专利名称：一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力监控技术领域，特别涉及一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统。
背景技术：
当输电线路杆塔位于土地塌陷区、冲刷区时，由于受力变化不均勻，会导致线路杆塔基础拔起、倾斜，塔体基础移位、沉降，塔架结构变形等危害发生，并会进一步导致杆塔发生倒塌、线路断线等严重电网事故。因此，需要对存在于土地塌陷区、冲刷区的输电线路杆塔运行状态进行合理的监测预警，及时消除以上线路杆塔隐患，才能对输电线路的安全运行起到保障作用。近年来，随着通讯技术的发展，国内输电线路的在线监测技术发展较快，出现了导地线微风振动、导线舞动、微气象、风偏、等值覆冰、绝缘子污秽等在线监测技术，但杆塔基础沉降在线监测技术因其技术复杂而尚未有成熟的方法，在其监测原理和监测方法上也都没有突破。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，以实现对杆塔基础沉降进行实时在线监测。为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，所述系统包括多台光纤光栅静力水准仪以及基站监控设备；所述多台光纤光栅静力水准仪包括作为基准设备的基准光纤光栅静力水准仪，以及作为监测设备的监测光纤光栅静力水准仪；所述多台光纤光栅静力水准仪，设置于所述输电线路杆塔基础的附近，通过光纤光栅静力水准传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；所述基站监控设备，连接所述多台光纤光栅静力水准仪，接收并解调所述光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。所述光纤光栅静力水准仪包括光纤光栅静力水准传感器；所述光纤光栅静力水准传感器包括储液容器以及位于所述储液容器中的浮筒，多台光纤光栅静力水准仪的储液容器底部采用通液管相连。所述多台光纤光栅静力水准仪的储液容器上部采用通气管相连。所述系统还包括基准杆，所述基准杆的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部， 所述基准光纤光栅静力水准仪设置于所述基准杆上。所述多个光纤光栅静力水准仪采用波分复用的方式串接在一根光纤上。所述基站监控设备具体包括光纤光栅解调模块，接收并解调所述基准光纤光栅静力水准仪和所述监测光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量；数据通讯模块，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；供电模块，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块提供电力供应。所述光纤光栅静力水准仪的型号为BGK-FBG-4675。所述光纤光栅解调模块为光纤光栅解调仪。所述基准杆为基准钢管。所述基站监控设备和所述多台光纤光栅静力水准仪之间采用有线连接。本实用新型实施例基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，通过设置基准光纤光栅静力水准仪和监测光纤光栅静力水准仪，能够实现对杆塔基础整体沉降位移的监测。
图1为本实用新型基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统的示意图；图2为本实用新型实施例的光纤光栅静力水准仪结构示意图；图3为本实用新型实施例基站监控设备30的结构框图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。本实用新型实施例采用静力水准光纤传感技术对土地塌陷区、冲刷区输电线路杆塔基础位移沉降相对变化量进行实时在线监测，光纤传感器具有抗电磁干扰、防水、抗腐蚀、耐久性长等特点，传感器体积小、重量轻，便于铺设安装，对监测对象的性能和力学参数等影响极小，后台数据传输方面运用移动GPRS网路信号进行公网传输。本实用新型实施例提供一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，采用光纤光栅静力水准仪来对杆塔基础沉降进行监测，该光纤光栅静力水准仪包括光纤光栅式静力水准传感器，该传感器是一种高精密液位系统传感器，用于测量多点相对沉降的系统。图1为本实用新型实施例基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统的示意图，如图1所示，该系统包括多台光纤光栅静力水准仪以及基站监控设备；所述多台光纤光栅静力水准仪包括作为基准设备的基准光纤光栅静力水准仪10，以及作为监测设备的监测光纤光栅静力水准仪20。其中，多台光纤光栅静力水准仪，设置于输电线路杆塔基础的附近，通过光纤光栅静力水准传感器实时感应杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备30 ；基站监控设备30，连接多台光纤光栅静力水准仪，接收并解调光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。 可选地，基站监控设备30和多台光纤光栅静力水准仪之间采用有线连接。再次参考图1，在一个实际的系统中，每级杆塔需要使用5台光纤光栅静力水准仪和1台基站监控设备。其中，1台光纤光栅静力水准仪10作为基础监测参照基准，4台光纤光栅静力水准仪20作为现场杆塔基础沉降的监测设备，位于每一个杆塔基础的附近。需要说明的是，图1中所示的光纤光栅静力水准仪的位置以及数量仅用于说明本实用新型，而非对其保护范围进行限定。在具体的应用场景中还可以有其他实现方式。图2为本实用新型实施例的光纤光栅静力水准仪结构示意图。如图2所示，本实用新型实施例的光纤光栅静力水准仪包括光纤光栅静力水准传感器；该光纤光栅静力水准传感器包括储液容器201以及位于储液容器201中的浮筒202，多台光纤光栅静力水准仪的储液容器底部采用通液管203相连。多台光纤光栅静力水准仪的储液容器201上部还采用通气管204相连。在使用中，每一储液容器201的液位由一精密光纤光栅力传感器测出，该传感器内有一个自由悬重(如浮筒20 ，一旦杆塔基础发生沉降变化，容器内的液位发生变化，悬重的悬浮力即被传感器瞬时感应，从而精确测出杆塔基础垂直沉降变化量。本监测系统精度通常小于传感器精度，这是因为系统精度取决于液体密度变化，而液体密度与温度变化相关，只有当整个系统保持在一恒定温度时方能获得系统的最高精度。储液容器201的液体采用特质防冻液，以防止低温液体冷冻。可选地，如图1所示，该系统还包括基准杆40，其一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部，基准光纤光栅静力水准仪10设置于基准杆40上。该基准杆可以是基准钢管。可选地，为了节约线路和提高工作效率，多个光纤光栅静力水准仪可以采用波分复用的方式串接在一根光纤上。可选地，本实用新型实施例的光纤光栅静力水准仪的型可以采用基康公司提供的 BGK-FBG-4675。图3为本实用新型实施例的基站监控设备30的结构框图。如图3所示，该基站监控设备30具体包括光纤光栅解调模块301，接收并解调所述基准光纤光栅静力水准仪和所述监测光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量； 数据通讯模块302，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；供电模块303，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块提供电力供应。可选地，光纤光栅解调模块301可以采用光纤光栅解调仪实现。可选地，供电模块 303可以采用太阳能+蓄电池的供电方式。其中，光纤光栅解调模块301采用下述算法对光栅波长变化模拟量进行解调，并生成杆塔沉降的位移变化量Δ HX = KX* ( λ IX- λ OX) _KR* ( λ IR- λ OR)；其中Δ HX =X容器的高度变化；λ IX :Χ容器应变光栅当前读数；λ OX =X容器应变光栅初始读数；KX =X容器传感器系数；λ IR 参照容器应变光栅当前读数；λ OR 参照容器应变光栅初始读数；KR 参照容器传感器系数；[0041]注ΔΗΧ为负值时表示沉降，ΔΗΧ为正值时表示升高。本实用新型采用FBG (Fiber Bragg Grating,即光纤布拉格光栅)为传感元件的光纤光栅传感器来对杆塔沉降进行监测，可以取得以下有益技术效果①、FBG的波长随着应变、温度呈现良好的线性关系；②、传感器响应速度快，能用于动态和瞬态应变测量，可实现高速动态在线监测；③、通过采用波分复用技术，在一根光纤上串接多个光纤光栅传感器，将波长值和测点位置对应起来，就可以实现分布式测量，节约线路和提高工作效率；由于节省了线路， 可大幅降低对正常施工的干扰，提高了监测系统的可靠性；④、信号损失极小，可实现远距离的数据采集；⑤、寿命长，初步加速老化试验证明，FBG在适当的暴露环境和退火条件下工作周期大于25年性能没有明显的退化；⑥、传感器为无源器件、可靠性高，本质防爆，抗雷击，抗电磁干扰；⑦、系统适应低温环境、无零漂，系统稳定。以上实施例仅用以说明本实用新型实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述系统包括 多台光纤光栅静力水准仪以及基站监控设备；所述多台光纤光栅静力水准仪包括作为基准设备的基准光纤光栅静力水准仪，以及作为监测设备的监测光纤光栅静力水准仪；所述多台光纤光栅静力水准仪，设置于所述输电线路杆塔基础的附近，通过光纤光栅静力水准传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；所述基站监控设备，连接所述多台光纤光栅静力水准仪，接收并解调所述光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。
2.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅静力水准仪包括光纤光栅静力水准传感器；所述光纤光栅静力水准传感器包括储液容器以及位于所述储液容器中的浮筒，多台光纤光栅静力水准仪的储液容器底部采用通液管相连。
3.根据权利要求2所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述多台光纤光栅静力水准仪的储液容器上部采用通气管相连。
4.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述系统还包括基准杆，所述基准杆的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部，所述基准光纤光栅静力水准仪设置于所述基准杆上。
5.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述多个光纤光栅静力水准仪采用波分复用的方式串接在一根光纤上。
6.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基站监控设备具体包括光纤光栅解调模块，接收并解调所述基准光纤光栅静力水准仪和所述监测光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量；数据通讯模块，连接所述光纤光栅解调模块，将所述位移变化量通过移动网络发送给后端信息中心；供电模块，连接所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块，为所述光纤光栅解调模块和所述数据通讯模块提供电力供应。
7.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅静力水准仪的型号为BGK-FBG-4675。
8.根据权利要求6所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述光纤光栅解调模块为光纤光栅解调仪。
9.根据权利要求4所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基准杆为基准钢管。
10.根据权利要求1所述的基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，其特征在于，所述基站监控设备和所述多台光纤光栅静力水准仪之间采用有线连接。
专利摘要一种基于静力水准的输电线路杆塔基础沉降监测系统，所述系统包括多台光纤光栅静力水准仪以及基站监控设备；所述多台光纤光栅静力水准仪包括作为基准设备的基准光纤光栅静力水准仪，以及作为监测设备的监测光纤光栅静力水准仪；所述多台光纤光栅静力水准仪，设置于所述输电线路杆塔基础的附近，通过光纤光栅静力水准传感器实时感应所述杆塔基础沉降时的光栅波长变化模拟量，并将所述光栅波长变化模拟量发送给所述基站监控设备；所述基站监控设备，连接所述多台光纤光栅静力水准仪，接收并解调所述光纤光栅静力水准仪的光栅波长变化模拟量，生成所述杆塔沉降的位移变化量。
文档编号G01B11/02GK202144600SQ20112019814
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月13日 优先权日2011年6月13日
发明者于钦刚, 何红太, 倪康婷, 李红云, 李红旗, 王睿, 郭志广, 高方玉 申请人:北京国网富达科技发展有限责任公司