一种抱杆实时应力无线监测系统及控制方法与流程

1.本发明属于输电线路铁塔组立施工领域，具体涉及一种抱杆实时应力无线监测系统及控制方法。


背景技术：

2.为促进能源结构优化调整，解决能源消费与能源分布逆向分部的问题，电网建设得到了迅速发展。杆塔组立是电网建设的重要施工环节，其投入人力物力的成本高，施工周期长，危险性大。抱杆是特高压及各电压等级电网的重要组塔施工装备之一，随着输电线路电压等级的提高，杆塔尺寸显著增加，塔材吊装过程的复杂性与一次性吊装重量越来越大。加之电力通道宽度受限，并行线路间距较小，造成基建施工风险骤增，给基建施工组塔装备的安全性、可靠性和预警系统提出新的要求。通过对抱杆关键部位(危险截面)的应变监测，可以得到抱杆在吊装时的受力状态，从而判断抱杆是否处于危险状态。目前，尚未有抱杆实时应力无线监测系统，工程现场作业大多依靠工人的技术水平，主观性影响较大，存在一定的安全隐患。现阶段的动态应变仪，可以实现对抱杆应变的实时监测，但存在以下缺点：1、设备体积大，需要电源供电，现场操作不方便；2、前期准备时间长，需要布置很多根导线，且在吊装时，容易弄断导线，影响监测效果；3、无法直接测得应力值，不便于现场观察。导致无法便捷准确的实时监测抱杆所受应力。


技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术中设备体积大、导线过多、无法直接测得应力值的不足，本发明提供一种抱杆实时应力无线监测系统，用于缩小设备体积、便捷的实时监测抱杆所受应力。
4.本发明提供的一种抱杆实时应力无线监测系统，包括：
5.数据采集终端、数据收发处理装置、预警装置和显示控制终端；
6.所述数据采集终端固定在抱杆的设定监测点位上，用于采集抱杆的应变值数字信号，并将应变值数字信号发送至所述数据收发处理装置；
7.所述数据收发处理终端固定在抱杆的设定位置上，用于将接收到的应变值数字信号处理得到应变值数据，并将应变值数据换算成应力值数据无线传输给预警装置；
8.所述预警装置用于将接收到的应力值数据与设定预警阈值进行比较，若所述应力值数据大于设定预警阈值，则所述预警装置发出预警信息；并将获取的应力值数据和预警信息发送至显示控制终端；
9.所述显示控制终端用于接收并显示预警装置发送的应力值数据和预警信息，并基于所述预警信息发送关闭吊装设备指令。
10.优选的，所述数据采集终端，包括：
11.贴在抱杆的设定监测点位上的应变片、利用卡箍固定在所述抱杆的设定监测点位上的数据采集装置；
12.所述应变片用于实时测量所述抱杆的应变值并将所述应变值转化成应变值数字信号传输至所述数据采集装置；
13.所述数据采集装置用于记录接收到的应变值数字信号，并将所述应变值数字信号发送至所述数据收发处理装置。
14.优选的，所述数据收发处理装置，还用于：
15.基于所述数据采集终端采集的数据校验发送给预警装置的应力值数据是否完整。
16.优选的，所述设定预警阈值，包括：
17.基于待监测抱杆的出厂设计应力值确定的第一设定预警阈值和基于多种工况下的起重量结合应力计算式计算得到的所述第二设定预警阈值。
18.优选的，所述预警装置，包括：边缘计算单元；
19.所述边缘计算单元，用于基于多种工况下的起重量结合应力计算式计算第二设定预警阈值，并将所述预警装置接收到的应力值数据分别与第一设定预警阈值、第二设定预警阈值进行比较；
20.若所述应力值数据大于任一设定预警阈值，则发出预警信息，否则不发出预警信息。
21.优选的，所述预警装置还包括：人机交互单元、数据传输单元；
22.所述人机交互单元用于将接收到的应力值数据、预警信息标注显示在抱杆仿真模型上形成可视化信息；
23.所述数据传输单元用于将所述可视化信息传输至显示控制终端。
24.优选的，还包括：中继器；
25.所述中继器用于扩大所述数据收发处理装置与所述预警装置之间的传输距离。
26.优选的，所述数据收发处理装置，还包括，电源；
27.所述电源用于给所述数据收发处理装置和所述数据采集终端供电；
28.所述数据采集终端和数据收发处理装置的数量基于需监测点位的数量确定。
29.基于同一发明构思，本发明还提供了一种抱杆实时应力无线监测系统的控制方法，包括：
30.将数据采集终端固定在抱杆的设定监测点位上，采集所述抱杆的应变值数据，并将所述应变值传输至数据收发处理装置中；
31.所述数据收发处理装置将接收到的应变值换算应力值发送给预警装置；
32.所述预警装置将接收到的应力值数据与设定预警阈值进行比较，若所述应力值数据大于设定预警阈值，则所述预警装置发出预警信息；并将获取的应力值数据和预警信息发送至显示控制终端；
33.所述显示控制终端接收并显示预警装置发送的应力值数据和预警信息，并基于所述预警信息发送关闭吊装设备指令。
34.优选的，所述应力值数据大于设定预警阈值，则所述预警装置发出预警信息，包括：
35.基于待监测抱杆的出厂设计应力值确定的第一设定预警阈值和基于多种工况下的起重量结合应力计算式计算得到的所述第二设定预警阈值；
36.若所述应力值数据大于任一设定预警阈值，则发出预警信息，否则不发出预警信
息。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
38.1、本发明提供了一种抱杆实时应力无线监测系统，包括：数据采集终端、数据收发处理装置预警装置和显示控制终端；所述数据采集终端固定在抱杆的设定监测点位上，用于采集抱杆的应变值数字信号，并将应变值数字信号发送至所述数据收发处理装置；所述数据收发处理终端固定在抱杆的设定位置上，用于将接收到的应变值数字信号处理得到应变值数据，并将应变值数据换算成应力值数据无线传输至预警装置；所述预警装置用于将接收到的应力值数据与设定预警阈值进行比较，若所述应力值数据大于设定预警阈值，则所述预警装置发出预警信息；并将获取的应力值数据和预警信息发送至显示控制终端；所述显示控制终端用于接收并显示预警装置发送的应力值数据和预警信息，并基于所述预警信息发送关闭吊装设备指令。本发明利用数据采集终端、数据收发处理装置和预警装置将监测系统小型化，同时利用数据收发处理装置将采集到的应变值数据转化成了应力值数据无线传输采集到的应力值数据给预警装置，避免了信号线过长对数据的干扰，同时避免了信号线对组塔吊装过程的影响，并利用显示控制终端实时显示监测数据使得监测系统更直观。
39.2、本发明的设定预警阀值是基于不同生产厂家所生产的不同型号抱杆的型式设计试验数据作为第一设定预警阈值，同时通过测量每个吊装工况的实际起重量计算出应力值作为第二设定预警阀值，通过将真实测得的应力值与设定阀值进行比较分析，预警判断准确。
附图说明
40.图1本发明实施例中一种抱杆实时应力无线监测系统结构示意图；
41.图2本发明实施例中无线监测系统安装在抱杆节点之间的整体结构示意图；
42.其中，1-抱杆标准节、2-应变片、3-连接线、4-数据采集装置、5-数据传输线、6-数据收发处理装置、7-卡箍、8-斜撑、9-中继器、10-预警装置和显示控制终端。
具体实施方式
43.为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
44.实施例1
45.本发明提出了一种抱杆实时应力无线监测系统，所述监测系统，包括：
46.数据采集终端、数据收发处理装置6、预警装置和显示控制终端10；
47.所述数据采集终端固定在抱杆的设定监测点位上，用于采集抱杆的应变值数字信号，并将应变值数字信号发送至所述数据收发处理装置6；
48.所述数据收发处理终端固定在抱杆的设定位置上，用于将接收到的应变值数字信号处理得到应变值数据，并将应变值数据换算成应力值数据无线传输给预警装置；
49.所述预警装置用于将接收到的应力值数据与设定预警阈值进行比较，若所述应力值数据大于设定预警阈值，则所述预警装置发出预警信息；并将获取的应力值数据和预警信息发送至显示控制终端；
50.所述显示控制终端用于接收并显示预警装置发送的应力值数据和预警信息，并基于所述预警信息发送关闭吊装设备指令。
51.针对常用单个抱杆，抱杆实时应力监测系统由4个独立的数据采集终端、1个独立的数据收发处理装置6、中继器9、预警装置和显示控制终端10组成，如图1所示。其中，数据采集终端由应变片2、连接线3、数据采集装置4组成，如图2所示。数据收发处理装置6带有供电电源，通过数据传输线5可与4个数据采集终端相连，组成1个测量节点，数据收发处理装置6将数据采集终端采集的应变数据转换为应力数据后通过中继器9，实现与移动显示端的应力数据传输。此外，抱杆实时应力监测系统的测量节点数量可以根据测量需要进行扩展。
52.数据采集终端：贴在抱杆标准节1主材等关键结构部位的应变片2，用以实时测量，数据采集装置4通过卡箍7固定在抱杆标准节1主材上，用于记录吊装状态下该处的应变值变化，如图2所示。
53.数据收发处理装置6：通过螺栓固定于斜撑8上的用于实现无线通信的数据校验、分析处理和发射传输功能。数据收发处理装置6功能主要包括接收来自数据采集终端的推送数据，利用数字信号处理单元将接收到的数字信号滤波降噪处理，并实现应变物理量到应力物理量的转换，在完成发送数据的校验后，将数据推送至无线传输模块，利用无线传输模块实现无线发射，将数据发送至预警装置。
54.中继器9：主要功能为扩大无线网络通讯距离。
55.预警装置：主要包括人机交互单元和边缘计算单元，其中人机交互单元将抱杆模型、监测信息以及预警信息融合，实现抱杆工作状态安全监测的可视化，边缘计算单元利用不同生产厂家所生产的不同型号的抱杆的型式试验数据(应力数据)作为第一预警控制阈值，然后根据实际测量每个吊装工况下的实际起重量，由抱杆仿真模型实时计算该工况下的应力值作为第二预警控制阈值，将真实测量得到的应力值与两个预警控制阀值进行比较分析，若真实应力值大于其中一个预警阀值，说明结构某个部位出现了破坏或失稳，此时会出现报警，手机端和移动设备端同步发出警报，并向指定人员发送预警短信，机动绞磨应自动闭锁，从而实现对每个吊装工况下的实时监测与预警控制，测试数据由数据传输模块实时传输至数据接收终端，可以实时查看、分析和保存备份。
56.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
57.本发明是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
58.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
59.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
60.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。