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一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及于電力輸送工程領域，可監測位于不良地質區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問題。一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置，包括基準站和移動站；所述移動站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一GNSS衛星接收板和第二GNSS衛星接收板、與兩個GNSS衛星接收板的信號輸出端相連接的第二數傳電臺和移動站管理電路；移動站管理電路連接有第二GSM裝置；兩個GNSS衛星接收板信號輸入端都連接有安裝在輸電線路塔架上的移動站定位天線和移動站測向天線。本發明可以測量塔架基礎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、下沉和水平移位監測裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及于電力輸送工程領域，可監測位于不良地質區域輸電線路塔架的傾斜、下沉和水平位移。

【背景技術】
[0002]超高壓和特高壓輸電線路是電能輸送的大通道，它的安全運行對國家安全、國民經濟運行和社會穩定至關重要。在輸電線路勘察設計階段，設計部門對線路的路徑及塔架的選址都會精心選址，但由于各種自然原因和人為因素和經濟技術條件必然使得部分輸電線路塔架將位于地質不良的區域。位于煤礦采空區的輸電線路塔架下沉數米、水平移動數米、塔身傾斜數度的情況都曾經多次在地質不穩定的地區發生過。塔身下沉和順線路傾斜會導致導線對地距離下降、絕緣距離不足而發生導線對地或對導線下方物體放電事故；塔身順線路傾斜還會導致塔架另一側導線張力加大，發生塔身變形甚至拉斷導線等事故。這些事故將對社會政治、經濟和人民生活帶來負面影響。為了監測輸電線路塔架下方地質變化情況，以前的線路維護人員需要在塔架附近架設光學經緯儀來監測塔頭順線路和橫線路方向的位移、監測導線對地距離、監測塔身變形等狀態。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的基于GSM通訊方式的輸電線路桿塔傾斜監測裝置，實現了輸電線路桿塔傾斜的連續實時監測和數據上報功能。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模的擴大，原有的監測裝置已不能滿足要求。


【發明內容】

[0003]本發明為解決目前輸電線路塔架傾斜檢測裝置無法真實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、下沉和水平移位監測裝置。
[0004]本發明是采用如下技術方案實現的:一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置，包括基準站和移動站；所述基準站包括基準GNSS衛星接收板、分別與基準GNSS衛星接收板兩個信號輸出端連接的第一數傳電臺和基準站管理電路；基準站管理電路連接有第一 GSM裝置；基準GNSS衛星接收板信號輸入端連接有基準站定位天線；所述移動站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛星接收板和第二 GNSS衛星接收板、與兩個GNSS衛星接收板的信號輸出端相連接的第二數傳電臺和移動站管理電路；移動站管理電路連接有第二 GSM裝置；第一 GNSS衛星接收板信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動站定位天線和第一移動站測向天線；第二 GNSS衛星接收板信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動站定位天線和第二移動站測向天線。
[0005]本發明的工作過程如下:基準站的BD982電路板(基準GNSS衛星接收板)通過衛星接收天線接收導航衛星的定位信息，通過RS232接口電路向第一數傳電臺輸出校正信息，第一數傳電臺向安裝在輸電線路塔架上的移動站接收板發送RTK校正信息。
[0006]移動站采用GNSS接收板和雙頻雙系統衛星接收天線接收導航衛星的定位信息，通過第二數傳電臺接收基準站發出的RTK校正信息。每塊移動站GNSS接收板上安裝有定位和測向兩個GNSS接收天線，接收板對導航衛星信號和RTK校正信息進行解算，通過串口 GGA語句輸出定位天線的經緯度坐標和海拔高程信息，通過AVR語句輸出測向天線相對于定位天線的方位角、傾斜角和兩天線間的距離等信息。移動站的管理裝置接收GGA和AVR語句并對數據進行處理，剔除RTK校正不良和HXff值不良的信息，將處理過的數據通過GSM網絡傳輸至后臺計算機。
[0007]所述的RTK技術(Real Time Kinematic)即載波相位差分技術,將基準站接收的載波相位發送給移動站，并與移動站接收的SNSS衛星載波相位求差，然后求解其坐標。該方法能實時提供移動站的三維坐標，并能達到厘米級的高精度。GSM為全球移動通信系統。
[0008]塔架上4只GNSS接收天線的布置方法如下:第一移動站定位天線和第一移動站測向天線安裝在塔架的對角位置，第二移動站定位天線和第二移動站測向天線安裝在定位天線位于塔架的對角位置。天線布置平面如圖一所示；天線布置的立體結構如圖二所示。
[0009]本發明利用兩塊具有測向功能的高精度GNSS衛星接收板和在塔架4條塔腳上安裝的具有多路徑抑制功能的導航衛星信號接收天線、數傳電臺、GSM通訊裝置和設立RTK校正基準站的方法，解決了以前輸電線路塔架狀態監測裝置不能解決的問題，實現了輸電線路塔架傾斜、下沉、水平移位、塔架基礎不均勻沉降和跟開變化的在線實時監測。與現有技術塔架傾斜監測裝置和基于GNSS差分定位原理的兩天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平位移監測裝置相比，本發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的不均勻沉降和塔架的根開變化，增加了生產現場需要的監測內容、提高了測量精度，為電力輸送、現場搶修提供了更多的現場信息，同時對于減輕巡線及監測人員的勞動強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本發明移動站天線布置平面示意圖一。
[0011]圖2本發明移動站天線布置立體示意圖二。
[0012]圖3移動站的結構示意圖一。
[0013]圖4移動站的結構示意圖二。
[0014]圖5本發明基準站結構示意圖。
[0015]圖6管理電路結構示意圖。
[0016]1-基準GNSS衛星接收板，2-第一數傳電臺，3_基準站管理電路，4_第一 GSM裝置，5-基準站定位天線，6-第一 GNSS衛星接收板，7-第一 GNSS衛星接收板，8-第二數傳電臺，9-移動站管理電路，10-第二 GSM裝置，11-第一移動站定位天線，12-第一移動站測向天線，13-第二移動站定位天線，14-第二移動站測向天線，15-RS232接口電路，16-切換電路。

【具體實施方式】
[0017]一種四天線的輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置，包括基準站和移動站；所述基準站包括基準GNSS衛星接收板1、分別與基準GNSS衛星接收板I兩個信號輸出端連接的第一數傳電臺2和基準站管理電路3 ;基準站管理電路3連接有第一 GSM裝置4 ；基準GNSS衛星接收板I信號輸入端連接有基準站定位天線5 ;所述移動站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛星接收板6和第二 GNSS衛星接收板7、與兩個GNSS衛星接收板的信號輸出端相連接的第二數傳電臺8和移動站管理電路9 ;移動站管理電路9連接有第二 GSM裝置10 ;第一 GNSS衛星接收板6信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動站定位天線11和第一移動站測向天線12 ;第二 GNSS衛星接收板7信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動站定位天線13和第二移動站測向天線14。
[0018]兩個GNSS接收板均通過一個RS232接口電路15以及一個切換電路16與移動站管路電路9相連接；第二 GSM裝置10的串口端也通過RS232接口電路15與移動站管路電路9串口端相連接。
[0019]實際應用中，移動站管理電路3和基準站管理電路9結構基本相同(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，模擬開關通過模數轉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，鋰電池組經過穩壓電源向微控制器供電；穩壓電源與微控制器之間連接有實時時鐘電路；實時時鐘電路的中斷引腳通過復位電路向微控制器發復位信息；微控制器的數據總線上連接有字符型IXD顯示器；基準站管理電路3的微控制器的兩個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 (用于向主臺發送基準站相關信息)以及基準GNSS衛星接收板I相連接(用于接收GNSS接收板輸出的時鐘信息);基準站管理電路3的鋰電池組分別通過GNSS供電開關、數傳電臺供電開關和GSM供電開關與基準GNSS衛星接收板1、第一數傳電臺2和第一 GSM裝置4相連接；移動站管理電路9的微控制器的兩個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 (用于發送兩天線的狀態信息及裝置的相關信息)、第一 GNSS衛星接收板6以及第二 GNSS衛星接收板7相連接(接收GGA數據和AVR數據)；鋰電池組分別通過第一 GNSS供電開關、第二 GNSS供電開關、數傳電臺供電開關和GSM供電開關與第一 GNSS衛星接收板6、第二 GNSS衛星接收板7、第二數傳電臺8和第二 GSM裝置10相連接。
[0020]數傳電臺采用日精ND258G數傳電臺。其接口速率、空中速率和發射功率等可編程。本發明使用的接口速率為9600bit/S，空中速率為4800bit/S，數傳電臺的發射功率根據現場情況在1-5W范圍內調整。基準站和移動站的GNSS接收板均采用Trible公司生產的 BD982。
[0021]GNSS接收天線采用具有多路徑抑制功能的雙頻、雙系統導航衛星信號接收天線。基準站安裝在距移動站距離小于5千米、地質條件好、電磁環境好、GNSS信號接收條件好的區域。定位天線的安裝位置要低于測向天線，且安裝在桿塔對角線的主材上。
【權利要求】
1.一種四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置，其特征在于，包括基準站和移動站；所述基準站包括基準GNSS衛星接收板(I )、分別與基準GNSS衛星接收板(I)兩個信號輸出端連接的第一數傳電臺(2)和基準站管理電路(3);基準站管理電路(3)連接有第一 GSM裝置(4);基準GNSS衛星接收板(I)信號輸入端連接有基準站定位天線(5);所述移動站包括均安裝在輸電線路塔架上的第一 GNSS衛星接收板(6)和第二 GNSS衛星接收板(7)、與兩個GNSS衛星接收板的信號輸出端相連接的第二數傳電臺(8)和移動站管理電路(9);移動站管理電路(9)連接有第二 GSM裝置(10);第一 GNSS衛星接收板(6)信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第一移動站定位天線(11)和第一移動站測向天線(12);第二 GNSS衛星接收板(7)信號輸入端分別連接有安裝在輸電線路塔架上的第二移動站定位天線(13)和第二移動站測向天線(14)。
2.如權利要求1所述的一種采用四天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監測裝置，其特征在于，兩個GNSS接收板均通過一個RS232接口電路(15)以及一個切換電路(16)與移動站管路電路(9)相連接；第二 GSM裝置(10)的串口端也通過RS232接口電路(15)與移動站管路電路(9)串口端相連接。
【文檔編號】G01B21/02GK104236526SQ201410530249
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】謝紅五, 葛小軍, 謝力揚, 石磊, 陳志文, 章超 申請人:國家電網公司, 國網山西省電力公司長治供電公司