專利名稱：一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)輸電線路桿塔位于土地塌陷區(qū)、沖刷區(qū)時(shí)，由于受力變化不均勻，會導(dǎo)致線路桿塔基礎(chǔ)拔起、傾斜，塔體基礎(chǔ)移位、沉降，塔架結(jié)構(gòu)變形等危害發(fā)生，并會進(jìn)一步導(dǎo)致桿塔發(fā)生倒塌、線路斷線等嚴(yán)重電網(wǎng)事故。因此，需要對存在于土地塌陷區(qū)、沖刷區(qū)的輸電線路桿塔運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行合理的監(jiān)測預(yù)警，及時(shí)消除以上線路桿塔隱患，才能對輸電線路的安全運(yùn)行起到保障作用。近年來，隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)輸電線路的在線監(jiān)測技術(shù)發(fā)展較快，出現(xiàn)了導(dǎo)地線微風(fēng)振動、導(dǎo)線舞動、微氣象、風(fēng)偏、等值覆冰、絕緣子污穢等在線監(jiān)測技術(shù)，但桿塔基礎(chǔ)沉降在線監(jiān)測技術(shù)因其技術(shù)復(fù)雜而尚未有成熟的方法，在其監(jiān)測原理和監(jiān)測方法上也都沒有突破。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對桿塔基礎(chǔ)沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀以及基站監(jiān)控設(shè)備；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括作為基準(zhǔn)設(shè)備的基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，以及作為監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，設(shè)置于所述輸電線路桿塔基礎(chǔ)的附近，通過光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)所述桿塔基礎(chǔ)沉降時(shí)的光柵波長變化模擬量，并將所述光柵波長變化模擬量發(fā)送給所述基站監(jiān)控設(shè)備；所述基站監(jiān)控設(shè)備，連接所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，接收并解調(diào)所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量。所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器；所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器包括儲液容器以及位于所述儲液容器中的浮筒，多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器底部采用通液管相連。所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器上部采用通氣管相連。所述系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)桿，所述基準(zhǔn)桿的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部， 所述基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀設(shè)置于所述基準(zhǔn)桿上。所述多個光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀采用波分復(fù)用的方式串接在一根光纖上。所述基站監(jiān)控設(shè)備具體包括光纖光柵解調(diào)模塊，接收并解調(diào)所述基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀和所述監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量；數(shù)據(jù)通訊模塊，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊，將所述位移變化量通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后端信息中心；供電模塊，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊，為所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊提供電力供應(yīng)。所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的型號為BGK-FBG-4675。所述光纖光柵解調(diào)模塊為光纖光柵解調(diào)儀。所述基準(zhǔn)桿為基準(zhǔn)鋼管。所述基站監(jiān)控設(shè)備和所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀之間采用有線連接。本實(shí)用新型實(shí)施例基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，通過設(shè)置基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀和監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，能夠?qū)崿F(xiàn)對桿塔基礎(chǔ)整體沉降位移的監(jiān)測。

圖1為本實(shí)用新型基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例基站監(jiān)控設(shè)備30的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型實(shí)施例采用靜力水準(zhǔn)光纖傳感技術(shù)對土地塌陷區(qū)、沖刷區(qū)輸電線路桿塔基礎(chǔ)位移沉降相對變化量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，光纖傳感器具有抗電磁干擾、防水、抗腐蝕、耐久性長等特點(diǎn)，傳感器體積小、重量輕，便于鋪設(shè)安裝，對監(jiān)測對象的性能和力學(xué)參數(shù)等影響極小，后臺數(shù)據(jù)傳輸方面運(yùn)用移動GPRS網(wǎng)路信號進(jìn)行公網(wǎng)傳輸。本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，采用光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀來對桿塔基礎(chǔ)沉降進(jìn)行監(jiān)測，該光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括光纖光柵式靜力水準(zhǔn)傳感器，該傳感器是一種高精密液位系統(tǒng)傳感器，用于測量多點(diǎn)相對沉降的系統(tǒng)。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)的示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀以及基站監(jiān)控設(shè)備；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括作為基準(zhǔn)設(shè)備的基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀10，以及作為監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀20。其中，多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，設(shè)置于輸電線路桿塔基礎(chǔ)的附近，通過光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)桿塔基礎(chǔ)沉降時(shí)的光柵波長變化模擬量，并將所述光柵波長變化模擬量發(fā)送給所述基站監(jiān)控設(shè)備30 ；基站監(jiān)控設(shè)備30，連接多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，接收并解調(diào)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量。 可選地，基站監(jiān)控設(shè)備30和多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀之間采用有線連接。再次參考圖1，在一個實(shí)際的系統(tǒng)中，每級桿塔需要使用5臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀和1臺基站監(jiān)控設(shè)備。其中，1臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀10作為基礎(chǔ)監(jiān)測參照基準(zhǔn)，4臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀20作為現(xiàn)場桿塔基礎(chǔ)沉降的監(jiān)測設(shè)備，位于每一個桿塔基礎(chǔ)的附近。需要說明的是，圖1中所示的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的位置以及數(shù)量僅用于說明本實(shí)用新型，而非對其保護(hù)范圍進(jìn)行限定。在具體的應(yīng)用場景中還可以有其他實(shí)現(xiàn)方式。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器；該光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器包括儲液容器201以及位于儲液容器201中的浮筒202，多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器底部采用通液管203相連。多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器201上部還采用通氣管204相連。在使用中，每一儲液容器201的液位由一精密光纖光柵力傳感器測出，該傳感器內(nèi)有一個自由懸重(如浮筒20 ，一旦桿塔基礎(chǔ)發(fā)生沉降變化，容器內(nèi)的液位發(fā)生變化，懸重的懸浮力即被傳感器瞬時(shí)感應(yīng)，從而精確測出桿塔基礎(chǔ)垂直沉降變化量。本監(jiān)測系統(tǒng)精度通常小于傳感器精度，這是因?yàn)橄到y(tǒng)精度取決于液體密度變化，而液體密度與溫度變化相關(guān)，只有當(dāng)整個系統(tǒng)保持在一恒定溫度時(shí)方能獲得系統(tǒng)的最高精度。儲液容器201的液體采用特質(zhì)防凍液，以防止低溫液體冷凍。可選地，如圖1所示，該系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)桿40，其一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部，基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀10設(shè)置于基準(zhǔn)桿40上。該基準(zhǔn)桿可以是基準(zhǔn)鋼管。可選地，為了節(jié)約線路和提高工作效率，多個光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀可以采用波分復(fù)用的方式串接在一根光纖上?？蛇x地，本實(shí)用新型實(shí)施例的光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的型可以采用基康公司提供的 BGK-FBG-4675。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的基站監(jiān)控設(shè)備30的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，該基站監(jiān)控設(shè)備30具體包括光纖光柵解調(diào)模塊301，接收并解調(diào)所述基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀和所述監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量； 數(shù)據(jù)通訊模塊302，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊，將所述位移變化量通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后端信息中心；供電模塊303，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊，為所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊提供電力供應(yīng)?？蛇x地，光纖光柵解調(diào)模塊301可以采用光纖光柵解調(diào)儀實(shí)現(xiàn)。可選地，供電模塊 303可以采用太陽能+蓄電池的供電方式。其中，光纖光柵解調(diào)模塊301采用下述算法對光柵波長變化模擬量進(jìn)行解調(diào)，并生成桿塔沉降的位移變化量Δ HX = KX* ( λ IX- λ OX) _KR* ( λ IR- λ OR)；其中Δ HX =X容器的高度變化；λ IX :Χ容器應(yīng)變光柵當(dāng)前讀數(shù)；λ OX =X容器應(yīng)變光柵初始讀數(shù)；KX =X容器傳感器系數(shù)；λ IR 參照容器應(yīng)變光柵當(dāng)前讀數(shù)；λ OR 參照容器應(yīng)變光柵初始讀數(shù)；KR 參照容器傳感器系數(shù)；[0041]注ΔΗΧ為負(fù)值時(shí)表示沉降，ΔΗΧ為正值時(shí)表示升高。本實(shí)用新型采用FBG (Fiber Bragg Grating,即光纖布拉格光柵)為傳感元件的光纖光柵傳感器來對桿塔沉降進(jìn)行監(jiān)測，可以取得以下有益技術(shù)效果①、FBG的波長隨著應(yīng)變、溫度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系；②、傳感器響應(yīng)速度快，能用于動態(tài)和瞬態(tài)應(yīng)變測量，可實(shí)現(xiàn)高速動態(tài)在線監(jiān)測；③、通過采用波分復(fù)用技術(shù)，在一根光纖上串接多個光纖光柵傳感器，將波長值和測點(diǎn)位置對應(yīng)起來，就可以實(shí)現(xiàn)分布式測量，節(jié)約線路和提高工作效率；由于節(jié)省了線路， 可大幅降低對正常施工的干擾，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性；④、信號損失極小，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集；⑤、壽命長，初步加速老化試驗(yàn)證明，F(xiàn)BG在適當(dāng)?shù)谋┞董h(huán)境和退火條件下工作周期大于25年性能沒有明顯的退化；⑥、傳感器為無源器件、可靠性高，本質(zhì)防爆，抗雷擊，抗電磁干擾；⑦、系統(tǒng)適應(yīng)低溫環(huán)境、無零漂，系統(tǒng)穩(wěn)定。以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀以及基站監(jiān)控設(shè)備；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括作為基準(zhǔn)設(shè)備的基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，以及作為監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，設(shè)置于所述輸電線路桿塔基礎(chǔ)的附近，通過光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)所述桿塔基礎(chǔ)沉降時(shí)的光柵波長變化模擬量，并將所述光柵波長變化模擬量發(fā)送給所述基站監(jiān)控設(shè)備；所述基站監(jiān)控設(shè)備，連接所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，接收并解調(diào)所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器；所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器包括儲液容器以及位于所述儲液容器中的浮筒，多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器底部采用通液管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的儲液容器上部采用通氣管相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括基準(zhǔn)桿，所述基準(zhǔn)桿的一端埋于土壤中，另一端位于土壤外部，所述基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀設(shè)置于所述基準(zhǔn)桿上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述多個光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀采用波分復(fù)用的方式串接在一根光纖上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基站監(jiān)控設(shè)備具體包括光纖光柵解調(diào)模塊，接收并解調(diào)所述基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀和所述監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量；數(shù)據(jù)通訊模塊，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊，將所述位移變化量通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給后端信息中心；供電模塊，連接所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊，為所述光纖光柵解調(diào)模塊和所述數(shù)據(jù)通訊模塊提供電力供應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的型號為BGK-FBG-4675。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖光柵解調(diào)模塊為光纖光柵解調(diào)儀。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)桿為基準(zhǔn)鋼管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述基站監(jiān)控設(shè)備和所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀之間采用有線連接。
專利摘要一種基于靜力水準(zhǔn)的輸電線路桿塔基礎(chǔ)沉降監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀以及基站監(jiān)控設(shè)備；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀包括作為基準(zhǔn)設(shè)備的基準(zhǔn)光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，以及作為監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀；所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，設(shè)置于所述輸電線路桿塔基礎(chǔ)的附近，通過光纖光柵靜力水準(zhǔn)傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)所述桿塔基礎(chǔ)沉降時(shí)的光柵波長變化模擬量，并將所述光柵波長變化模擬量發(fā)送給所述基站監(jiān)控設(shè)備；所述基站監(jiān)控設(shè)備，連接所述多臺光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀，接收并解調(diào)所述光纖光柵靜力水準(zhǔn)儀的光柵波長變化模擬量，生成所述桿塔沉降的位移變化量。
文檔編號G01B11/02GK202144600SQ20112019814
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者于欽剛, 何紅太, 倪康婷, 李紅云, 李紅旗, 王睿, 郭志廣, 高方玉 申請人:北京國網(wǎng)富達(dá)科技發(fā)展有限責(zé)任公司