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一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及于電力輸送工程領(lǐng)域，可監(jiān)測位于不良地質(zhì)區(qū)域輸電線路塔架的傾斜、下沉和水平位移。解決了目前輸電線路塔架傾斜檢測裝置無法真實(shí)測量塔架傾斜角度以及不能測量塔架下沉和水平移位值的技術(shù)問題。一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置，包括基準(zhǔn)站和移動(dòng)站；所述移動(dòng)站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一GNSS衛(wèi)星接收板和第二GNSS衛(wèi)星接收板、與兩個(gè)GNSS衛(wèi)星接收板的信號(hào)輸出端相連接的第二數(shù)傳電臺(tái)和移動(dòng)站管理電路；移動(dòng)站管理電路連接有第二GSM裝置；兩個(gè)GNSS衛(wèi)星接收板信號(hào)輸入端都連接有安裝在輸電線路塔架上的移動(dòng)站定位天線和移動(dòng)站測向天線。本發(fā)明可以測量塔架基礎(chǔ)的不均勻沉降和塔架的根開變化，提高了測量精度。
【專利說明】—種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及于電力輸送工程領(lǐng)域，可監(jiān)測位于不良地質(zhì)區(qū)域輸電線路塔架的傾斜、下沉和水平位移。

【背景技術(shù)】
[0002]超高壓和特高壓輸電線路是電能輸送的大通道，它的安全運(yùn)行對(duì)國家安全、國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和社會(huì)穩(wěn)定至關(guān)重要。在輸電線路勘察設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)部門對(duì)線路的路徑及塔架的選址都會(huì)精心選址，但由于各種自然原因和人為因素和經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件必然使得部分輸電線路塔架將位于地質(zhì)不良的區(qū)域。位于煤礦采空區(qū)的輸電線路塔架下沉數(shù)米、水平移動(dòng)數(shù)米、塔身傾斜數(shù)度的情況都曾經(jīng)多次在地質(zhì)不穩(wěn)定的地區(qū)發(fā)生過。塔身下沉和順線路傾斜會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線對(duì)地距離下降、絕緣距離不足而發(fā)生導(dǎo)線對(duì)地或?qū)?dǎo)線下方物體放電事故；塔身順線路傾斜還會(huì)導(dǎo)致塔架另一側(cè)導(dǎo)線張力加大，發(fā)生塔身變形甚至拉斷導(dǎo)線等事故。這些事故將對(duì)社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)和人民生活帶來負(fù)面影響。為了監(jiān)測輸電線路塔架下方地質(zhì)變化情況，以前的線路維護(hù)人員需要在塔架附近架設(shè)光學(xué)經(jīng)緯儀來監(jiān)測塔頭順線路和橫線路方向的位移、監(jiān)測導(dǎo)線對(duì)地距離、監(jiān)測塔身變形等狀態(tài)。目前常采用在塔身上方安裝雙軸傾角傳感器作為測量元件研發(fā)的基于GSM通訊方式的輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)了輸電線路桿塔傾斜的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)上報(bào)功能。但是由于塔身本身存在撓度，傾角傳感器的測量值并不是塔身傾斜的實(shí)際角度，而且該裝置不能測量塔架的下沉和水平移位值。隨著我國能源重心的西移和西電東送規(guī)模的擴(kuò)大，原有的監(jiān)測裝置已不能滿足要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決目前輸電線路塔架傾斜檢測裝置無法真實(shí)測量塔架傾斜角度以及不能測量塔架下沉和水平移位值的技術(shù)問題，提供一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置，包括基準(zhǔn)站和移動(dòng)站；所述基準(zhǔn)站包括基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板、分別與基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板兩個(gè)信號(hào)輸出端連接的第一數(shù)傳電臺(tái)和基準(zhǔn)站管理電路；基準(zhǔn)站管理電路連接有第一 GSM裝置；基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板信號(hào)輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線；所述移動(dòng)站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛(wèi)星接收板和第二 GNSS衛(wèi)星接收板、與兩個(gè)GNSS衛(wèi)星接收板的信號(hào)輸出端相連接的第二數(shù)傳電臺(tái)和移動(dòng)站管理電路；移動(dòng)站管理電路連接有第二 GSM裝置；第一 GNSS衛(wèi)星接收板信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動(dòng)站定位天線和第一移動(dòng)站測向天線；第二 GNSS衛(wèi)星接收板信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動(dòng)站定位天線和第二移動(dòng)站測向天線。
[0005]本發(fā)明的工作過程如下:基準(zhǔn)站的BD982電路板(基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板)通過衛(wèi)星接收天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星的定位信息，通過RS232接口電路向第一數(shù)傳電臺(tái)輸出校正信息，第一數(shù)傳電臺(tái)向安裝在輸電線路塔架上的移動(dòng)站接收板發(fā)送RTK校正信息。
[0006]移動(dòng)站采用GNSS接收板和雙頻雙系統(tǒng)衛(wèi)星接收天線接收導(dǎo)航衛(wèi)星的定位信息，通過第二數(shù)傳電臺(tái)接收基準(zhǔn)站發(fā)出的RTK校正信息。每塊移動(dòng)站GNSS接收板上安裝有定位和測向兩個(gè)GNSS接收天線，接收板對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)和RTK校正信息進(jìn)行解算，通過串口 GGA語句輸出定位天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)和海拔高程信息，通過AVR語句輸出測向天線相對(duì)于定位天線的方位角、傾斜角和兩天線間的距離等信息。移動(dòng)站的管理裝置接收GGA和AVR語句并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除RTK校正不良和HXff值不良的信息，將處理過的數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸至后臺(tái)計(jì)算機(jī)。
[0007]所述的RTK技術(shù)(Real Time Kinematic)即載波相位差分技術(shù),將基準(zhǔn)站接收的載波相位發(fā)送給移動(dòng)站，并與移動(dòng)站接收的SNSS衛(wèi)星載波相位求差，然后求解其坐標(biāo)。該方法能實(shí)時(shí)提供移動(dòng)站的三維坐標(biāo)，并能達(dá)到厘米級(jí)的高精度。GSM為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)。
[0008]塔架上4只GNSS接收天線的布置方法如下:第一移動(dòng)站定位天線和第一移動(dòng)站測向天線安裝在塔架的對(duì)角位置，第二移動(dòng)站定位天線和第二移動(dòng)站測向天線安裝在定位天線位于塔架的對(duì)角位置。天線布置平面如圖一所示；天線布置的立體結(jié)構(gòu)如圖二所示。
[0009]本發(fā)明利用兩塊具有測向功能的高精度GNSS衛(wèi)星接收板和在塔架4條塔腳上安裝的具有多路徑抑制功能的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)接收天線、數(shù)傳電臺(tái)、GSM通訊裝置和設(shè)立RTK校正基準(zhǔn)站的方法，解決了以前輸電線路塔架狀態(tài)監(jiān)測裝置不能解決的問題，實(shí)現(xiàn)了輸電線路塔架傾斜、下沉、水平移位、塔架基礎(chǔ)不均勻沉降和跟開變化的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。與現(xiàn)有技術(shù)塔架傾斜監(jiān)測裝置和基于GNSS差分定位原理的兩天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平位移監(jiān)測裝置相比，本發(fā)明不僅可以測量輸電線路塔架的傾斜方向和傾斜角度、水平位移的距離及塔架高程的變化，還可以測量塔架基礎(chǔ)的不均勻沉降和塔架的根開變化，增加了生產(chǎn)現(xiàn)場需要的監(jiān)測內(nèi)容、提高了測量精度，為電力輸送、現(xiàn)場搶修提供了更多的現(xiàn)場信息，同時(shí)對(duì)于減輕巡線及監(jiān)測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量也有較大的積極意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1本發(fā)明移動(dòng)站天線布置平面示意圖一。
[0011]圖2本發(fā)明移動(dòng)站天線布置立體示意圖二。
[0012]圖3移動(dòng)站的結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0013]圖4移動(dòng)站的結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0014]圖5本發(fā)明基準(zhǔn)站結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖6管理電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]1-基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板，2-第一數(shù)傳電臺(tái)，3_基準(zhǔn)站管理電路，4_第一 GSM裝置，5-基準(zhǔn)站定位天線，6-第一 GNSS衛(wèi)星接收板，7-第一 GNSS衛(wèi)星接收板，8-第二數(shù)傳電臺(tái)，9-移動(dòng)站管理電路，10-第二 GSM裝置，11-第一移動(dòng)站定位天線，12-第一移動(dòng)站測向天線，13-第二移動(dòng)站定位天線，14-第二移動(dòng)站測向天線，15-RS232接口電路，16-切換電路。

【具體實(shí)施方式】
[0017]一種四天線的輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置，包括基準(zhǔn)站和移動(dòng)站；所述基準(zhǔn)站包括基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板1、分別與基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板I兩個(gè)信號(hào)輸出端連接的第一數(shù)傳電臺(tái)2和基準(zhǔn)站管理電路3 ;基準(zhǔn)站管理電路3連接有第一 GSM裝置4 ；基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板I信號(hào)輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線5 ;所述移動(dòng)站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛(wèi)星接收板6和第二 GNSS衛(wèi)星接收板7、與兩個(gè)GNSS衛(wèi)星接收板的信號(hào)輸出端相連接的第二數(shù)傳電臺(tái)8和移動(dòng)站管理電路9 ;移動(dòng)站管理電路9連接有第二 GSM裝置10 ;第一 GNSS衛(wèi)星接收板6信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動(dòng)站定位天線11和第一移動(dòng)站測向天線12 ;第二 GNSS衛(wèi)星接收板7信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動(dòng)站定位天線13和第二移動(dòng)站測向天線14。
[0018]兩個(gè)GNSS接收板均通過一個(gè)RS232接口電路15以及一個(gè)切換電路16與移動(dòng)站管路電路9相連接；第二 GSM裝置10的串口端也通過RS232接口電路15與移動(dòng)站管路電路9串口端相連接。
[0019]實(shí)際應(yīng)用中，移動(dòng)站管理電路3和基準(zhǔn)站管理電路9結(jié)構(gòu)基本相同(如圖6所示)，均包括微控制器、太陽能電池板、鋰電池組、鋰電池電壓檢測電路、充電電流檢測電路、串行接口電路(移動(dòng)站為串行信息選擇電路)和鍵盤電路；微控制器均通過鍵盤電路連接有鍵盤；鋰電池電壓檢測電路和充電電流檢測電路共同連接有模擬開關(guān)，模擬開關(guān)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微控制器相連接；太陽能電池板通過充電控制電路與鋰電池組相連接，鋰電池組經(jīng)過穩(wěn)壓電源向微控制器供電；穩(wěn)壓電源與微控制器之間連接有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路；實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路的中斷引腳通過復(fù)位電路向微控制器發(fā)復(fù)位信息；微控制器的數(shù)據(jù)總線上連接有字符型IXD顯示器；基準(zhǔn)站管理電路3的微控制器的兩個(gè)串口端通過串行接口電路(RS232接口電路)分別與第一 GSM裝置4 (用于向主臺(tái)發(fā)送基準(zhǔn)站相關(guān)信息)以及基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板I相連接(用于接收GNSS接收板輸出的時(shí)鐘信息);基準(zhǔn)站管理電路3的鋰電池組分別通過GNSS供電開關(guān)、數(shù)傳電臺(tái)供電開關(guān)和GSM供電開關(guān)與基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板1、第一數(shù)傳電臺(tái)2和第一 GSM裝置4相連接；移動(dòng)站管理電路9的微控制器的兩個(gè)串口端通過串行信息選擇電路(包括RS232接口電路和切換電路)分別與第二 GSM裝置10 (用于發(fā)送兩天線的狀態(tài)信息及裝置的相關(guān)信息)、第一 GNSS衛(wèi)星接收板6以及第二 GNSS衛(wèi)星接收板7相連接(接收GGA數(shù)據(jù)和AVR數(shù)據(jù))；鋰電池組分別通過第一 GNSS供電開關(guān)、第二 GNSS供電開關(guān)、數(shù)傳電臺(tái)供電開關(guān)和GSM供電開關(guān)與第一 GNSS衛(wèi)星接收板6、第二 GNSS衛(wèi)星接收板7、第二數(shù)傳電臺(tái)8和第二 GSM裝置10相連接。
[0020]數(shù)傳電臺(tái)采用日精ND258G數(shù)傳電臺(tái)。其接口速率、空中速率和發(fā)射功率等可編程。本發(fā)明使用的接口速率為9600bit/S，空中速率為4800bit/S，數(shù)傳電臺(tái)的發(fā)射功率根據(jù)現(xiàn)場情況在1-5W范圍內(nèi)調(diào)整?；鶞?zhǔn)站和移動(dòng)站的GNSS接收板均采用Trible公司生產(chǎn)的 BD982。
[0021]GNSS接收天線采用具有多路徑抑制功能的雙頻、雙系統(tǒng)導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)接收天線?；鶞?zhǔn)站安裝在距移動(dòng)站距離小于5千米、地質(zhì)條件好、電磁環(huán)境好、GNSS信號(hào)接收條件好的區(qū)域。定位天線的安裝位置要低于測向天線，且安裝在桿塔對(duì)角線的主材上。
【權(quán)利要求】
1.一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置，其特征在于，包括基準(zhǔn)站和移動(dòng)站；所述基準(zhǔn)站包括基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板(I )、分別與基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板(I)兩個(gè)信號(hào)輸出端連接的第一數(shù)傳電臺(tái)(2)和基準(zhǔn)站管理電路(3);基準(zhǔn)站管理電路(3)連接有第一 GSM裝置(4);基準(zhǔn)GNSS衛(wèi)星接收板(I)信號(hào)輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線(5);所述移動(dòng)站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛(wèi)星接收板(6)和第二 GNSS衛(wèi)星接收板(7)、與兩個(gè)GNSS衛(wèi)星接收板的信號(hào)輸出端相連接的第二數(shù)傳電臺(tái)(8)和移動(dòng)站管理電路(9);移動(dòng)站管理電路(9)連接有第二 GSM裝置(10);第一 GNSS衛(wèi)星接收板(6)信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動(dòng)站定位天線(11)和第一移動(dòng)站測向天線(12);第二 GNSS衛(wèi)星接收板(7)信號(hào)輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動(dòng)站定位天線(13)和第二移動(dòng)站測向天線(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置，其特征在于，兩個(gè)GNSS接收板均通過一個(gè)RS232接口電路(15)以及一個(gè)切換電路(16)與移動(dòng)站管路電路(9)相連接；第二 GSM裝置(10)的串口端也通過RS232接口電路(15)與移動(dòng)站管路電路(9)串口端相連接。
【文檔編號(hào)】G01B21/02GK104236526SQ201410530249
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】謝紅五, 葛小軍, 謝力揚(yáng), 石磊, 陳志文, 章超 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司