉力值；

12、无线传输子模块一：与电路测量模块电连接且与无线传输模块通讯连接，用于向中央控制系统传输所述拉力值。

13、进一步地，所述倾角传感器模块包括多个倾角监测节点，各倾角监测节点均包括：

14、倾角传感器本体：用于实时采集管母本体在提升过程中管母本体的角度数据，所述角度数据包括俯仰角和翻转角；

15、无线传输子模块二：与倾角传感器本体电连接且与无线传输模块通讯连接，用于向中央控制系统传输所述角度数据。

16、进一步地，所述倾角传感器模块还包括用于校准倾角传感器在母管本体上的安装是否水平的水平仪。

17、进一步地，所述绞磨机模块包括若干个提升节点，各提升节点沿管母本体长度方向布置，所述提升节点包括：

18、电动绞磨机：与钢丝绳传动连接，用于带动钢丝绳提升管母本体；

19、变频器：与电动绞磨机电连接，用于通过改变电动绞磨机的供电频率来改变电动绞磨机的输出功率；

20、无线传输子模块三：与变频器电连接且与无线传输模块通讯连接，用于接收并传输所述控制指令。

21、进一步地，所述无线传输模块包括：

22、拨码开关：分别与中央控制系统和各提升节点的无线传输子模块三通讯连接，用于给各提升节点的无线传输子模块三赋予互不相同id地址，所述中央控制系统以所述id地址作为标志分时与不同地址的各提升节点的无线传输子模块三通讯连接。

23、进一步地，所述中央控制模块包括：

24、控制模块：用于根据管母状态信息生成控制指令，所述据管母状态信息包括所述拉力数据和所述角度数据；

25、平板显示模块：用于显示管母状态信息；

26、无线传输子模块四：分别与控制模块和平板显示模块电连接，且与无线传输模块通讯连接，用于接收数据以及传输控制指令。

27、进一步地，所述电路测量模块包括：

28、运放电路模块：与拉力传感器本体电连接，用于将拉力传感器本体输出的mv级别的差分电压信号进行放大；

29、ad转换模块：与运放电路模块电连接，用于对放大后的差分电压信号进行ad转换；

30、单片机模块：与ad转换模块电连接，用于根据ad转换模块输出的差分电压信号以及拉力传感器本体的量程和灵敏度计算出实际的拉力值。

31、进一步地，所述提升节点还包括一对立柱和分别与两立柱连接的滑轮，所述管母本体设置在两滑轮之间，且两滑轮均通过钢丝绳与管母本体连接，且两钢丝绳自由端绕过滑轮后均传动连接有所述电动绞磨机，两滑轮与管母本体之间的钢丝绳上均设置有所述拉力传感器模块。

32、进一步地，所述拉力传感器本体包括钢柱，钢柱两端设置有用于连接钢丝绳的通孔，钢柱中部位置嵌设有将应力信号转换为电信号的应变感应片。

33、与现有技术相比本发明有以下特点和有益效果：

34、1、本发明中，各个数据检测单元和控制单元均采用无线节点的形式，各个无线节点通过无线传输模块实现与中央控制系统的数据与指令的交互；采用无线节点的形式可以将模块更加的集成化，避免了采用有线连接时接线的复杂的问题，更有利于现场施工人员操作，提高了管母施工的效率。

35、2、本发明中，采用一中控系统对多节点的组网模式，并且通过改变拨码开关的二进制编码值来给每个节点设置不同的id地址，中央控制系统以id地址作为标志判断数据的来源和下发指令给指定节点；并且当某一节点出现损坏需要更换时，只需将新节点拨码开关的二进制编码值设置成与原来的编码值一样，就可完成组网，方便快捷，有利于提高工作效率。

36、3、本发明中，传感器节将拉力传感器本体、电路测量模块和无线传输子模块结合在一起，提高了传感器节点的集合程度；同时为了适应现场的施工环境，拉力传感器本体采用钢柱结构，当管母提升到施工指定位置时，拉力传感器本体能够很方便的卸下来，并且能够减小管母吊装提升过程中对于钢丝绳的磨损。

37、4、本发明中，通过倾角传感器模块的设置，在管母施工的预准备阶段，倾角监测节点的安装是否水平决定着后续测量的角度数据能否正确反映管母的姿态，同时通过水平仪的设置，可以用来校准和指示节点的安装是否水平，进一步提高管母施工的平稳性，保证吊装过程中的安全性。

38、5、本发明中，包含具有调速功能的绞磨机模块，避免了现有技术中多采用手动的方式调节绞磨机的转速的缺点，同时通过变频器和无线传输子模块的设置，使电动绞磨机能够根据中央控制系统的指令来作出响应，进而通过多台电动绞磨机协同调速即可实现管母的协同提升。

39、6、本发明中，采用集中控制的方式，用户通过一个中央控制系统，就可实现多个拉力节点和倾角节点数据的接收，并结合中央控制系统对多个变频绞磨机节点下发控制命令，实时动态调整各个吊点电动绞磨机的卷绳速度，实现管母的提升，稳定安全，能够有效保证管母提升姿态，防止弯曲。