一種雙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。一種雙天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測系統(tǒng)，包括基準(zhǔn)站和移動站；所述基準(zhǔn)站接收GNSS定位信息同時為移動站提供校正信息，移動站包括雙天線GNSS衛(wèi)星接收板、分別與GNSS衛(wèi)星接收板連接的數(shù)傳電臺和管理電路；基準(zhǔn)站管理電路連接有第一GSM裝置；基準(zhǔn)站GNSS衛(wèi)星接收板信號輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線；移動站管理電路連接有第二GSM裝置；移動站GNSS衛(wèi)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移動站定位天線和移動站測向天線。
【專利說明】一種雙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，具體為一種雙天線輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位監(jiān)測裝置。

【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，它的安全運行對國家安全、國民 經(jīng)濟(jì)運行和社會穩(wěn)定至關(guān)重要。在輸電線路勘察設(shè)計階段，設(shè)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(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 會導(dǎo)致導(dǎo)線對地距離下降、絕緣距離不足而發(fā)生導(dǎo)線對地或?qū)?dǎo)線下方物體放電事故；塔 身順線路傾斜還會導(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 些事故將對社會政治、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，實現(xiàn)了輸 電線路桿塔傾斜的連續(xù)實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)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(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，提供一種雙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)方案實現(xiàn)的：一種雙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)站和移動站；所述基準(zhǔn)站包括第一 GNSS衛(wèi)星接收板、分別與第一 GNSS衛(wèi)星接收板兩個信號輸出端連接的第一數(shù)傳電臺和基準(zhǔn)站管理電路；基準(zhǔn)站管理電 路連接有第一 GSM裝置；第一 GNSS衛(wèi)星接收板信號輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線；所述移 動站包括一個設(shè)置在輸電線路塔架上的第二GNSS衛(wèi)星接收板、分別與第二GNSS衛(wèi)星接收 板兩個信號輸出端相連接的第二數(shù)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；第二GNSS衛(wèi)星接收板信號輸入端分別連接有設(shè)置在輸電線路塔架上的移動站定 位天線和移動站測向天線。
[0005] 本發(fā)明的工作過程如下：基準(zhǔn)站的第一 GNSS衛(wèi)星接收板通過基準(zhǔn)站定位天線（即 衛(wèi)星接收天線）接收導(dǎo)航衛(wèi)星的定位信息，通過第一 GNSS接收板向第一數(shù)傳電臺輸出CMR 信息，第一數(shù)傳電臺向安裝在輸電線路塔架上的移動站上的第二GNSS衛(wèi)星接收板發(fā)送RTK 校正信息。
[0006] 移動站采用第二GNSS衛(wèi)星接收板和雙頻雙系統(tǒng)衛(wèi)星接收天線（測向天線和定位 天線)接收導(dǎo)航衛(wèi)星的定位信息，通過第二數(shù)傳電臺接收基準(zhǔn)站發(fā)出的RTK校正信息。移動 站上的第二GNSS衛(wèi)星接收板上安裝有定位和測向兩個GNSS接收天線，接收板對導(dǎo)航衛(wèi)星 信號和RTK校正信息進(jìn)行解算，通過串口 GGA語句輸出移動站定位天線的經(jīng)緯度坐標(biāo)和海 拔高程信息，通過AVR語句輸出移動站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。移動站的管理電路接收GGA和AVR語句并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除RTK 校正不良和roop值不良的信息，將處理過的數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸至后臺計算機(jī)。計算機(jī) 就可以得到該輸電線路塔架的傾斜、下沉和水平移位的信息。
[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)送給移動站，并與移動站接收的SNSS衛(wèi)星載波相位求差，然后求解其坐標(biāo)。該 方法能實時提供移動站的三維坐標(biāo)，并能達(dá)到厘米級的高精度。測向與定位天線的安裝布 置方式為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，是容易實現(xiàn)的。GSM為全球移動通信系統(tǒng)。
[0008] 本發(fā)明利用具有測向功能的高精度GNSS衛(wèi)星接收板、具有多路徑抑制功能的導(dǎo) 航衛(wèi)星信號接收天線、數(shù)傳電臺、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，實現(xiàn)了輸電線路塔架傾斜、下沉和水平移位 的在線實時監(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1本發(fā)明基準(zhǔn)站結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010] 圖2本發(fā)明移動站結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖3移動站的工作原理圖。
[0012] 圖4管理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 1-第一GNSS衛(wèi)星接收板，2-第一數(shù)傳電臺，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-第二GNSS衛(wèi)星接收板，7-第二數(shù)傳電臺，8-移動站管理電路，9-第 二GSM裝置，10-移動站定位天線，11-移動站測向天線。

【具體實施方式】
[0014] 一種雙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)站和移動站； 所述基準(zhǔn)站包括第一 GNSS衛(wèi)星接收板1、分別與第一 GNSS衛(wèi)星接收板1兩個信號輸出端連 接的第一數(shù)傳電臺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 ;第一 GNSS衛(wèi)星接收板1信號輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線5 ;所述移動站包括一個設(shè)置在輸電 線路塔架上的第二GNSS衛(wèi)星接收板6、分別與第二GNSS衛(wèi)星接收板6兩個信號輸出端相連 接的第二數(shù)傳電臺7和移動站管理電路8 ;移動站管理電路8連接有第二GSM裝置9 ;第二 GNSS衛(wèi)星接收板6信號輸入端分別連接有設(shè)置在輸電線路塔架上的移動站定位天線10和 移動站測向天線11。
[0015] 所述移動站管理電路3和基準(zhǔn)站管理電路8結(jié)構(gòu)相同，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 有實時時鐘電路；實時時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LCD顯示器；基準(zhǔn)站管理電路3的微控制器的兩個串口端通 過串行接口電路分別與第一 GSM裝置4 (用于向主臺發(fā)送基準(zhǔn)站相關(guān)信息）以及第一 GNSS 衛(wèi)星接收板1相連接(用于接收GNSS接收板輸出的時鐘信息);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)傳電臺供電開關(guān)和GSM供電開關(guān)與第一 GNSS衛(wèi)星接收板1、 第一數(shù)傳電臺2和第一 GSM裝置4相連接；移動站管理電路8的微控制器的兩個串口端通 過串行接口電路分別與第二GSM裝置9 (用于發(fā)送兩天線的狀態(tài)信息及裝置的相關(guān)信息)以 及第二GNSS衛(wèi)星接收板6相連接(接收GGA數(shù)據(jù)和AVR數(shù)據(jù)）；鋰電池組分別通過GNSS供 電開關(guān)、數(shù)傳電臺供電開關(guān)和GSM供電開關(guān)與第二GNSS衛(wèi)星接收板6、第二數(shù)傳電臺7和第 二GSM裝置9相連接。
[0016] 數(shù)傳電臺采用日精ND258G數(shù)傳電臺。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)站和移動站的GNSS接收板均采用Trible公司生產(chǎn) 的 BD982。
[0017] 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)星信號接收天線。 基準(zhǔn)站安裝在距移動站距離小于5千米、地質(zhì)條件好、電磁環(huán)境好、GNSS信號接收條件好的 區(qū)域。移動站定位天線10的安裝位置要低于移動站測向天線11，且安裝在桿塔對角線的主 材上，如圖2所示移動站定位天線10與移動站測向天線11呈對角線安裝。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙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 和移動站；所述基準(zhǔn)站包括第一 GNSS衛(wèi)星接收板（1 )、分別與第一 GNSS衛(wèi)星接收板（1)兩 個信號輸出端連接的第一數(shù)傳電臺（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);第一 GNSS衛(wèi)星接收板（1)信號輸入端連接有基準(zhǔn)站定位天線（5);所述 移動站包括一個安裝在輸電線路塔架上的第二GNSS衛(wèi)星接收板（6 )、分別與第二GNSS衛(wèi)星 接收板（6)兩個信號輸出端相連接的第二數(shù)傳電臺（7)和移動站管理電路（8);移動站管理 電路（8)連接有第二GSM裝置（9);第二GNSS衛(wèi)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移動站定位天線（10)和移動站測向天線（11 )。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種雙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，所述移動站管理電路（3)和基準(zhǔn)站管理電路（8)結(jié)構(gòu)相同，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 之間連接有實時時鐘電路；實時時鐘電路的中斷引腳通過復(fù)位電路向微控制器發(fā)出復(fù)位信 號；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 個串口端通過串行接口電路分別與第一 GSM裝置（4)以及第一 GNSS衛(wèi)星接收板（1)的串行 接口相連接；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)傳電臺供電開關(guān) 和GSM供電開關(guān)與第一 GNSS衛(wèi)星接收板（1)、第一數(shù)傳電臺（2)和第一 GSM裝置（1)相連 接；移動站管理電路（8)的微控制器的兩個串口端通過串行接口電路分別與第二GSM裝置 (9)以及第二GNSS衛(wèi)星接收板（6)的串行接口相連接；鋰電池組分別通過GNSS供電開關(guān)、 數(shù)傳電臺供電開關(guān)和GSM供電開關(guān)與第二GNSS衛(wèi)星接收板（6)、第二數(shù)傳電臺（7)和第二 GSM裝置（9)相連接。
【文檔編號】G01S19/14GK104215973SQ201410530188
【公開日】2014年12月17日 申請日期: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, 石磊, 陳志文, 章超 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司長治供電公司