110KV变电站沉降监测系统的制作方法

本实用新型属于沉降监测系统领域，具体地说是一种110KV变电站沉降监测系统。

背景技术：

变电站部分地区存在不均匀沉降问题，沉降问题较为严重的情况下会导致变电站垮塌等重大事故。现有的变电站检测采用人工定期排查，这种方式对沉降观察不明显，数据收集滞后，当沉降超过允许范围时不能马上发现并排查隐患。

技术实现要素：

本实用新型提供一种110KV变电站沉降监测系统，用以解决现有技术中的缺陷。

本实用新型通过以下技术方案予以实现：

110KV变电站沉降监测系统，包括光纤光栅沉降传感器，光纤光栅沉降传感器由光纤光栅液位传感器和光纤光栅温度传感器串联组成，光纤光栅沉降传感器电路连接光纤光栅传感分析仪；光纤光栅传感分析仪由光纤解调模块和信息处理板组成，光纤解调模块与传感器通信并解调收到的波长值，信息处理板把解调后的数据上报到云服务器。

如上所述的110KV变电站沉降监测系统，光纤光栅沉降传感器为五组，光纤光栅沉降传感器用两个光纤分线器，两个光纤分线器连接到光纤光栅传感分析仪的两个输入端口。

如上所述的110KV变电站沉降监测系统，光纤光栅传感分析仪数据通过网线上传到4G路由器，路由器WLAN端口经网线连接串口服务器，串口服务器再通过接口连接传输模块DTU，数据经过传输模块DTU后通过无线GPRS网络上传到监测平台。

如上所述的110KV变电站沉降监测系统，光纤光栅液位传感器为HK-GXGS光纤光栅沉降传感器。

如上所述的110KV变电站沉降监测系统，光纤光栅温度传感器为HK-GXGSA光纤光栅温度传感器。

本实用新型的优点是：本实用新型能够监测变电设备基础的沉降，在基础沉降变形不明确的情况下，通过监测系统长期不间断监测，对基础沉降监测数据实时观察，摸清变电站健康状态，当监测指标超过设定阈值时能够第一时间报警，从而及时发现问题，排除隐患，避免可能出现的重大安全事故。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构框图。

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作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。

变电站沉降监测系统，如图所示，包括光纤光栅沉降传感器，光纤光栅沉降传感器由光纤光栅液位传感器和光纤光栅温度传感器串联组成，光纤光栅沉降传感器电路连接光纤光栅传感分析仪。

光纤光栅传感分析仪工业级系列是采用扫描fp技术的光纤光栅传感调制解调分析仪。可广泛应用于桥梁、隧道、石油石化、电力电网、航空航海、核电军工等领域的温度、应变、压力、位移、振动和加速度等物理量的长期高精度监测。光纤光栅传感分析仪由光纤解调模块和信息处理板组成，光纤解调模块与传感器通信并解调收到的波长值，信息处理板把解调后的数据上报到云服务器。其具体参数如下表所示。

本实用新型能够监测变电设备基础的沉降，在基础沉降变形不明确的情况下，通过监测系统长期不间断监测，对基础沉降监测数据实时观察，摸清变电站健康状态，当监测指标超过设定阈值时能够第一时间报警，从而及时发现问题，排除隐患，避免可能出现的重大安全事故。光纤光栅沉降传感器为五组，光纤光栅沉降传感器用两个光纤分线器，两个光纤分线器连接到光纤光栅传感分析仪的两个输入端口。

本实用新型的具体监测点的布置为：在每台设备的土建基础上布设1个光纤光栅液位传感器。本项目4台变电设备组共布设4个监测点，并在监测点区域外正北方向一相对稳定的位置设置1基准点。现场采用临时配电箱内引出220V市电供电，采集箱就近位置（监测点区域内正东方向）取电，直接固定在临时配电箱侧面。

具体的，考虑到现场环境条件，拟采用无线数据传输方式，借助GPRS网络实现数据传输，传输范围较广，而且对施工机械及作业人员影响小。本实施例中，光纤光栅传感分析仪数据通过网线上传到4G路由器，路由器WLAN端口经网线连接串口服务器，串口服务器再通过232接口连接传输模块DTU，数据经过传输模块DTU后通过无线GPRS网络上传到监测平台。

进一步的，本实施例光纤光栅液位传感器为HK-GXGS光纤光栅沉降传感器。HK-GXGS光纤光栅沉降传感器用于监测多点相对沉降量，即各测点的垂直位移相对于基准点的变化，以此精准计算各测点的相对沉降量。该传感器主要用于铁路、地铁、路基沉降、隧道沉降、大坝及各种结构沉降的高精度实时监测，也可用于桥梁扰度和其他结构垂直变形的监测。其特点有：在恶劣环境下性能优越，抗机械疲劳；内部光纤应变元件采用金属化封装，长期零点稳定、温度漂移微小、焊接操作简便、动态特性良好；尾纤采用耐腐蚀 PU 披覆铠装光缆，具有优异耐温性能和耐腐蚀、耐老化性能，适应长期野外环境。其具体参数如下表所示。

本实施例光纤光栅温度传感器为HK-GXGSA光纤光栅温度传感器。HK-GXGSA光纤光栅温度传感器是一种感受温度并将其转换为与温度成一定关系的波长信号输出的装置，采用不锈钢材料制作，具有热传导快的特点，广泛应用于桥梁、大坝、隧道、建筑物等土木工程结构温度场准分布式监测与测量，也可用于工业工程感温火灾探测与自动报警监测。HK-GXGSA光纤光栅温度传感器由光纤活动连接器、光纤光栅、保护组件构成。光纤光栅温度传感器感受到温度变化后其波长发生变化，通过解调仪测出其当前波长，再经过计算最后求出其当前温度。其特点有：防水防潮、对电磁干扰不敏感，长期可靠；在恶劣环境下性能优越，抗机械疲劳；本质安全，抗腐蚀、抗污染、抗雷击能力强；尾纤采用耐腐蚀 PU 披覆铠装光缆，具有优异耐温性能和耐腐蚀、耐老化性能，适应长期野外环境；布置简单，可与其他类型光纤光栅传感器混合使用。其具体参数如下表所示。

本实用新型现场安装具体操作如下：

安装前应核实安装位置及拟定的安装方式（已核实该项目光纤传感器采用结构胶固定）

步骤一：传感器的安装与固定。先将确定好的传感器安装面进行打磨、清洁处理后，用植筋胶涂抹在传感器安装面和传感器外壳的底面，然后将传感器按压到安装面，稍微用力使植筋胶与安装面紧密粘结（需确保植筋胶挤压充分，不留空腔）。

步骤二：粘接布置线槽，线槽的走向根据现场实际情况，以不妨碍设备维护为基本原则。

步骤三：水箱的安装与固定。根据光纤光栅液位传感器的量程，保证水箱液位便于观察两个方面考虑水箱的安装高度。

步骤四：传感器光纤熔接。将传感器两端自带接线端与铺设好的光纤进行熔接，熔接完毕一处测试一处，保证熔接后传感器工作正常，熔接部位做好防护。

步骤五：PU水管连接传感器与水箱。PU管一端接入水箱下方的阀门，朝传感器方向布设PU管，延至传感器处用水管剪将PU管剪断（剪口需平齐，防止漏水）。按下气动接头，将PU管接入后，朝下一个传感器方向继续布设。依次推进直至最末端传感器。水箱布设在传感器末端。最末端的传感器设置阀门，方便管路排气。

步骤六：灌防冻液体或玻璃水。关闭水箱阀门后往水箱内灌入防冻水，待满后开启阀门（使液体注入PU管）。持续往水箱内灌液体，并通过观察液位以防因水箱内液体放空导致空气进入PU管。必要时可先关阀门，待液体足量后再重启阀门。PU管液体注完后，全程检查是否存有气泡，有气泡时打开气动接头排气（排完后再接好）。最后水箱内的液位在1/3-2/3体量为宜。

步骤七：传感器光纤接入光纤沉降系统采集箱。

安装完成后需要进行现场调试，调试过程贯穿整个项目全过程，对于独立子项可穿插进行。本项目现场调试内容为光纤光栅传感器的调试、光纤光栅传感分析仪的调试和无线数据通讯的调试。光纤光栅传感分析仪的调试具体方法如下：

步骤一：给系统供电。采用市电220V供电。

步骤二：光纤光栅传感分析仪电源开关打开，绿色状态指示灯亮。

步骤三：查看平台数据。如果平台上没有数据，光纤解调仪、光纤传感器、无线数据通讯有可能出现问题。

步骤四：查看通讯模块的Online蓝色指示灯常亮，则通讯没有问题；若光纤光栅传感分析仪的绿色指示灯都亮，则光纤光栅传感分析仪运行正常。以上检查没有发现问题。

光纤光栅传感器属于光纤传感器的一种，主要是通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，光纤光栅传感器的布拉格坡长和所承受的物理量有一种比例关系。

对沉降传感器而言，测出波长就能得到现在的液位高度（压力），单只传感器液位变化量计算公式：

ΔH= K*〔λ-λO- *（λt-λtO﹚﹞ （公式1）

其中，ΔH为计算后单只传感器液位变化量，单位：mm；

K为液位系数，单位：mm/nm；

λ为应变光栅当前波长，单位：nm；

λ0为应变光栅安装后的初始波长，单位：nm；

λt 为温补光栅当前波长，单位：nm；

λt0为应变光栅安装后的初始波长，单位：nm；

Kt为温补光栅的温度系数，单位：℃/nm；

Kd为应变光栅的温度系数，单位：℃/nm。

温度传感器的计算公式：

相对温度计算公式：∆𝐓 = 𝐊× (𝛌−𝛌𝟎 ) （公式2）

此公式中：ΔT：计算值，相对温度，单位：℃；

K：温度系数，单位：℃/nm；

λ：当前测量波长值，单位：nm；

λо：初始波长值，单位nm。

绝对温度参考公式： T=K×λ+B （公式3）

此公式中：T：计算值，绝对温度，单位：℃；

K：温度系数，单位：℃/nm；

λ：当前测量波长值，单位：nm；

B：出厂矫正常数长值，单位：℃。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，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各实施例技术方案的精神和范围。