输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
高压输电线路杆塔倾斜角在线监测方案
高压输电线路杆塔倾斜角在线监测系统方案研制高压输电线路倾角在线监测单元，初步方案为：倾斜角传感器采用高精度的ADXL345，数据采集和Modbus 通信采用Ti 的低供耗单片机MSP430，供电采用太阳能电池板，无线数传DTU 采用低功耗GPRS 模块。
在线监测中心服务器装设组态软件，通过虚拟串口透明地读取远程倾角在线监测单元的现场数据。
一、系统构成：二、倾角在线监测系统Modbus RTU 通信协议倾角在线监测单元地址可以为01～247之间的某一个数值，该地址可以通过监测单元上的一个拨码开关来设置。
有03和06两种功能码。
功能码03表示主机将以RTU 方式读取从机内存放的倾斜角整数据，例如：主机（监测中心服务器）请求从机（现场的监测单元）的X 、Y 、Z 轴的六字节整数据倾斜角，该六字节数据连续存放在从机的0032～0037寄存器内，低位地址存放倾斜角低字节，高位地址存放倾斜角高字节，该主机请求的Modbus RTU 通信协议如下：太阳能供电倾角传感器ADXL345 单片机MSP430GPRS 无线数传模块从机应答的Modbus RTU 通信协议如下：应答的这六个字节为十六进制数，例如：十六进制数0105表示十进制整数为261，即相对于X轴的倾斜角为26.1度。
错误校验XX可采用CRC-16校验法计算得到。
功能码06表示主机将以RTU方式将传感器阈值等数据写入从机的寄存器内，以实现在线监测单元的远程管理配置。
三、Modbus通信协议资料MSP430单片机与GPRS、服务器之间的通信协议采用Modbus。
下面为该协议的一些资料：Modbus总线Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。
通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。
它已经成为一通用工业标准。
有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。
传感器在电力杆塔倾斜监测的研究
传感器在电力杆塔倾斜监测的研究摘要：结合当前电力设施监控的实际背景，从实用性出发，以高性能、低功耗为目标，设计出基于GPRS网络的输电线路杆塔倾斜监控系统。
该系统能够实时、准确地监测到杆塔的倾斜程度，可以及时发现杆塔可能存在的安全隐患并快速予以排除，从而可以节约大量的人力、财力和物力，实现对杆塔安全监控的无人值守，提高电网输电线路的安全，保证电力系统的稳定运行。
关键词：监控终端；实时监测；倾斜传感器；倾斜原理；数据采集在电网设备由定期检修向状态检修模式的转变过程中，在线监测作为输变电设备状态检修管理、提升输变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段，其建设和推广工作取得了快速的发展；但在全面推进在线监测的过程中，也凸显出了一些问题，影响和制约了状态检修的全面深化发展。
1.倾斜监测原理分析1.1测斜重要性在一些地区，由于土质松软、塔基被挖、塔材被盗、地表沉降或自然灾害(如雨水冲刷)等因素，会导致输电线路铁塔的塔基滑移、塔体不均匀沉降、向某一方向倾斜等。
在铁塔倾斜、不均匀沉降或位移现象发生的初期，巡塔人员很难通过目测观察到，铁塔倾斜会造成倒塔、断线、跳闸等电力事故。
输电线路铁塔数量大、铁塔倾斜因素多、分布范围广，仅靠输电线路巡塔人员的日常检查很难实现及时和准确地发现铁塔发生倾斜故障。
如果能实时监测并及早发现铁塔倾斜角度超出标准，结合导线覆冰、微气象环境等参数，综合分析倾斜角度对电力铁塔的危害程度，对其进行计算、分析和预警，及时对铁塔进行维护，可以防止倒塔事故的发生。
1.2测斜原理倾斜探测器可以用来测量物体相对于某一方向的倾角偏移量。
其理论原理是牛顿第二定律，根据基本的物理原理，在一个系统的内部，无法测量其速度，但是可以测量出其加速度。
如果再已知初速度，就可以通过积分计算出速度，再次积分进而可以计算出位移。
所以倾斜探测器其实是运用牛顿第二定律的一种加速度传感器。
倾斜探测器一般由测斜探头、电缆、数据采集器组成。
输电线路铁塔倾斜在线监测
输电铁塔倾斜在线监测【五年专业输电线路倾斜监测系统研发生产经验】【通过第三方型式检测报告、2011年浙江电网电力研究院测试报告】【2011年配合合作伙伴支撑30余次国网、南网输电线路杆塔倾斜监测招投标、项目合作】【输电线路杆塔倾斜监测系统遵循国网《Q/GDW559-2010输电线路杆塔倾斜监测装置技术规范》】业务联络：何小姐①⑤⑧⑧⑨③⑦〇③⑦④ 期待您的来电合作。
一、系统概述对于输电铁塔采空区，沉降区和不良地质区，通过对输电铁塔进行角度实时倾斜的监测，计算分析输电铁塔倾斜状况并上报监控中心，为电力安全运行部门提供决策依据。
在输电铁杆塔倾斜在线监测系统中，我们采用高精度工业级杆塔倾斜探测器对铁塔倾斜进行监，通过GPRS无线网络将输电铁塔的倾斜数据实时上传至监控中心，同时监控中心可远程对监测前端进行各种参数的设置。
二、系统组成输电线路铁塔倾斜在线监测系统是由前端的监控设备和监控中心监控软件组成。
前端硬件设备主要由无线倾斜监测主机、倾角探测器、太阳能电池板及蓄电池组成。
监控中心监控软件为客户服务端软件。
三、系统各组成部分及功能、参数3.1、无线倾斜监测主机系统无线监测主机安装在输电铁塔上，是系统运行的核心。
主要完成对输电线路铁塔倾斜数据的处理、传输及储存功能，同时接收监控中心远程参数设置的各种命令。
3.1.1、数据处理模块内置的数据处理模块是系统的工作核心。
主要完成对倾角探测器所探测到的数据进行处理（储存或传输）；同时接收监控中心的命令进行前端各种参数的设置。
并完成系统自身整体工作状态的检测并将数据上传至监控中心。
3.1.2、无线传输模块铁塔上的监测分机通过GPRS/无线传输模块与监控中心进行远距离无线通信。
通过优化天线设计，保证数据采集和通信正常运行。
对于没有移动信号的地区可采用无线接力方式将信号传输到有移动信号的杆塔，然后再通过GPRS手机网络进行远距离传输。
3.1.3、电源管理模块安装在输电铁塔上的倾斜监测分机通过太阳能电池进行供电；并采用太阳能对蓄电池进行浮充供电。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统
输电线路杆塔倾斜在线监测系统深圳市特力康科技有限公司是专业研发、生产、销售输电线路杆塔倾斜在线监测系统的大型公司。
我司输电线路杆塔倾斜在线监测系统主要用于对输电线路特殊地段的杆塔倾斜状况及外部环境参数的在线监测。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统的运行原理：通过对杆塔横向倾斜、纵向倾斜等数据的在线监测，结合线路设计参数给出杆塔倾斜的预警信息，为线路运行和设计部门提供实际依据，通过预警，使运行部门及时掌握杆塔安全运行情况，减少因杆塔倾斜而引发的事故;协助运行部门查找杆塔故障点，并对故障类型进行判断。
杆塔倾斜传感器将采集到的杆塔横向倾斜、纵向倾斜、复合倾斜等数据通过3G/GPRS/EDGE/CDMA1X发送到监测中心，监测中心对横向倾斜、纵向倾斜等状态参数进行数据存储、显示、统计报表并结合杆塔自身设计参数进行分析，完成杆塔倾斜的多参数预警功能。
输电线路杆塔倾斜在线监测系统的主要功能：1、具有对杆塔倾斜状态的实时监测。
2、利用运营商已有的3G/GPRS/EDGE/CDMA1X网络构建远程数据传输通道，实现输电线路在线监测系统监控中心可以实时监测远端现场的数据。
3、前置机子系统模块可以有效的连接现场系统，获得数据并实现数据存储/转发到输电线路在线监测系统。
4、数据采集前端为扩展工业级产品，适用于各种恶劣的气候环境。
5、系统采用了多层屏蔽技术建造，机壳及传感器外壳采用防磁金属材料，有效屏蔽电磁干扰。
数据传输线缆采用3层屏蔽室外线缆，各种接头采用金属航空头，屏蔽、防水、防尘、连接可靠。
极强的抗干扰、抗雷击、确保系统运行稳定可靠。
6、防雷及防线路闪络设计，机壳经过杆塔与大地连接，各种传感器全部采用防雷器件。
7、系统采用低功耗设计，动态调整设备功耗达到节电要求。
8、采用系统接地抗干扰设计，数据采集信号双端差分输入，模拟信号及数字信号全部采用严格的工业过程优化控制技术，可确保数据采集的准确和可靠。
电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理
电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理电力线路是人们生活中不可或缺的基础设施之一，在电力线路的建设过程中，杆塔的倾斜测量是非常重要的环节。
因为杆塔的倾斜会直接影响电网的稳定运行和安全性。
本文将介绍电力线路测绘中的杆塔倾斜测量技巧与数据处理方法。
首先，在进行杆塔倾斜测量之前，我们需要准备一些必要的设备。
一般来说，我们需要使用三脚架、测量仪器、测角仪等设备。
这些设备可以帮助我们准确地测量杆塔的倾斜角度。
在进行测量之前，我们需要先选择一个合适的测量点。
通常情况下，我们选择杆塔的顶部作为测量点，因为这样可以更准确地反映杆塔整体的倾斜情况。
测量时，我们需要将三脚架稳固地放置在地面上，并将测量仪器固定在三脚架上。
然后，我们可以通过测量仪器来测量杆塔的倾斜角度。
在测量过程中，我们需要注意保持仪器的水平和稳定，以免影响测量结果的准确性。
对于杆塔倾斜测量数据的处理，我们可以使用传统的数学方法进行计算。
首先，我们需要将测得的倾斜角度转化为弧度，然后可以利用三角函数来计算出杆塔倾斜角度的正切值。
通过计算正切值，我们可以得到杆塔的倾斜角度以及方位角。
此外，我们还可以利用一些数据处理软件来对测量数据进行处理。
这些软件可以帮助我们更直观地观察和分析数据，提高数据处理的效率和准确性。
在使用这些软件时，我们需要将测量数据导入软件，并选择适当的算法和方法进行数据处理和分析。
通过这些软件，我们可以得到更详细和全面的测量结果，并且可以进行更深入的数据分析和比较。
除了传统的数学方法和软件处理方法，我们还可以使用一些新兴的测量技术来进行杆塔倾斜测量。
例如，使用无人机进行测量可以大大提高测量的效率和准确性。
无人机可以搭载高精度测量仪器，通过悬停在杆塔附近进行测量，可以更全面地获取杆塔的倾斜数据。
此外，无人机还可以配备摄像头和图像处理软件，可以通过拍摄杆塔的照片进行三维重建和测量，进一步提高测量的精度和全面性。
综上所述，电力线路测绘中的杆塔倾斜测量是一项非常重要的工作。
输电杆塔倾斜监测方案
输电杆塔倾斜监测方案
方案背景
输电线路走廊地质、气象环境复杂，常伴随冰灾、雪灾、泥石流、山体滑坡、暴雨、强风等自然灾害的发生，容易引发杆塔倾斜或倒塔事故。
方案需求
1、雨季长，易发生滑坡、塌陷、泥石流区域。
2、温度低，易发生冰灾、雪灾区域。
3、强风多，杆塔易变形、倒塌区域。
方案介绍
四信输电杆塔倾斜监测方案由前端监控装置和远程平台两部分组成，前端装置包含倾角传感器、微气象传感器、控制主机、风能和太阳能设备，平台端包括服务器、屏幕墙、移动设备等。
风能和太阳能设备为控制主机和传感器提供电源，控制主机实时获取倾角传感器和微气象传感器采集的杆塔倾斜状态及环境气象数据并传送给服务器，服务器实时分析数据，最终在大屏幕或移动终端上查看数据。
方案价值
全方位采集数据
前端监控装置可全面采集杆塔横向、顺线倾斜数据;同时采集温度、湿度、风速、风向、雨量、气压等数据。
远程调控，现场还原更便捷
后台系统软件采用B/S和C/S混合模式设计，线路管理人员通过Internet网络可随时远程浏览现场视频，远程控制摄像机方位，大大提升了线路监测工作的便捷度。
应用案例。
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统
输电线路杆塔倾斜度在线监测系统发布时间：2023-02-15T07:37:24.367Z 来源：《当代电力文化》2022年19期作者：谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦[导读] 为了防止杆塔倾斜谭麒、何勇、原瀚杰、陈亮、姚健安、谭海傲、张雨、董丽梦广东电网有限责任公司肇庆供电局广东肇庆 526040摘要:为了防止杆塔倾斜、倒折等事故发生,应当科学监测输电线路杆塔形变位移数据、预警以及信号传输。
采用数字科技手段提高输电线路安全运行水平成为现代化输电线路发展的必然趋势。
因此,构建输电线路在线监测系统势在必行。
针对极端灾害天气逐年多发频发的严峻形势、输电线路设备数量急剧增加、输电线路抢修工作任务逐年繁重和智能监测及预警服务体系不成熟等现实因素,建立输电线路智能监测及预警服务网络系统,提高输电线路自然灾害应急和处置能力,将线路气象灾害事故消除于萌芽状态。
关键词:杆塔倾斜度;在线监测;信号传输；输电线路杆塔倾斜属于典型的隐形故障,在杆塔倾斜现象发生的发展初期,巡线人员很难用肉眼观察到其微小变化。
特别是在台风等自然灾害发生时,需要快速统计杆塔倒杆、倾斜数量,用于应急救灾的计划安排。
输电杆塔发生倾斜的原因,通常有恶劣气候(如台风、龙卷风等)等。
现阶段，因为台风、龙卷风等导致的线路断线倒杆塔、故障跳闸等事件时有发生。
杆塔倾斜状态监测装置的成功研发,从技术层面上可以在灾害发生时或灾害发生后迅速定位倒杆塔,为灾后快速复电提供最时效的倒塔定位信息。
大范围推广后,必将对灾后快速复电工作大有帮助。
一、基于输电杆塔倾斜在线监测系统总体设计监测装置采用电容微型摆锤原理,在地球重力的作用下,通过对装置中的电容量向量进行分析和转换最终得到输电杆塔的倾斜角度。
装置总体组成部分有三部分。
首先是系统内核,数字输出型双轴倾角无线传感器。
另外是转换器,高精度16bit A/D转换器。
最后是其他传感器,高精度数字传感器。
高压输电塔杆倾斜在线监测讲解
式中：Offset 为倾斜度为0 度时设备的输出值，Sensititivity是 设备的输出灵敏度，对于SCA100T- D01为70mV/c，SCA100T- D02为 35mV/c，VDout是SCA100T的测量输出。
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
数字输出至角度转换： 加速度测量数据用11 位数字字节格式保存在RDAX和RDAY寄 存器中，数据范围为0~2047在0°（水平放置） 时其额定的输出为 （100000000） 二进制，即1024。不同测量数字转换为角度可用如下 公式表示：
图3.2 MEMS加速度测量原理示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.2 塔杆倾角值的测定
SCAl00T的倾角测量方向分别为X轴方向和Y轴方向。安装时X轴 方向与导线径向方向重合，Y轴方向与导线轴向方向重合。
图3.3 SCAl00T角度测量示意图
3.系统硬件电路设计
3.1.3 塔杆倾角值的计算
模拟电压输出可以通过下面公式被转换成角度：
2.2.4 倾角传感器模块研究
图2.9 SCAl00T-D02倾角传感芯片
3.系统硬件电路设计
倾角采集系统直接安装在输电塔杆上，对输电塔杆发生倾斜时 倾角数据进行定时采集。整个倾角采集系统由数据采集部分、数据 处理部分和传输部分构成。采集部分通过倾角传感器采集塔杆倾斜 的具体值，通过MCU进行数据分析、处理后，最后通过ZigBee短程 通信模块向所在的基站传输实时数据。
图4.1高压塔杆在线监测系统主程序图
4.系统软件设计
4.1倾角采集控制程序设计
当基站向传感器发出采集数据的 指令时，开始倾角采集工作，选择对 应的传感器通道，并让传感器上电初 始化，准备进入工作方式。对应的传 感器通道打开，倾角传感器完成数据 采集后通过ZigBee向基站传送所采集 的数据，完成数据的采集工作。传感 器断电，进入等待模式。
倾斜在线监测系统
倾斜在线监测系统
电网铁塔、通讯铁塔的倾斜过程在无外力影响下是发展缓慢的，需要实时监测获取倾角数据来分析预测杆塔的倾斜趋势，判定是否存在倾斜、倾倒风险。
在自然环境和外界条件的作用下，电网铁塔、通讯铁塔基础时常发生滑移、倾斜、沉降、开裂等现象，从而引起铁塔的变形或倾斜，造成电气安全距离不够，影响路线正常运行，成为安全隐患，通过安装智能化倾斜监测系统得到倾角准确数据，以便进行人为干预，避免造成巨大损失。
引起铁塔倾斜的主要原因有以下几个方面：
1、长期定向凤舞引起杆塔受力不均；
2、地震、山体滑坡等自然地质灾害；
3、杆塔周围建筑施工；
4、杆塔本体异常、导线断裂；
5、导线、地线覆冰；
6、拉线、塔材被盗；
7、采煤、采矿区地陷、滑移等
FH-9001倾斜监测系统技术特点
1、具备普通倾角传感器水平角、垂直角、空间角的倾角监测功能；
2、搭载高精度倾角传感器配合软件技术实现倾角高精度数据采集，倾角测试精度可达0.1°；
3、无线智能通信，支持在线监测，可通过3G/4G通信，实现远程跨地域测控；
4、高强度分子材料+合金材料，可靠性强，抗干扰、防电磁，IP65级工业防水防尘、（防ESD雷击）适应外场各种恶劣环境，可户外长期使用；
5、功耗低，持续续航时长可达6各月以上，可选配太阳能供电。
杆塔倾斜在线监测系统的应用
将 数据传 回后 台的接 收基站 ；基 站将 数据输 入 计算
Ｏ 引 言
随着 我 国工业化 日趋 成熟 和 电力设 备智 能升 级 改造 的不 断深化 ， 电网运行 逐 步 向智 能化 、 约化 的 节
机， 通过 软件 分析 ， 绘制 ｍ曲线 图 ， 出判 断 。 果发 得 如 现 异常情 况 ， 可及 时进 行多种 方式 预报 警 。 采集 设备 的工 作 电源 由太 阳能 电池板供 应 。采
构 如图２ 示 所
１ 系统 原 理
杆 塔倾 斜在线 监测 系统 能够 对高 压运 行 中的杆 塔 进行 全天 候 的在 线 监测 。系统 通过 Ｇ Ｍ／Ｍ 方式 Ｓ ＳＳ
对 数 据 进 行 传 输 ｌ１ 台系 统 综 合 各 种 参数 ， 据 １， ＿后 根 倾 斜监 测数 据发展 趋 势 ， 时 了解 运行 杆塔 的安 全 、 及 可靠状 况 。
报警 ， 使治 理工 程量 为 最小 。本 次Ｔ 程发 生 费用 ２６ ． 万元 ， 与前几 次相 比 ， 少 了 １ 万元 。 减 ． ９
４ 结 语
系统研 究 山区 、煤 矿采 矿地 表移 动变形 和老 采
图５ 杆塔 一只 脚 状 态 异 常
●● ●■
空 区“ 活化 ” 地表 变形 对 滑坡 、 陷 区输 电线 路 杆塔 塌 的影 响 ， 究 滑坡 、 陷区抗 地表 移动 变形输 电线路 研 塌
术条件【． ｓ ］
参 考文 献
Ｇ ／ ５４ ． １ ９ ． 动 通 信 调 频 无 线 电 话 机 通 用 技 ＢＴ １８ ４１ ９ ５ 移 — Ｇ ／ ６ １— １９ ， 传 电 台通 用 规 范 ［］ ＢＴ １６ ９ ６ 数 １ ｓ． Ｙ ／ ９ － ２ ０ ， 信 用 阀控 式 密 封 铅 酸 蓄 电池 ［】 ＤＴ ７ ９ ０ ２ 通 Ｓ． Ｇ ２ ３ １９ ， 晶硅 太 阳 电池 总 规 范 ［Ｊ Ｂ １６ ２ ９ ０ 单 Ｓ．
现代输电线路在线监测技术应用
现代输电线路在线监测技术应用摘要我国幅员辽阔，输电线路网络错综复杂，有些所处环境尤为恶劣，这给电力工作人员的日常巡视、检查工作造成了极大的不便。
为此，必须借助先进的现代化监测技术以及相关的监测设备，尽快建立起监控中心。
输电线路在线监测技术能够客观准确地收集信息，并对其进行科学处理，同时还能及时评估电力设备的性能，对输电线路检修模式的转变以及输电设备状态监测工作的完善具有十分重要的意义。
关键词输电线路；在线监测技术；应用研究前言输电线路在线监测是指利用安装在输电线路设备上的仪器，实时地记录下表征设备运行状态的特征量，并及时上传至监控中心。
通过各项监测采集的数据，诊断分析出输电线路当前的运行状态，并对未来可能发生的情况做出预测，及时采取适当的措施，用以消除或减轻险情，把损失降到最低。
1 在线监测系统的基本工作原理对大部分的输电线路中的技术参数进行监测的时候，所监测的技术参数有设备运行以及环境运行参数，具体分为微风振动、舞动、杆塔倾斜、导线弧垂以及视频等。
运用先进的监测技术，充分利用输电线路的數据信息平台，对数据信息进行分析与管理，从而完成对有关数据信息的趋势进行分析、查阅以及信息预警等工作。
2 在线监测技术应用亟须解决的主要问题2.1 在线监测技术存在稳定性不强的问题有关调查结果表明，在线监测装置因为容易受到传感器、通信以及工作电源以及通信等各种因素的影响，其稳定性还存在一定的不足之处，对于在线监测技术推广应用产生较大的负面影响。
除此之外，还有电路设计、无线通信以及传感器技术等一些技术性方面的问题也需要尽快得到解决。
2.2 在线监测技术存在标准化方面的问题目前我们国家的输电线路在线监测技术还处于发展的初级阶段，该领域的新技术、新方法、新设备不断涌现，而在线监测装置的标准化工作却进步不大[1]。
要想对被监测的设备是否需要进行检修加以准确判断，还应当结合相应的经验与数据。
除此之外，在线监测与离线试验是不是等价，必须借助大量的实践经验的检验。
杆塔倾斜在线监测系统在山西电网的应用
杆塔倾斜在线监测系统在山西电网的应用随着在线监测技术的日益成熟，杆塔倾斜监测装置已经在山西电网开始大规模应用。
为了能更好地反映杆塔的实际倾斜情况，实现在线监测系统的实用化，文章对山西的65套杆塔倾斜系统进行了初始值设置，使其数据测量准确度大幅提高，并成功地分析了山西某一杆塔的的倾斜情况。
标签：杆塔倾斜；在线监测；输电线路1 概述随着我国工业化日趋成熟和电力设备智能升级改造的不断深化，电网运行逐步向智能化、节约化的经营模式转变，输变电设备的智能化运行监控管理就成为升级改造的重要环节。
尤其是“状态检修”的提出，改变了以往电力设备定期检修的运维方式，依靠设备的状态评价结果作为检修依据。
输变电在线监测系统的运行，不仅可以节约了大量人力巡视设备的成本，而且可以对电力设备实时监控，提供设备状态评价依据，掌握故障发生的全部过程，对潜在故障进行预警分析。
山西省是全国闻名的煤炭之乡，在大力开采矿产资源的背后，造成全省矿区内的采空面积逐步扩大，而采空区域内地面杆塔易形成倾斜甚至塌陷，这势必造成电力环网重大安全事故的发生。
由于输电线路杆塔数量大、范围广，导致杆塔倾斜的因素多，仅靠输电巡线人员的日常检查很难及时和准确地发现杆塔的倾斜故障。
此外，输电线路杆塔倾斜多为隐性故障，常规目视巡线不易及时发现。
因此，迅速确定杆塔倾斜或塌陷并预警就有着重大意义和必要性。
山西各地市公司应用杆塔倾斜在线监测系统对位于不良地质区（采空区、滑坡区、高盐冻土区等）的高压输电线路杆塔的倾斜状态进行监测；系统通过GSM/SIM方式对数据进行传输，后台软件综合各种参数，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导线路检修和维护工作。
目前山西状态监测系统中共有65套杆塔倾斜监测装置，其分布在全省各个重要输电线路上，实现了以上线路的实时监测，为线路运维人员提供了大量检修依据。
2 杆塔倾斜监测原理及运用2.1 系统原理系统主要部分由前端采集设备和后台设备（接收基站和计算机）构成。
输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用【摘要】本文探讨了输电线路杆塔倾斜监测问题，从监测系统的组成，硬件系统的构造设计等角度，探讨了监测系统的组成，以及相关的硬件选型等。
重点针对输电线路杆塔在线监测系统的总体构架、前端数据处理部分硬件设计选型，数据传输部分的硬件设计选型进行了研究。
【关键词】输电线路;杆塔;倾斜在线监测1.概述电网安全运行是社会正常运转的重要保障，一旦出现电网事故，将对工农业生产、居民生活造成极大的影响。
在各类电网安全事故中，多数都和输电线路的倒塔、断线等有关。
输电杆塔倾斜的成因很多，除了大风、洪水、地质灾害外，还和施工质量不过关、地基不均匀沉降、甚至是意外冲撞等，都可能导致杆塔的倾斜。
由于输电网络覆盖范围极广，而且数量众多的输电线路杆塔位于城市周边周边、山地、河流等自然环境更为复杂的区域，靠人力来完成对数量庞大的输电线路杆塔、线路的巡检工作效率低下，因此有必要建立起成套输电设备的在线监测，重点针对输电线路杆塔的工况进行监测，对杆塔正常工作关系密切的倾斜、震动、覆冰等工况进行在线监测，为输电线路的安全运行提供帮助。
本文将针对输电杆塔运行工况中的倾斜在线监测为对象来展开研究。
2.输电线路杆塔监测概况输电线路杆塔监测，从原理上是通过在输电杆塔以及其他附属电力设备上安装传感器来获取杆塔运行工况状态，通过对这些监测量的整合分析，来对输电杆塔的运行工况、潜在故障、安全等级等进行评估。
发达国家对输电设备工况的在线监测开展得比较早，建成的监测系统也较为完善。
国内在这方面的工作一般都是在事故发生后才进行检修，定期检修和在线状态监测还处于探索阶段。
尤其是针对输电线路杆塔的状态在线监测，是在2008年南方冰冻灾害后才引起了足够的重视，并通过国内一些电力研究机构努力，已经取得了初步成果，在部分电网建立了泄露电流监测系统、输电容量监测系统、视频远程监控系统等在线监测系统。
3.输电杆塔状态监测系统组成从监测数据的完整性角度看，对输电杆塔的状态监测需要对杆塔受迫振动、倾斜状况、杆塔周围气象数据、电缆温度、塔基应力应变等数据进行全方位的监测。
高压输电塔杆倾斜在线监测课件
案例分析方法与步 骤
数据收集
通过在线监测系统，收集塔杆的 倾斜角度、倾斜速度等数据，并 记录当地的气候、地质等信息。
数据分析
对收集到的数据进行分析，包括 数据的整理、统计和趋势分析等。
结果对比
将分析结果与塔杆的设计标准进 行对比，评估塔杆的稳定性。
案例分析结果与结论
结果
经过数据分析，发现该塔杆的倾斜角度超过了设计标准，且倾斜速度较快，存在倒塌风险。
输电效率与损耗
输电塔杆的倾斜可能导致 线路的电气距离发生变化， 影响输电效率并增加线路 损耗。
潜在的安全隐患
输电塔杆的持续倾斜可能 带来不可预测的风险，如 雷击、舞动等，对线路安 全构成威胁。
输电塔杆倾斜对周边环境的影响
土地资源的占用
倾斜的输电塔杆可能占用更多的 土地资源，影响土地的正常利用。
景观与视觉影响
数据处理模块
接收传感器模块传输的数据， 进行实时处理和分析，判断塔 杆状态是否正常。
通信模块
将处理后的数据发送至监控中 心，实现远程在线监测。
报警模块
在塔杆状态异常时，发出报警 信号，提醒相关人员及时处理。
系统工作原理
传感器模块安装于高压输电塔杆上， 实时监测塔杆的倾斜角度、振动幅度 等数据。
通信模块将处理后的数据发送至监控 中心，实现远程在线监测。
THANKS
结论
对于山区、丘陵地带的高压输电线路，应加强在线监测，及时发现塔杆的倾斜问题。对于超过设计标准的塔杆， 应采取加固、更换等措施，确保输电线路的安全稳定运行。同时，应进一步研究在线监测技术，提高监测的准确 性和实时性。
05 未来研究方向与展望
现有研究的不足与问题
技术局限性
当前的高压输电塔杆倾斜监测技术仍有许多局限性，如精度不高、 实时性差、易受干扰等。
杆塔倾斜在线监测系统
HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统简介HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统，是一种主要应用于不良地质区（采空区、滑坡区、沼泽水田区、海边台风区、沙地及高盐冻土区等）高压输电线路杆塔的倾斜监测及报警的系统；采用计算机技术、新能源技术、通信技术、网络技术、强电磁场环境下数据采集技术，为杆塔倾斜在线监测提供可靠的技术保障，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警。
工作原理HC-XGQ杆塔倾斜在线监测系统，利用数字倾斜角传感器和重力加速度传感器采集的信号，单片机对所采集的信号进行初始化、校正精度，将报警信息通过GSM/SMS方式传输至基站接收系统，基站接收系统处理数据后向相关工作人员发出报警信号，以便于管理人员实时了解运行杆塔的安全状况，指导检修和维护；采用轮循模式：在预定的时间内由基站接收系统发出控制指令，通知每一数据采集单元将其所有数据通过GSM/SMS传输到基站接收系统，基站接收系统对这些大量的数据进行分析处理写入中心数据库。
分析查询系统对中心数据库的数据进行统计分析、模糊判断、近似推理等方法分析处理，计算出运行杆塔倾斜状况和发展趋势。
功能特点1、采用高精度、高分辨率、高可靠性数字倾斜角传感器和重力加速度传感器；2、进行多种方式预报警；3、采用休眠、待机、定时传输相结合的低功耗模式设计；4、抗干扰、防电磁、防水、防雷击；5、采用特殊设计，带电安装，不会影响线路自身结构和运行安全；6、基站、软件系统采用人性化设计，扩展性强；7、对监测的数据经分析后，以数字列表、曲线和图表的形式显示相关参数；8、通过趋势分析软件作出趋势分析图，来推断杆塔倾斜的发展速度与趋势；9、软件程序系统具备自动复位、自动纠错功能，保证软件常年正常运行。
技术参数◆使用范围：66KV-1000KV的输电线路中运行杆塔的在线状态监测；66KV-1000KV的变电站中运行杆塔的在线状态监测；◆杆塔倾斜角测量范围：双轴±10°或双轴±15°◆杆塔倾斜角测量分辨率：±0.05 °◆杆塔倾斜角测量误差：≤±0.3°◆监测单元工作环境温度：-40℃～+85℃；◆监测单元工作环境湿度：不大于98％RH；◆低功耗：整机功耗3mA；◆监测主机电源：太阳能+蓄电池；◆ 监测主机无阳光情况下可连续运行时间：>30天； ◆ 通讯方式：GSM/SMS 无线通信；◆ 蓄电池使用寿命：3-5年；◆ 太阳能电池板使用寿命：10年以上。
杆塔倾斜在线监测系统
杆塔倾斜在线监测系统系统概述FH-9001杆塔倾斜在线监测系统，利用最新的MEMS传感器技术和无线通信技术，对位于冰灾、雪灾、泥石流、山体滑坡多发区、煤矿采空区等不良地质区域内电线杆塔，进行双向倾斜角度（平行于线路方向和垂直于线路方向）实时监测。
当杆塔倾斜角度超过设定的阈值时，系统能够通过GSM/CDMA/GPRS或3G/4G网络及时将预/告警信息发送给监控中心，提醒线路运行负责人对线路运行状况予以关注并采取相应处置措施。
该系统采用太阳能电池板+蓄电池供电方式，安装方便。
投入运行后，可使运营部门及时掌握杆塔工作情况，以有效防止因杆塔倾斜而引发的事故。
本设备也可应用于桥梁、大坝、建筑物等对象的倾斜监测。
产品特性采用进口双轴MEMS传感器，测量精度高；采用太阳能供电系统供电，安装维护方便；通信方式灵活，支持ZIGBEE/WIFI/GSM/CDMA/GPRS/4G网络；为工业级产品，采用防水金属外壳，适应于各种恶劣气候的环境；系统采用低功耗设计，采用动态电源管理策略以满足节电要求；配备完善的后台软件，具有数据存储、历史数据查询、报表、打印、曲线图绘制等功能，可对杆塔状态进行趋势分析；支持受控采集方式和自动采集方式，可通过后台软件设置采样间隔（5分钟-24小时），支持采样手机进行数据查询和报警接受；满足国家电网公司企业标准《输电线路状态监测装置通用技术规范》（Q/GDW-242-2010）。
技术指标倾角测量范围：双轴±30°（可选±15°、±60°或±90°）；倾角测量误差：≤±0.1°；倾角测量分辨率：±0.01°；工作环境：温度：-40℃～+85℃；相对湿度：≤100％；大气压力：550hPa～1060hPa；防护等级：IP65；工作功耗：≤1W；待机功耗≤0.1W；供电方式：太阳能+蓄电池，输入电压＋12～24V；电池使用寿命：≥3年，无外部充电时最多可连续供电30天以上；重量：≈3kg；(不包含蓄电池)适用对象：10KV~500KV输电线、通信铁塔、广告牌、塔吊、建筑物等。
杆塔倾斜在线监测的应用研究
图 ２ 监测信息通过 Ｇ Ｓ Ｍ传输网络结 构图
２ 杆 塔倾斜在线监测存在 的 问题
山西电网杆塔倾斜在线监测系统的应用 ，对 山 西电网的状态检修起到了较大的作用 ，但在运行过 程 中还存在一些 问题 ，影 响了接收数据 的准确性 、 可靠性和及时ｌ 生，也影响了状态评价。
２ ． １ 电源 故 障影 响数据 采 集与传 输 的可 兼性
１ 山西 电网杆塔倾斜在线监测情况
山西 作 为试 点 ，在 ２ ０ １ ０年 已经建 立 了 “ 两 级 部 署 、三级 应用 ” 的统一在 线监 测 系统 。 目前 接 入 该 系统 的输 电监 测装 置有 １ ０ ６ 套 。其 中 ，杆 塔倾 斜 类 型 的监 测 装 置 占到 总数 的 ６ １ ． ３ ２ ％，有 ６ ５套 ，这 主要是 由山西采 空 区较多 的地 质特 点决 定 的 。在 线 监 测 系统 中 ，杆 塔倾 斜监测 主要 是 通过 传感 器实 时
往 往 得不 到有 效利用 。
２ ． ５ 一体 化 运 作 机 制 职 责 不够 明确 影 响 数 据 采 集 的及 时性
④ 昌 昌ｉ
Ｌ 一 、 Ｉ 内 网 机 主 站 系 统Ｉ
甸
Ｌ一一一 一
Ｍ发送短信
输 电状 态监 测 系统是 一个 包括 监测 装 置 、通 讯
网络 、计算机转发或服务系统等在 内的庞大系统。
方面的研究工作 ； 姜 敏（ １ ９ ７ ４ 一） ， 男， 山东潍坊人 ，１ ９ ９ ６年毕业于西北工
⑤
业大学电气技术专 业 ， 高级工程师 ， 从事设备状 态信息
方面的研究工作 ； 刘 宏（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 山西 临县人 ， ２ ０ １ ２年毕业于ห้องสมุดไป่ตู้北 电
输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
度，测量参数范围为：一 ３ Ｏ 度～＋ ３ Ｏ 度，分辨
率０ ． ０ ０ ２ 度 ，单极５ 伏 供 电，功耗约为 ６ 毫 安。 其他 关 于倾斜 监 测 的系统 设计 下 文将 予 以详 述。 ４ ． 杆塔 倾斜监测 系统硬 件总体构 架 这 里 所 述 的 硬 件 是 指 前 端 数 据 采 集 部 分 、前端 数 据处 理 部分和 数据 传输 部 分 。 由 于 杆塔倾 斜 传感 器 的安装 位 置都 是位 于杆 塔 顶部 ，因此 需要使 用无线 通信手 段 ，选 用Ｇ Ｓ Ｍ 通 信方 式 ，减 少空 间距 离带 来 的干扰 。但 由 于 输 电线路 上 的杆塔 数 量庞 大 ，为每 个杆 塔 都配 置相应 的Ｇ Ｓ Ｍ 模 块将 极大 的增 加成本 。为 降 低成 本但 又 不影 响实 际功 能 的前提 下 ，采 用Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 短 距 离无 线数 据传 输技 术 。Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 是 基于 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ 无 线标 准 研制 开发 的有 关 组 网 、安 全 和应 用软 件方 面 的通 信技 术 ， 具 有模 块功 耗 低 、简单 易用 、 成本 低 、通信 可 靠 稳 定等 特 点 ， 可 满 足 杆 塔 间 的通 信 需 要 。杆 塔之 间 采用 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 通 信 ，而 杆塔 和控 制 室之 间采用Ｇ Ｓ Ｍ 通信 ，以达 到降低成 本 的 目 的。系统硬 件总体 构架如 图１ 所示 ：
１ ． 概述
器 等；
电 网 安 全 运 行 是 社 会 正 常运 转 的 重 要 保 障 ，一 旦 出现 电 网事 故 ， 将对 工 农 业 生 产 、居 民生 活造 成极 大 的影 响 。在各 类 电网 安 全事 故 中， 多数 都和输 电线路 的倒 塔 、断 线 等有 关 。输 电杆塔 倾斜 的成 因很 多 ，除 了 大 风 、洪 水 、地 质 灾 害 外 ， 还 和 施 工 质 量 不 过 关 、地 基 不均 匀沉 降 、 甚 至 是 意 外 冲 撞 等 ，都 可能 导致 杆塔 的倾 斜 。 由于输 电 网 络 覆 盖范 围极广 ，而且 数量 众 多 的输 电线路 杆 塔位 于 城市 周边 周边 、 山地 、河流 等 自然 环 境 更为 复杂 的 区域 ，靠人 力来 完成 对 数量 庞 大 的输 电线 路杆 塔 、线路 的巡 检 工作 效率 低 下 ，因 此有 必要 建立 起成 套输 电设备 的在 线 监 测 ，重点 针对 输 电线 路杆塔 的工况 进行 监测 ，对 杆塔 正 常工作 关 系密 切 的倾斜 、震 动 、覆冰 等工 况进 行在 线 监测 ，为 输 电线路 的安 全运 行提 供 帮助 。本 文将 针对 输 电杆塔 运 行 工况 中 的倾斜 在 线监 测为 对 象来展 开研 究。 ２ ． 输电线 路杆塔监 测概况 输 电线 路 杆 塔 监 测 ， 从 原 理 上 是 通 过 在输 电杆 塔 以及 其他 附属 电力 设备 上 安装传 感器 来获 取杆 塔 运行 工况 状态 ，通 过对 这 些 监测 量 的整合 分 析 ，来对 输 电杆塔 的运 行 工 况 、潜在 故障 、安全等 级等进行评 估 。 发达 国家对 输 电设备 工况 的在 线 监测 开 展得 比较 早 ，建 成 的监测 系统 也 较为 完善 。 国 内在这 方 面 的工作 一般 都是 在 事故 发生 后 才进 行检 修 ，定 期检 修和 在线 状 态监 测还 处 于 探 索 阶 段 。尤 其 是 针 对 输 电 线路 杆塔 的 状态 在 线监 测 ，是在 ２ ０ ０ ８ 年 南方 冰冻 灾害 后 才 引起 了足 够 的重视 ，并通过 国内一 些 电力 研 究机 构努 力 ， 已经 取得 了初 步 成果 ，在 部 分 电 网建立 了泄 露 电流监 测 系统 、输 电容 量 监测 系 统 、视频 远程 监控 系 统等 在线 监测 系 统。 ３ ． 输 电杆塔 状态监测 系统组成 从监 测数据 的 完整 性角 度看 ，对 输 电杆 塔 的状 态 监测 需要 对杆 塔受 迫振 动 、倾斜 状 况 、杆 塔周 围 气象 数据 、 电缆温 度 、塔基 应 力 应变 等 数据 进行 全方 位 的监测 。而 这 些监 测 数据 的 获取 ，都 需要 在杆 塔或 其 附属 设备 上 加装 传 感器 ，并 在输 电杆 塔监 测 区域 安装 现 场 中心 基站 ，各 类监 测数 据通 过通 信模 块 将 数据 汇 总并传 输 至 电网监 控 中心 ，通过 在 各 类 专业 分析 软件 来评 估监 测数 据 ，寻 找可 能 存在 的 安全 隐患 ， 并进行 预 警， 从而保 障 电力系统 的安全运行 。 从系 统组 成 的角度 看 ，监测 系 统 由如 下 部 分几个层 次构成 ： ① 传 感器 层含 塔 身倾斜 传 感器 、塔 基 电 阻应变 片 、塔 身震 动传 感 器 、塔身 气： ③ 无线传 输层 ； ④ 现场 区域中心 基站 ： ⑤ 电网监 控中心 客户端 。 鉴于 本文 的研 究对 象 为输 电杆 塔 的倾斜 监 测 ， 因此这 里 只对杆 塔 倾斜传 感 器 的安 装 布 置 参数 做必 要说 明：传 感器 型号 为 高精 度 双 轴倾 角传感 器Ｓ Ｃ Ａ Ｉ Ｏ Ｏ Ｔ ，将倾 斜传 感器安 装 在 杆 塔顶 部 ， 当塔 身 发生 倾斜 时将 导致 传 感 器输 出信 号 的改变 ，从而 获取 杆塔 的倾 斜 角
智慧杆塔倾斜监控技术的应用
第4期2024年2月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.4February,2024作者简介:张祺伟(1987 ),男,工程师,学士;研究方向:通信网络安全㊂智慧杆塔倾斜监控技术的应用张祺伟(中国铁塔股份有限公司太原市分公司,山西太原030000)摘要:杆塔是通信业务开展的重要基础之一㊂杆塔通常的设计使用寿命在50年㊂杆塔周边地质发生的复杂变化极易影响杆塔固定的稳定性,从而造成杆塔的倾斜,进而威胁通信网络的安全㊂因此,为了很好保障杆塔安全稳定运行,文章将智能倾斜监测技术运用于杆塔的倾斜监测中㊂此技术可有效实现管理人员对杆塔状态进行实时动态远程监测㊂通过实时掌握通信杆塔及通信网络的运行状态,管理人员可提早发现并处理故障隐患,进而充分保障通信网络的运行安全㊂关键词:杆塔;通信业务;智能;倾斜监测;动态监测中图分类号:TN914㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀通信杆塔是提供通信服务的重要硬件基础㊂随着信号杆塔建设的加速和市场经济的推进,通信杆塔的数量已经突破百万㊂杆塔倾斜轻则导致通信系统的中断,重则会对周边人员产生人身伤害㊂因此,杆塔倾斜是通信运维重要排查的潜在风险之一㊂我国通信技术呈现跨越式发展㊂一方面:5G 技术㊁共享技术等应用迫使通信杆塔的载荷大幅提升;另一方面:杆塔周边存在较多影响杆塔稳定的因素,气候条件对杆塔混凝土基座产生较大影响,风载荷加剧了杆塔的疲劳,影响杆塔与地面基座连接螺栓的紧固性[1]㊂因此,在通信杆塔的使用过程中,随着使用年限的不断增长,杆塔本身具有倾斜风险㊂传统的杆塔维护主要采用人工巡检的方式㊂随着通信基站的几何倍数增加,人工运维的周期性与时效性无法得到有效保障[2]㊂此外,有些杆塔处于山区等偏远地区,其杆塔运维更是存在较大困难㊂因此,传统的人工巡检模式显然无法适应现代通信维保的相关要求㊂随着智能化技术的深入使用,通信杆塔的智能化维保将会成为未来的重要发展方向㊂为此,智能化的杆塔倾斜监测技术的应用可以大幅提升杆塔倾斜的监测效率,提升其监测效率与准确性,确保通信基站使用的安全性,进而有效保障我国通信事业的健康发展㊂1㊀通信杆塔倾斜的要素分析㊀㊀通信杆塔的安装形式较为灵活,其主要根据信号辐射范围㊁配置用户数量以及安装环境等进行通信杆塔的综合配置[3]㊂目前,杆塔在安装过程中,主要采用自立式和拉线塔2种形式㊂自立式杆塔与拉线塔均需要在地面安装相应固定底座㊂固定底座通常采用混凝土结构进行底座浇筑㊂自立式杆塔需要较大的固定安装底座㊂拉线塔采用中心底座加四周线杆固定的形式进行杆塔固定㊂因此,混凝土底座的应力强度设计主要从以下3个方面进行分析㊂(1)环境要素:设计人员要充分考虑到随着使用时间的增长,周边地质(例如土壤的酸碱性以及湿度等因素)对混凝土结构产生的环境侵蚀进而造成的地基强度衰减㊁焊缝开裂㊁钢材锈蚀和破损等问题㊂(2)气候条件:温度㊁湿度㊁风量等因素都会引发杆塔的倾斜,通过微小的量变产生最终的质变㊂(3)风荷载:除去不可抗力因素之外,大风对杆塔的影响较为明显㊂为了确保杆塔的使用安全,在进行源头设计时,设计人员应当及时明确杆塔使用区域的风力情况,及时做好相应的杆塔基础设计,确保杆塔长时间使用的安全性㊂以上3个要素是杆塔倾斜常见的原因㊂因此,在进行巡检时,运维人员可采用专用倾斜测量设备/传感器进行杆塔倾斜情况的判断㊂运维人员使用较为费时费力,其携带也较为不便,通常只做定期测量㊂此外,有些区域较为特殊,运维人员没有良好的测量区域开展测量工作,测量结果误差较大㊂此外,某些重要基站尽管已经做了杆塔倾斜监测,但其技术主要依托有线网络㊂在前期的建设中,施工人员需要进行大量的布线工作,较为费时费力㊂此外,当通信基站监测点需要进行调整时,其点位调整较为困难㊂因此,针对当前的杆塔倾斜的测量,管理人员需要采用新技术进行管理模式创新㊂2㊀智能杆塔倾斜监测技术分析㊀㊀智能杆塔倾斜监测技术系统主要包括数据采集单元㊁数据传输单元㊁数据分析处理单元㊂2.1㊀数据采集单元㊀㊀本系统在进行数据采集时主要采用一体化式的监控装置㊂本装置通过专用处理芯片,实现了杆塔横轴与纵轴倾斜度采集,可将采集得到的电信号通过集中控制系统转换为数字信号㊂该一体化数据采集单元集成了多种功能,包括测量横轴㊁纵轴的倾斜度传感器㊁影像采集装置㊁可再生能源供电等功能㊂其中,测量倾斜度的传感器针对杆塔的垂直度进行测量㊂当产生较大的倾斜角度时,此种情况说明杆塔存在倾覆的风险㊂影像采集装置主要可对周边环境进行扫描,对于可能对杆塔造成风险的区域做出风险预警,提醒工作人员进行风险确认㊂考虑到本系统能耗较低的情况,设计人员可通过采用 光伏板+蓄电池 的模式实现本系统的全天无外市电供电㊂2.2㊀数据传输单元㊀㊀在进行数据传输时,智能监测系统完全打破了各监测站点 信息孤岛现象 ㊂通过物联网技术的应用,各监测站点数据通过3G /4G /5G 网络实现了数据的远程发送功能㊂通过专用的远程通信模块的加装,各通信基站被纳入大网络内㊂运维人员无须去往基站,便可实时获取各基站的运行状态数据㊂2.3㊀数据处理分析单元㊀㊀远程传输的数据通过专用的后台软件进行直观展示㊂后台进行相关监测数据的存储㊁监视㊁分析㊁报警㊂监控系统智能化程度高㊂管理人员可通过监控系统及时掌控现场情况,其数据通信网络拓扑如图1所示㊂图1㊀智能杆塔监测系统的通信网络拓扑3㊀智能杆塔监测系统的应用分析㊀㊀通过可视化监控界面,管理人员可直观实现杆塔倾斜角度的顺线方向与横向方向的集中监测㊂如图2所示,在正常角度范围内的杆塔呈现蓝色状态㊂当倾斜角度超出设定值时,杆塔的颜色变为红色㊂此时,监控系统提示操作人员杆塔在顺线/横向方向存在故障㊂管理人员告知运维人员杆塔故障的原因并及时排查故障㊂此种管理模式可有效避免杆塔隐患从 小故障 变为 大事故 ㊂此外,所有杆塔的监测数据全部可以通过曲线的形式以历史数据的形式呈现㊂从历史曲线的走势中,管理人员可清楚获取杆塔的运行状态信息㊂在监测杆塔倾斜的过程中,管理人员需要针对的杆塔所在使用环境中可能威胁到杆塔正常运行的潜在风险要素进行识别,及早干预,避免潜在事故的发生㊂当系统自动监测到危险源时,监控系统会自动用红框进行危险源标注,将该危险源信息及时通过移动通信系统传输到管理人员进行信息报警,运维人员进行故障排除㊂该系统可将高清拍摄照片回传至监控中心,尤其是针对可能存在的通信器材被盗而引发通信事故㊂综上所述,通过采用全面可视化+数字化的监视模式,管理人员针对杆塔倾斜现象实现了全角度㊁无死角的监测㊂此举有力保障了杆塔的平稳运行㊂图2㊀杆塔集中监测示意4 结语㊀㊀杆塔作为移动通信设备的重要承载者,其安全性至关重要㊂传统的杆塔倾斜监测方式较为陈旧,杆塔监测效率较低㊂本文通过将智能监测系统引入杆塔倾斜的管理,其有效实现了杆塔监测的集中区域化智能监测㊂此种模式大幅提升了杆塔的管理效率,为后续杆塔相关运维提供了有益参考㊂参考文献[1]王佳伟.低成本㊁低功耗杆塔倾角监测仪设计㊀㊀[D].太原:太原理工大学,2024.[2]白婷,赵新华,黄定卫,等.杆塔倾角监测与报警系统的设计[J].计算机测量与控制,2013(1): 10-13.[3]曹丽琴,王琪,黄堃,等.基于微机电系统传感器的杆塔倾斜度无线监测系统[J].科学技术与工程, 2021(2):616-622.(编辑㊀王永超)Application of intelligent tower monitoring technologyZhang QiweiShanxi Postal and Telecommunications Construction Engineering Taiyuan030000 ChinaAbstract Tower is one of the important foundations for the development of communication services.The typical design service life of a tower is50years.The complex geological changes that occur around the tower can easily affect the stability of the tower s fixation causing the tower to tilt and posing a threat to the security of the communication network.Therefore in order to ensure the safe and stable operation of the tower this article applies intelligent tilt monitoring technology to the tilt monitoring of the tower.This technology can effectively achieve real-time dynamic remote monitoring of the tower status by management personnel.By mastering the real-time operation status of communication towers and communication networks in real time management personnel can detect and handle potential faults in advance thereby fully ensuring the safe operation of the communication network.Key words tower communication service intelligence tilt monitoring dynamic monitoring。
杆塔倾斜在线监测系统可行性研究报告
杆塔倾斜在线监测系统可行性研究报告邯郸奥瑞电子科技公司目录一、项目的必要性 (1)二、国内外技术现状 (1)三、主要内容 (3)四、项目预期达到的技术、经济指标 (6)五、项目可行性分析 (8)六、项目技术特点 (11)一、项目的必要性我国地理分布广泛，地质条件复杂多样，输电线路又基本上都采用架空线路，由于线路架设在空中，需要承受自重、风力、暴雨和冰雪等机械力的作用和风沙等有害气体的侵蚀，运行条件十分恶劣。
当输电线路经过煤炭开采区、软土质地区、山坡地、沙漠地带、河床地带等不良地质区时，在自然环境和外界条件的作用下，杆塔基础时常会发生滑移、倾斜、沉降、开裂等现象，从而引起杆塔的变形、杆塔倾斜、甚至倒塔断线。
杆塔倾斜将造成杆塔导地线的不平衡受力，引起杆塔受力发生变化，造成电气安全距离不够，影响线路正常运行。
倒塔断线将使供电线路陷于瘫痪，严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。
在杆塔倾斜现象发生发展的初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小的变化。
目前迫切需要使用智能化的数据监测装置对输电线路杆塔倾斜进行在线监测与故障诊断，及早发现隐患，及时排除故障，以提高输电线路运行的可靠性。
杆塔倾斜监测可以实时监测杆塔倾斜情况，及时了解运行杆塔的安全、可靠状况，根据倾斜监测数据发展趋势，对超标杆塔倾斜状况及时进行多种方式预报警，指导检修和维护，提醒运行维护人员加固地基，防止倒塔事故发生。
二、国内外技术现状随着电网建设的加速和市场经济的推进, 电力企业为避免由定期预防性试验及定期检修对设备检修“过渡”或“漏失”而引起的运行可靠性降低和经济损失, 迫切需要以输变电设备状态在线监测与诊断技术为基础的状态维修, 以预防和减少事故的发生, 提高电力系统的安全性、可靠性、稳定性。
国外较早开展了输电线路在线监测技术的研究, 美国最早开展以在线监测为前期的状态检修工作, 日本也是从20 世纪80 年代开始对电力设备实施以状态分析和在线监测为基础的状态检修, 而欧洲很多国家也采用状态检修来提高检修效率。
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输电线路杆塔倾斜在线监测研究及应用
【摘要】本文探讨了输电线路杆塔倾斜监测问题，从监测系统的组成，硬件系统的构造设计等角度，探讨了监测系统的组成，以及相关的硬件选型等。
重点针对输电线路杆塔在线监测系统的总体构架、前端数据处理部分硬件设计选型，数据传输部分的硬件设计选型进行了研究。
【关键词】输电线路;杆塔;倾斜在线监测
1.概述
电网安全运行是社会正常运转的重要保障，一旦出现电网事故，将对工农业生产、居民生活造成极大的影响。
在各类电网安全事故中，多数都和输电线路的倒塔、断线等有关。
输电杆塔倾斜的成因很多，除了大风、洪水、地质灾害外，还和施工质量不过关、地基不均匀沉降、甚至是意外冲撞等，都可能导致杆塔的倾斜。
由于输电网络覆盖范围极广，而且数量众多的输电线路杆塔位于城市周边周边、山地、河流等自然环境更为复杂的区域，靠人力来完成对数量庞大的输电线路杆塔、线路的巡检工作效率低下，因此有必要建立起成套输电设备的在线监测，重点针对输电线路杆塔的工况进行监测，对杆塔正常工作关系密切的倾斜、震动、覆冰等工况进行在线监测，为输电线路的安全运行提供帮助。
本文将针对输电杆塔运行工况中的倾斜在线监测为对象来展开研究。
2.输电线路杆塔监测概况
输电线路杆塔监测，从原理上是通过在输电杆塔以及其他附属电力设备上安装传感器来获取杆塔运行工况状态，通过对这些监测量的整合分析，来对输电杆塔的运行工况、潜在故障、安全等级等进行评估。
发达国家对输电设备工况的在线监测开展得比较早，建成的监测系统也较为完善。
国内在这方面的工作一般都是在事故发生后才进行检修，定期检修和在线状态监测还处于探索阶段。
尤其是针对输电线路杆塔的状态在线监测，是在2008年南方冰冻灾害后才引起了足够的重视，并通过国内一些电力研究机构努力，已经取得了初步成果，在部分电网建立了泄露电流监测系统、输电容量监测系统、视频远程监控系统等在线监测系统。
3.输电杆塔状态监测系统组成
从监测数据的完整性角度看，对输电杆塔的状态监测需要对杆塔受迫振动、倾斜状况、杆塔周围气象数据、电缆温度、塔基应力应变等数据进行全方位的监测。
而这些监测数据的获取，都需要在杆塔或其附属设备上加装传感器，并在输电杆塔监测区域安装现场中心基站，各类监测数据通过通信模块将数据汇总并传输至电网监控中心，通过在各类专业分析软件来评估监测数据，寻找可能存在的安全隐患，并进行预警，从而保障电力系统的安全运行。
从系统组成的角度看，监测系统由如下部分几个层次构成：
①传感器层含塔身倾斜传感器、塔基电阻应变片、塔身震动传感器、塔身气象传感器等;
②数据采集层数据采集卡板;
③无线传输层;
④现场区域中心基站;
⑤电网监控中心客户端。
鉴于本文的研究对象为输电杆塔的倾斜监测，因此这里只对杆塔倾斜传感器的安装布置参数做必要说明：传感器型号为高精度双轴倾角传感器SCA100T，将倾斜传感器安装在杆塔顶部，当塔身发生倾斜时将导致传感器输出信号的改变，从而获取杆塔的倾斜角度，测量参数范围为：-30度～+30度，分辨率0.002度，单极5伏供电，功耗约为6毫安。
其他关于倾斜监测的系统设计下文将予以详述。
4.杆塔倾斜监测系统硬件总体构架
这里所述的硬件是指前端数据采集部分、前端数据处理部分和数据传输部分。
由于杆塔倾斜传感器的安装位置都是位于杆塔顶部，因此需要使用无线通信手段，选用GSM通信方式，减少空间距离带来的干扰。
但由于输电线路上的杆塔数量庞大，为每个杆塔都配置相应的GSM模块将极大的增加成本。
为降低成本但又不影响实际功能的前提下，采用Zigbee短距离无线数据传输技术。
Zigbee 是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术，具有模块功耗低、简单易用、成本低、通信可靠稳定等特点，可满足杆塔间的通信需要。
杆塔之间采用Zigbee通信，而杆塔和控制室之间采用GSM通信，以达到降低成本的目的。
系统硬件总体构架如图1所示：
图1 硬件系统总体构架示意图
5.前端数据处理部分硬件系统设计
前端数据处理部分是通过对集到得数据通过模拟电路进行处理，这里需要分为主站和从站两类。
主站的硬件组成分为采集部分、转接部分、数据处理和传输部分。
其中采集部分包含：温度传感器、倾角传感器、拉力传感器和风速传感器，转接部分包括传感器转换和数据转换两类，数据处理包括RTC、看门狗、模拟基准等，传输部分则包括了Zigbee模块和GSM模块。
从站的硬件构成包括采集部分、数据处理部分和传输部分。
其中采集部分包括倾角传感器和数据转换模块，数据处理部分和主站类似，传输部分则只包含了Zigbee模块，无GSM模块。
在硬件型号选择方面，系统核心处理器选用8位单片机Atmega64，看门狗选用MAX706芯片，RTC芯片选用飞利浦PCF8583。
6.数据传输部分的硬件设计
数据传输部分的工作是将前端采集到的监测信息通过Zigbee输出给主站，再由主站通过单片机发送给GSM，GSM再将信息发送给中控室GSM接收模块。
因此这部分主要是Zigbee和GSM的选型及组网配置。
Zigbee技术本质上是自组网模块技术，通过重新寻找通信对象来对原有网络进行刷新。
在本部分的硬件选型时，选用JN5139模块（Jennic公司生产），在主站和从站上都选用该型号的模块，只需在配置时区分主站和从站即可。
JN5139模块具有标准的TTL接口，满足即插即用的便利性，对不同拓扑形状的网络适应性好，且具有数据传输速率快，灵敏度高等优点。
GSM模块采用嵌入式短信收发模块F2202，无需编码转换，即插即用型号，波特率设置方便。
7.监测系统的试运行
在硬件设计的基础上，通过编制相应的数据处理软件，以可视化方式实现对各类监测数据的展示，展示界面如图2所示。
图2 监测系统运行界面
在系统投入试运行之前，经过了实验室模拟运行阶段，调试存在的问题并进行修正。
在投入室外试运行时，应用了GSM卡接受和和传输数据，并将数据在电脑上展示，结果表明该设计方式能够及时的获取输电线路杆塔实时运行状态数据，满足监测需要。
8.小结
输电线路杆塔状态在线监测对于保障输电线路的安全运行关系重大，在本文所述监测系统设计的基础上，还应当进行如下方面的深化：首先是研究数据处理过程中的预警功能，因为现有的监测系统只能被动的给出各杆塔的实时运行数据，还不具备异常数据自动识别和预警功能，因此应当在系统中进一步加入预警功能，以便在监测到杆塔倾斜数据发射管异常后进行报警;其次是研究提高监测系统的抗干扰能力，因杆塔所数量众多，监测传感器运行环境复杂，为了提高监测的实时性和准确性，还应研究更为耐久可靠的硬件设备，以便减少在恶劣条件下监测数据异常的发生几率。
参考文献
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