一种土壤状态自适应调控方法及装置与流程

本技术涉及杆塔防雷接地，尤其涉及一种土壤状态自适应调控方法及装置。

背景技术：

1、杆塔接地体是埋设于地下、直接与土壤接触的金属导体（常见为镀锌钢、铜材质），是杆塔防雷接地系统的核心泄放载体，能够将从接地引线传输下来的雷电流、故障大电流均匀扩散至土壤中，保证接地电阻在安全阈值内，避免高电位反击损坏输电设备。但酸性土壤（ph<5.5）中镀锌钢年腐蚀速率大于0.5mm，高盐碱地区土壤接地电阻波动大于50%，冻土地区土壤散流效率下降60%，接地体难以适应不同的土壤环境，环境适应性差，难以兼顾导电性与耐久性。

2、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种土壤状态自适应调控方法及装置，旨在解决现有技术中接地体难以适应不同类型的土壤环境，难以保证导电性与耐久性的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提供了一种土壤状态自适应调控装置，所述土壤状态自适应调控装置设置在杆塔接地体中接地引线的接地端，所述土壤状态自适应调控装置包括双层环形气囊以及控制模块，所述控制模块设置在所述双层环形气囊外壁上，所述双层环形气囊包括导电环以及涂布在所述导电环外表面的防护膜，所述导电环内设有夹层腔，所述夹层腔被分割成多个独立的腔室，不同的腔室储存不同配方的功能材料；

3、所述控制模块，用于执行以下步骤：

4、基于外部接触土壤的类型，确定目标配方；

5、基于所述目标配方，在所述多个腔室中确定目标腔室；

6、基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值，计算所述目标腔室中功能材料的释放速率；

7、基于所述释放速率，控制所述目标腔室的功能材料释放至所述外部接触土壤中，以动态调节所述外部接触土壤的电化学状态。

8、在一实施例中，所述控制模块包括传感单元、计算单元以及执行单元，所述传感单元与所述执行单元设置在所述双层环形气囊的外壁，所述计算单元分别与所述传感单元和所述执行单元连接；

9、所述传感单元，用于测量所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值；

10、所述计算单元，用于基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值以及所述外部接触土壤的类型对应的目标电阻率，计算所述目标腔室中功能材料的释放速率，向所述执行单元发送所述释放速率对应的控制信号；

11、所述执行单元，用于基于所述控制信号，将所述目标腔室的功能材料释放至所述外部接触土壤中。

12、在一实施例中，所述双层环形气囊中设有多个灌装孔，所述多个灌装孔与所述多个腔室一一对应，所述灌装孔打开时连通所述腔室与所述外部接触土壤，所述执行单元包括多个电磁阀，每个灌装孔均设置一个电磁阀；

13、所述电磁阀，用于基于所述控制信号，调整所述目标腔室的灌装孔的开度，以使所述目标腔室的功能材料通过所述灌装孔释放至所述外部接触土壤中。

14、在一实施例中，所述土壤状态自适应调控装置还包括锁紧机构，所述双层环形气囊的内壁在垂直方向上设有导向槽，所述导向槽的深度大于所述防护膜的厚度且小于所述导电环与所述防护膜的总厚度，所述导向槽的宽度与所述接地引线的直径匹配，所述导向槽两侧均设置所述锁紧机构；

15、所述锁紧机构，用于将所述接地引线固定在所述导向槽中，以使所述接地引线与所述导电环之间实现电气接触。

16、在一实施例中，所述配方包括酸性土配方、盐碱土配方、冻土配方以及通用配方，所述酸性土配方的成分包括膨润土、氧化镁与碳酸钙的复合剂、石墨烯粉以及离子扩散剂，盐碱土配方的成分包括膨润土、硫磺与磷酸二氢钾的复合剂、石墨烯粉以及离子扩散剂，冻土配方的成分包括膨润土、石墨烯粉、氯化钠防冻剂以及离子扩散剂，通用配方的成分包括膨润土、氧化镁与碳酸钙的复合剂、硫磺与磷酸二氢钾的复合剂、石墨烯粉以及离子扩散剂。

17、在一实施例中，所述导电环采用复合导电材料制备得到，所述复合导电材料包括第一预设比例的石墨烯与第二预设比例的硅橡胶，所述第二预设比例大于所述第一预设比例，所述导电环的电导率大于等于预设基准电导率。

18、在一实施例中，所述防护膜采用复合防护材料制备得到，所述复合防护材料包括聚四氟乙烯基体与氧化铝纳米颗粒，所述防护膜的耐紫外线辐照时长大于预设基准时长，所述防护膜的抗拉强度大于预设基准强度。

19、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种土壤状态自适应调控装置的制备方法，所述土壤状态自适应调控装置的制备方法，包括：

20、将复合导电材料注塑形成导电环；

21、在导电环的外表面，喷涂复合防护材料形成防护膜；

22、在导电环中焊接形成多个独立的腔室，通过预留的灌装孔向各个腔室注入不同配方的功能材料，得到双层环形气囊；

23、将控制模块集成在双层环形气囊上。

24、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种土壤状态自适应调控方法，应用于如上文所述的土壤状态自适应调控装置，所述土壤状态自适应调控方法，包括：

25、基于外部接触土壤的类型，确定目标配方；

26、基于所述目标配方，在多个腔室中确定目标腔室；

27、基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值，计算所述目标腔室中功能材料的释放速率；

28、基于所述释放速率，控制所述目标腔室的功能材料释放至所述外部接触土壤中，以动态调节所述外部接触土壤的电化学状态。

29、在一实施例中，所述基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值，计算所述目标腔室中功能材料的释放速率的步骤包括：

30、获取所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值、所述外部接触土壤的类型对应的目标电阻率以及标定系数，并获取当前电阻率、当前ph值、目标电阻率、标定系数与释放速率之间的对应关系；

31、基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值、所述外部接触土壤的类型对应的目标电阻率、所述标定系数以及所述对应关系，确定所述目标腔室中功能材料的释放速率。

32、在一实施例中，所述基于所述外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值、所述外部接触土壤的类型对应的目标电阻率、所述标定系数以及所述对应关系，确定所述目标腔室中功能材料的释放速率的步骤之后还包括：

33、在满足所述当前电阻率大于预设电阻率阈值、所述当前ph值小于第一预设ph阈值以及所述当前ph值大于第二预设ph阈值中的任意一项时，基于预设倍率对所述释放速率进行调整，所述第一预设ph阈值小于所述第二预设ph阈值。

34、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种土壤状态自适应调控设备，所述土壤状态自适应调控设备包括如上文所述的土壤状态自适应调控装置，并实现如上文所述的土壤状态自适应调控方法的步骤。

35、本技术提供了一种土壤状态自适应调控装置，设置在杆塔接地体中接地引线的接地端，包括双层环形气囊以及控制模块，双层环形气囊包括导电环以及涂布在导电环外表面的防护膜，导电环内设有夹层腔，夹层腔被分割成多个独立的腔室，不同的腔室储存不同配方的功能材料；控制模块，用于基于外部接触土壤的类型，确定目标配方，基于目标配方，在多个腔室中确定目标腔室，基于外部接触土壤的当前电阻率与当前ph值，计算目标腔室中功能材料的释放速率，基于释放速率，控制目标腔室的功能材料释放至外部接触土壤中，以动态调节外部接触土壤的电化学状态。本技术根据土壤类型选择合适的功能材料释放至土壤中，自适应调整土壤的电阻率与ph值，动态平衡离子浓度，提升接地体周围土壤的电导率，保证接地体的导电性，同时动态平衡酸碱度，减缓接地体的腐蚀速率，延长接地体的使用寿命，保证接地体的耐久性，解决了接地体难以适应不同类型的土壤环境，难以保证导电性与耐久性的技术问题。