本發(fā)明輸電線路鐵塔監(jiān)測作業(yè)領(lǐng)域，一種脆弱地質(zhì)環(huán)境下輸電線路桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

輸電電路的鐵塔，在電力工程中起著托舉電力導(dǎo)線并使之保持適當(dāng)對地絕緣距離的作用。在結(jié)構(gòu)工程專業(yè)術(shù)語中，鐵塔也稱之為塔架。依據(jù)結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)，輸電鐵塔可以分為拉線式和自立式兩種。對于拉線式鐵塔，不僅塔身的抗扭性交差，而且一旦鐵塔基礎(chǔ)發(fā)生沉降，則拉線會退出工作，這樣極易造成桿塔傾斜、進(jìn)而結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，出現(xiàn)斷線倒塔的事故。相比之下，自立式輸電鐵塔具有不受地形限制、占地少而且穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。因此，自立式鐵塔在電力系統(tǒng)中得到了廣泛采用。本發(fā)明主要針對自立式鐵塔的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。

傳統(tǒng)的鐵塔狀態(tài)監(jiān)測依靠人工巡線開展。這種方法現(xiàn)在依然保留，但存在工作量大、準(zhǔn)確度低、成本高等問題。后來出現(xiàn)了鐵塔在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，依照被測對象來分，大致可以分為兩種類型。一種是在塔身2/3處和塔頂布置傾斜傳感器，直接測量塔身的傾斜。另一類是在塔身上布置傾斜傳感器、應(yīng)力傳感器、振動傳感器、微氣象傳感器、拉力傳感器、攝像頭等，獲得塔身全面的應(yīng)力、應(yīng)力、外觀和環(huán)境的全部數(shù)據(jù)。傳感器獲取的信息，一般會通過GPRS/GSM/CDMA/3G/4G、WiFi、Zigbee、藍(lán)牙、北斗等無線通信手段或者直接利用電力通信光纜，將數(shù)據(jù)傳回控制中心?？刂浦行牡挠?jì)算機(jī)依據(jù)獲取的信息，分析、判斷桿塔的安全狀態(tài)。這些傳感器和通信裝置，一般通過太陽能、蓄電池、小型風(fēng)力發(fā)電、相線/地線感應(yīng)取電等方式獲取電能。此外，還有一些技術(shù)發(fā)明是從傳感器上入手，如采用特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)去測量桿塔的傾斜角度或者應(yīng)用光纖傳感器取代電阻應(yīng)力片去測量塔架應(yīng)力等。上述這些新技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的人工巡線，極大地提高了桿塔狀態(tài)監(jiān)測的準(zhǔn)確程度，有利于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。但總的來看，現(xiàn)有這些技術(shù)發(fā)明在西南地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了一些問題：

1)以塔身傾斜作為唯一的標(biāo)準(zhǔn)判斷塔架的安全狀態(tài)，在實(shí)際中存在判據(jù)不充分的問題。依照現(xiàn)有技術(shù)，塔架出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，則依據(jù)傾斜角度的大小判斷塔架狀態(tài)的危險(xiǎn)程度。有可能出現(xiàn)這么一種情況：塔基出現(xiàn)均勻的地質(zhì)沉降但沒有造成明顯的鐵塔傾斜。雖然此時依據(jù)傾斜角度指標(biāo)鐵塔是安全的，但塔架的安全系數(shù)已經(jīng)降低，可能難以抵擋外加變化的荷載。因此，僅靠傾斜角度的當(dāng)前檢測數(shù)據(jù)，難以全面反映系統(tǒng)的安全狀態(tài)。

2)對于構(gòu)建了以塔身傾斜、導(dǎo)線拉力、塔材應(yīng)力、攝像頭、微氣象等多源信息融合的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，雖然可以彌補(bǔ)單一傾斜數(shù)據(jù)判據(jù)不充分的弊端，但在實(shí)際應(yīng)用中，限于當(dāng)前的技術(shù)水平和現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，往往出現(xiàn)測量和通信裝置供電難、傳感器故障率高、不同測試數(shù)據(jù)之間相互矛盾、系統(tǒng)可靠性低等情況。尤其是在我國西南山區(qū)，局部微氣象條件惡劣，地形地貌復(fù)雜多變，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，某些復(fù)雜的輸電鐵塔狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用效果不佳。因此，針對山地不良地質(zhì)環(huán)境，對輸電鐵塔狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)一步展開研究極有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種脆弱地質(zhì)環(huán)境下輸電線路桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測裝置及其檢測方法，利用應(yīng)變傳感器的特殊的位置布局，獲得能辨識桿塔狀態(tài)的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到桿塔的在線監(jiān)測目的，起到桿塔不安全的情況下做到及時報(bào)警。

輸電線路桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測裝置，包括至少2個應(yīng)變傳感器，所述應(yīng)變傳感器安裝在塔身與塔基之間的橫隔上，橫隔包括矩形框式的橫隔主材和設(shè)置橫隔主材內(nèi)的橫隔斜材，相鄰橫隔斜材交叉設(shè)置，應(yīng)變傳感器設(shè)置在非同一個橫隔斜材上，2個應(yīng)變傳感器的布置方向的夾角小于180度且大于0度。

輸電鐵塔安全狀態(tài)的變化，源于鐵塔所受荷載的變化。地質(zhì)災(zāi)害會造成鐵塔內(nèi)部應(yīng)力分布和形變，對于塔基遭受地質(zhì)災(zāi)害侵襲的桿塔，塔基地質(zhì)不均勻沉降后會在鐵塔底部橫隔處產(chǎn)生較明顯的塑形變形，這些部位桿材有可能率先達(dá)到屈服極限，即使桿塔的傾角依然在安全范圍內(nèi)。同時，地質(zhì)不均勻沉降對塔體變坡以上的桿件受力影響不大。這個規(guī)律表明，針對地質(zhì)類災(zāi)害侵襲的桿塔狀態(tài)監(jiān)測，應(yīng)力傳感器更適宜布置在塔底橫隔處的桿材上。而橫隔的桿材分為主材和斜材。斜材一般采用Q235鋼，其屈服極限比橫隔主材、鐵塔主材要低很多。在鐵塔受力變化時候，更容易產(chǎn)生形變。同時，在斜材上進(jìn)行點(diǎn)焊、鉆孔布置螺栓也對鐵塔的安全狀態(tài)影響更小。因此，橫隔斜材是傳感器安裝布置的合理位置。上述這些研究成果，如果用于輸電鐵塔在線狀態(tài)監(jiān)測，就可以用比較少的傳感器，構(gòu)建一個更具針對性、更精準(zhǔn)、功耗和通信數(shù)據(jù)量更低的監(jiān)測系統(tǒng)，從而避開現(xiàn)有技術(shù)依賴單一的桿塔傾斜數(shù)據(jù)或者復(fù)雜多源數(shù)據(jù)的弊端。因此，本發(fā)明將應(yīng)變傳感器設(shè)置在非同一個橫隔斜材上，且2個應(yīng)變傳感器的布置方向的夾角小于180度且大于0度。以此可以構(gòu)建一個更具針對性、更精準(zhǔn)、功耗和通信數(shù)據(jù)量更低的監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器可以只使用2個，而傳統(tǒng)的檢測系統(tǒng)需要大量的應(yīng)變傳感器，且應(yīng)變傳感器的位置位于塔身上。

優(yōu)選的，所述應(yīng)變傳感器的數(shù)量為2個，且這2個應(yīng)變傳感器分別設(shè)置在正交設(shè)置的2個橫隔斜材上，2個應(yīng)變傳感器成正交設(shè)置。采用正交設(shè)置2個應(yīng)變傳感器，有利用從兩個方向上采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，國家全面的掌握桿塔的受力情況。

優(yōu)選的，還包括位于塔身2/3處且位于桿塔中心線上的第一雙軸傾斜傳感器，還包括位于桿塔頂端且位于桿塔中心線上的第二雙軸傾斜傳感器。

優(yōu)選的，由于本發(fā)明的在線檢測針對的是輸電線路桿塔，電源供給、設(shè)備故障幾率是一個技術(shù)難題，傳統(tǒng)的技術(shù)直接采用小型風(fēng)能發(fā)電、太能發(fā)電設(shè)備為整個在線檢測設(shè)備供電，且整個檢測設(shè)備處于持續(xù)的工作狀態(tài)，而由于風(fēng)能和太陽能的持續(xù)性能差，無法長時間供電，一旦電源耗盡，沒有補(bǔ)償電源的情況下，整個在線檢測系統(tǒng)則處于停機(jī)狀態(tài)。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用分組方式，將所有傳感器設(shè)備分為2組，每一組的傳感器都至少包括1個應(yīng)變傳感器和至少1個傾斜傳感器，具體的：第一組數(shù)據(jù)采集端包括至少1個應(yīng)變傳感器和第一雙軸傾斜傳感器，第二組數(shù)據(jù)采集端包括至少1個應(yīng)變傳感器和第二雙軸傾斜傳感器；同時，設(shè)置2個開關(guān)組分別控制第一組數(shù)據(jù)采集端和第二組數(shù)據(jù)采集端的電源，利用控制器交替控制2個開關(guān)組，具體的，控制器控制第一組開關(guān)啟動，則第一組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第一雙軸傾斜傳感器啟動開始采集數(shù)據(jù)，而第二組開關(guān)關(guān)閉，第二組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第二雙軸傾斜傳感器不啟動，控制器控制第二組開關(guān)啟動，則第二組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第二雙軸傾斜傳感器啟動開始采集數(shù)據(jù)，而第一組開關(guān)關(guān)閉，第一組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第一雙軸傾斜傳感器不啟動。這樣就可以保證一次檢測活動就可以以極少的傳感器采集到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，極大的降低能耗，可以綜合查看2次的數(shù)據(jù)來評判整個桿塔狀態(tài)，不影響整個桿塔的檢測。

具體的還包括數(shù)據(jù)集中器，所述數(shù)據(jù)集中器包括電源管理模塊和控制器；

所述控制器采集所有應(yīng)變傳感器、第一雙軸傾斜傳感器、第二雙軸傾斜傳感器的數(shù)據(jù)；

還包括與電源管理模塊連接的并受控制器控制的第一組開關(guān)和第二組開關(guān)，所有應(yīng)變傳感器、第一雙軸傾斜傳感器、第二雙軸傾斜傳感器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集端，所述數(shù)據(jù)采集端分為2組，第一組數(shù)據(jù)采集端包括至少1個應(yīng)變傳感器和第一雙軸傾斜傳感器，第二組數(shù)據(jù)采集端包括至少1個應(yīng)變傳感器和第二雙軸傾斜傳感器，其中，第一組開關(guān)設(shè)置在第一組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第一雙軸傾斜傳感器的電源回路上，第二組開關(guān)設(shè)置在第二組數(shù)據(jù)采集端的應(yīng)變傳感器和第二雙軸傾斜傳感器的電源回路上。

所述數(shù)據(jù)集中器還包括原始數(shù)據(jù)存儲模塊，原始數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲控制器獲得的數(shù)據(jù)，還包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊、無線通信模塊，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊規(guī)范控制器獲得的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式，無線通信模塊轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)范后的數(shù)據(jù)。

另外，上述原始數(shù)據(jù)存儲模塊可以在桿塔處于正常狀態(tài)下儲存數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)存儲到預(yù)定值后，從而啟動無線通信模塊一次性轉(zhuǎn)發(fā)所歷史數(shù)據(jù)，達(dá)到低能耗的目的。

且上述設(shè)計(jì)還可以使得各個傳感器輪值啟動，無線通信模塊的啟動頻率降低，增加上述設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備的故障幾率，同時，將上述傳感器采用分組設(shè)計(jì)，也可以起到，一組設(shè)備故障后，另一組設(shè)備可以正常工作，防止一個設(shè)備工作導(dǎo)致整個系統(tǒng)無法起到檢測的目的。

在降低系統(tǒng)功耗和數(shù)據(jù)通信量上所采用的方式是：

基于所述的輸電線路桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

S1步驟、通過應(yīng)力傳感器獲得應(yīng)力值，通過第一雙軸傾斜傳感器和第二雙軸傾斜傳感器檢測順線路方向的傾斜角度和桿塔橫擔(dān)軸線方向的傾斜角度；

S2步驟、獲得桿塔傾斜角度，桿塔傾斜角度，為順線路方向的傾斜角度、桿塔橫擔(dān)軸線方向的傾斜角度，單位為弧度；

S3步驟、控制器獲得桿塔傾斜角度、應(yīng)力值，

當(dāng)桿塔傾斜角度、應(yīng)力值中任意一值達(dá)到提示級別時，轉(zhuǎn)到S4步驟，

當(dāng)桿塔傾斜角度、應(yīng)力值中任意一值達(dá)到預(yù)警級別時，轉(zhuǎn)到S5步驟，

當(dāng)桿塔傾斜角度、應(yīng)力值中任意一值達(dá)到報(bào)警級別時，轉(zhuǎn)到S6步驟，

當(dāng)桿塔傾斜角度、應(yīng)力值中任意一值未達(dá)到提示級別時，轉(zhuǎn)到S7步驟，

S4步驟、控制器控制電源管理模塊，使得數(shù)據(jù)采集時間間隔為F1分鐘，控制器控制無線通信模塊將數(shù)據(jù)采集后立即發(fā)送出去，

S5步驟、控制器控制電源管理模塊，使得數(shù)據(jù)采集時間間隔為F2分鐘，控制器控制無線通信模塊將數(shù)據(jù)采集后立即發(fā)送出去，

S6步驟、控制器控制電源管理模塊，使得數(shù)據(jù)采集時間間隔為F3分鐘，控制器控制無線通信模塊將數(shù)據(jù)采集后立即發(fā)送出去，

S7步驟、控制器控制電源管理模塊，使得數(shù)據(jù)采集時間間隔為F0分鐘，每次數(shù)據(jù)采集后打上時間標(biāo)簽存儲到存儲控制器中形成一組數(shù)據(jù)，待存儲控制器存滿Z組后，控制器控制無線通信模塊將一次性將存儲控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，并清零存儲控制器，

其中，F(xiàn)0＞F1＞F2＞F3。

另外，本發(fā)明通過上述方式設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的傳輸模式，且根據(jù)桿塔傾斜角度、應(yīng)力值的大小自動判斷桿塔狀態(tài)處于何種等級，從而啟動對于的數(shù)據(jù)傳輸模式，這樣就可以在緊急情況下，以高頻率發(fā)生數(shù)據(jù)，在正常情況下以低頻率發(fā)生數(shù)據(jù)，達(dá)到能耗最小化的目的，數(shù)據(jù)通信量最小化的目的。

控制器每間隔F0分鐘或F1分鐘或F2分鐘或F3分鐘后通過控制第一組開關(guān)和第二組開關(guān)交替啟動第一組數(shù)據(jù)采集端、第二組數(shù)據(jù)采集端的桿塔傾斜角度、應(yīng)力值。

對于鋼管輸電線路桿塔和50米及以上高度直線角鋼輸電線路桿塔，其桿塔傾斜角度的提示級別的值為0.003弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為15MPa，其桿塔傾斜角度的預(yù)警級別的值為0.004弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為30MPa，其桿塔傾斜角度的報(bào)警級別的值為0.005弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為50MPa。

對于鋼管輸電線路桿塔和50米以下高度直線角鋼輸電線路桿塔，其桿塔傾斜角度的提示級別的值為0.003弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為15MPa，其桿塔傾斜角度的預(yù)警級別的值為0.007弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為30MPa，其桿塔傾斜角度的報(bào)警級別的值為0.01弧度、應(yīng)力值的提示級別的值為50MPa。

本發(fā)明的有益效果是：充分利用塔基與桿塔聯(lián)結(jié)處橫隔斜材對塔基受力變化敏感的規(guī)律，對其應(yīng)力變化進(jìn)行監(jiān)測。并結(jié)合現(xiàn)有的基于塔身傾斜角度的桿塔傾斜監(jiān)測技術(shù)，二者共同構(gòu)建一個傳感器數(shù)量適中、應(yīng)力與傾角數(shù)據(jù)相融合、更適合地質(zhì)不良區(qū)域的桿塔安全狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)和裝置，彌補(bǔ)現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)要么過簡導(dǎo)致判據(jù)不充分、要么過繁導(dǎo)致運(yùn)行可靠性低的不足。本發(fā)明所采用的傳感器，在電力部門輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域均為常規(guī)傳感器，技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛，和現(xiàn)有技術(shù)相比，最大的區(qū)別在于傳感器的布置設(shè)計(jì)方案和設(shè)定的閾值。而硬件設(shè)備上的一致性便于本發(fā)明的推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是檢測裝置安裝在輸電線路桿塔的布局示意圖。

圖2是數(shù)據(jù)集中器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的流程示意圖。

圖4是應(yīng)變傳感器的布置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

如圖1-圖4所示，輸電線路桿塔包括塔身1與塔基2，塔身1與塔基2之間采用橫隔連接，橫隔包括橫隔主材和橫隔斜材3，圖1中這里有相互正交的“十”字形交叉兩根橫隔斜材3，為圖4中的布置方案情況所示，采用點(diǎn)焊或者螺栓固定的方式布置2個應(yīng)變傳感器4分別位于兩根橫隔斜材3上。在輸電鐵塔塔身2/3處的中心線和桿塔頂端中心線上，布置第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7。每個第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7可以監(jiān)測順線路方向傾斜角度（稱之為x方向）和桿塔橫擔(dān)軸線方向（稱之為y方向）的傾斜角度，二者的平方和再開方即為傾角傳感器在該點(diǎn)所測量到的桿塔傾斜角度。雙軸傾斜傳感器安裝完成后，采用現(xiàn)場適宜的標(biāo)準(zhǔn)角度測量工具，對每臺雙軸傾斜傳感器的初始測量值進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得桿塔在該點(diǎn)準(zhǔn)確的初始傾斜角（這部分技術(shù)也是本技術(shù)領(lǐng)域的常用手段，在此不再贅述）。這里的應(yīng)力傳感器和傾角傳感器的工作原理均是將被測物理量轉(zhuǎn)換為電壓信號的原理，如電阻應(yīng)變片式或者是微機(jī)電原理（MEMS: Micro-Electro-Mechanical System）技術(shù)。

數(shù)據(jù)集中器8位于桿塔的橫擔(dān)處。數(shù)據(jù)集中器8采用電源9（太陽能+蓄電池的方式）供電，數(shù)據(jù)集中器8通過無線通信網(wǎng)絡(luò)和位于遠(yuǎn)處的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)11進(jìn)行通信。同時數(shù)據(jù)集中器8中控制應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7的供電，每個應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7通過相互獨(dú)立的并聯(lián)供電線路獲得電源，同時數(shù)據(jù)集中器8采用相互獨(dú)立的RS485總線線纜與每個應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7進(jìn)行獨(dú)立的通信。讀取每個應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集中器8以符合國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《輸電線路桿塔傾斜監(jiān)測裝置技術(shù)規(guī)范》（Q/GDW 559-2010）規(guī)定的數(shù)據(jù)格式借助無線通信網(wǎng)絡(luò)上傳給輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)11。該數(shù)據(jù)格式是本技術(shù)領(lǐng)域的所熟知的數(shù)據(jù)格式，在此不再贅述其詳細(xì)的規(guī)定。

需要說明的是，圖1中，在塔身1與塔基2相連的橫隔斜材3是“十”字形交叉兩根桿材，所以布置了應(yīng)力傳感器4和5。某些桿塔橫隔，斜材布置方案可能為正方形、正方形+“十”字形、混合形等不同形式，對應(yīng)應(yīng)力傳感器則可以正交地布置2個和3個，這種布置方式，不增加傳感器的數(shù)量，減少功耗和數(shù)據(jù)通信量，同時又能夠全面均衡地監(jiān)測桿塔四個塔腿的地質(zhì)變化。這些應(yīng)力傳感器均需自帶溫度補(bǔ)償，且以點(diǎn)焊或者螺栓聯(lián)結(jié)的方式固定在塔材上。

數(shù)據(jù)集中器8在整個監(jiān)測系統(tǒng)中起到了本地裝置的供電、通信、數(shù)據(jù)處理、功耗控制的功能。其工作情況見圖2虛線框中的部分。在供電方面，數(shù)據(jù)集中器8由電源9（太陽能電池板+蓄電池）聯(lián)合供電，數(shù)據(jù)集中器8內(nèi)部帶有一個電源管理模塊803。電源管理模塊給控制器供電，同時針對本實(shí)施例的每個應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6和第二雙軸傾斜傳感器7，輸出4路電壓進(jìn)入電子開關(guān)Q1?？刂破?05中控制信號807輸出高電平1，則Q1中第一組開關(guān)中的K11、K12接通，電源管理模塊將電源9的電壓轉(zhuǎn)換成符合應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6額定電壓給其供電；如果控制器805中控制信號807輸出低電平0，則Q1中第二組開關(guān)中的開關(guān)K13、K14接通，電源管理模塊將電源9的電壓轉(zhuǎn)換成符合應(yīng)變傳感器4、第二雙軸傾斜傳感器7的額定電壓給其供電。這樣子，可以實(shí)現(xiàn)傳感器的分組供電，降低系統(tǒng)的功耗。在通信方面，應(yīng)變傳感器4、第一雙軸傾斜傳感器6、第二雙軸傾斜傳感器7采集的信號以RS485總線的形式連接到控制器805處，由控制器805依照圖3給定的數(shù)據(jù)采集和通信的約定方式，讀取傳感器的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)首先打上當(dāng)前的時間標(biāo)簽后，存在控制器805的內(nèi)部存儲器中，同時存入原始數(shù)據(jù)存儲模塊802（在控制器805內(nèi)部存儲器中額外開辟的一塊數(shù)據(jù)存儲區(qū)域）中。數(shù)據(jù)集中器8中，原始數(shù)據(jù)存儲模塊802數(shù)據(jù)存儲區(qū)的容量需足夠大，能夠保存30天以上的數(shù)據(jù)，否則可擴(kuò)展存儲器設(shè)計(jì)。在原始數(shù)據(jù)存儲模塊802中，數(shù)據(jù)一旦存儲滿了，則利用先進(jìn)先出的原則，用新的數(shù)據(jù)覆蓋最早的數(shù)據(jù)，如此循環(huán)。同時，控制器805也依照圖3給定的數(shù)據(jù)采集和通信的約定方式，如果滿足上傳數(shù)據(jù)的條件，則從控制器芯片的內(nèi)部存儲器中讀取測試數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊804處理成符合電力系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的格式后，由無線通信模塊806發(fā)射數(shù)據(jù)?？刂破?05需要內(nèi)部計(jì)時，則由恒溫晶振801提供準(zhǔn)確的振蕩信號。

對于輸電桿塔狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)供電是一個難題。在當(dāng)前技術(shù)水平下，功率消耗比較大的部分是傳感器和通信模塊。節(jié)省能量開銷的主要辦法是盡量降低它們的啟動次數(shù)，同時又滿足系統(tǒng)在線監(jiān)測的功能。本發(fā)明將所有的傳感器分為兩組，利用二者依次交替工作的方式，可以降低約一半的功耗，提高供電的可靠性。對于本實(shí)施例中采用了2個應(yīng)變傳感器、2個雙軸傾斜傳感器，圖3給出了數(shù)據(jù)集中器8中數(shù)據(jù)采集和通信控制的策略。在圖3中，2個應(yīng)變傳感器、2個雙軸傾斜傳感器采集的數(shù)據(jù)以RS485協(xié)議的方式進(jìn)入控制器805?？刂破?05對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，依照事先設(shè)定的閾值，判斷桿塔狀態(tài)的嚴(yán)重程度，進(jìn)而確定數(shù)據(jù)采集和通信的時間間隔是60分鐘、30分鐘、15分鐘或者10分鐘。正常情況下，數(shù)據(jù)集中器60分鐘啟動一組傳感器進(jìn)行測試，交替進(jìn)行。如果其中所有數(shù)據(jù)均不到提示級別，則數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)集中器中（其存儲容量至少滿足30天運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲需求）。存滿24組數(shù)據(jù)后，則啟動數(shù)據(jù)集中器中的通信模塊，將測試數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的方式傳回輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了提示級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為30分鐘，而且數(shù)據(jù)采集之后立即上傳至主站系統(tǒng)。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了預(yù)警級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為15分鐘（由于是分成了2組，因此對于每個傳感器而已，工作時間間隔是30分鐘），數(shù)據(jù)也是隨采隨傳。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了報(bào)警級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為10分鐘，數(shù)據(jù)隨采隨傳。傳感器的閾值分為提示/預(yù)警/報(bào)警三檔的設(shè)定值如下。對于傾角傳感器，對鋼管塔和50米及以上高度直線角鋼桿塔，為0.003/0.004/0.005弧度；而對于50米以下高度直線角鋼桿塔，設(shè)定值為0.003/0.007/0.01弧度。對于應(yīng)力傳感器，無論塔高和型號，提示/預(yù)警/報(bào)警的設(shè)定值分別為15MPa/30MPa/50MPa。

具體的，本發(fā)明的輸電線路桿塔狀態(tài)監(jiān)測裝置，在降低系統(tǒng)功耗和數(shù)據(jù)通信量上所采用的方式是，將上述的2個雙軸傾角傳感器和橫隔斜材上的應(yīng)力傳感器平均分為兩組（兩組各含1個雙軸傾角傳感器及1個的應(yīng)力傳感器）。正常情況下，數(shù)據(jù)集中器60分鐘啟動一組傳感器進(jìn)行測試，交替進(jìn)行。如果其中所有數(shù)據(jù)均不到提示級別，則數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)集中器中（其內(nèi)部存儲器容量滿足至少存儲30天運(yùn)行數(shù)據(jù)的需要）。存滿24組數(shù)據(jù)后，則啟動數(shù)據(jù)集中器中的通信模塊，將測試數(shù)據(jù)以無線的方式傳回輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了提示級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為30分鐘，而且數(shù)據(jù)采集之后立即上傳至主站系統(tǒng)。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了預(yù)警級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為15分鐘（由于是分成了2組，因此對于每個傳感器而已，工作時間間隔是30分鐘），數(shù)據(jù)也是隨采隨傳。如果任一數(shù)據(jù)達(dá)到了報(bào)警級別，則數(shù)據(jù)采集間隔縮短為10分鐘，數(shù)據(jù)隨采隨傳。這種數(shù)據(jù)采集和通信的頻率，由數(shù)據(jù)集中器本地控制。

在輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)11，數(shù)據(jù)分析處理軟件將負(fù)責(zé)接收無線通信模塊發(fā)來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示、存儲、安全狀態(tài)判斷、趨勢預(yù)測。在進(jìn)行安全狀態(tài)判斷的時候，依照數(shù)據(jù)集中器8中相同的提示/預(yù)警/報(bào)警的設(shè)定值，借助聲音、色彩、光等手段，采用頁面、短信、郵件等形式，發(fā)送桿塔安全狀態(tài)信息。當(dāng)任一傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)超過了其歷史最大值的時候，即使沒有達(dá)到提示的級別，也將給出提示信息，提醒管理人員對該桿塔的狀態(tài)予以關(guān)注。此外，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測主站系統(tǒng)11的數(shù)據(jù)分析處理軟件也能夠根據(jù)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用時間序列一階線性遞推的方法簡單地預(yù)測桿塔安全狀態(tài)的演變趨勢。這種方法屬于本領(lǐng)域中的常規(guī)技術(shù)，在此不再贅述。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。