阅读说明：本技术 一种杆塔倾斜状态监测装置及其监测方法 (Tower inclination state monitoring device and monitoring method thereof ) 是由 王泉乐 范瑞卿 朱丽 孙林凯 安立锋 张希栋 王国友 蔡蕾 胡天翔 冯克旭 李建 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于监测装置技术领域,涉及倾斜角度的监测尤其是一种杆塔倾斜状态监测装置及其监测方法,包括装置本体,该装置本体和杆塔外部一体固定,用于监测杆塔竖直方向内的摆转角度；所述装置本体内置有传感器模块、处理器和无线发送模块,所述传感器模块的信号输出端与处理器相连接,该处理器的信号输出端通过无线发送模块和外部平台连接,所述装置本体还安装有电源模块,该电源模块为传感器模块、处理器和无线发送模块提供负载。(The invention belongs to the technical field of monitoring devices, and relates to monitoring of an inclination angle, in particular to a tower inclination state monitoring device and a monitoring method thereof, wherein the tower inclination state monitoring device comprises a device body, wherein the device body and the outside of a tower are integrally fixed and are used for monitoring the swing angle in the vertical direction of the tower; the device body is internally provided with a sensor module, a processor and a wireless transmitting module, the signal output end of the sensor module is connected with the processor, the signal output end of the processor is connected with an external platform through the wireless transmitting module, the device body is further provided with a power supply module, and the power supply module provides loads for the sensor module, the processor and the wireless transmitting module.)

一种杆塔倾斜状态监测装置及其监测方法

技术领域

本发明属于监测装置技术领域，涉及倾斜角度的监测尤其是一种杆塔倾斜状态监测装置及其监测方法。

背景技术

目前，电网很多线路依然是通过电杆或铁塔对电能进行输送，很多电杆或铁塔矗立在各种各样的现场，有时会因为施工建设、汽车误碰或天气原因造成的倾斜缺陷。

现有技术中尚没有一种远程监测装置和技术手段，当前，对于上述的缺陷大都是通过电力员工定期对线路巡视发现并处理的。但这种人工定期巡检的方式在实际操作的过程中不但具有很大的滞后性，其监测的准确度严重依赖操作人员当时的操作流程和主观判断。

随着远程通信技术的普及和应用，应设计一种可进行实时采集且具有远距离通信功能的监测装置，并针对该监测装置设计相应的实时监测方法，使得对于杆塔倾斜的状态进行准确及时的监测，并对监测结果进行快速的反馈。避免由于杆塔倾斜故障导致的杆塔倾倒断线所造成的用电问题和安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种，实时监测，远程通信，监测准确度高，并提供一种可提升监测的及时性，降低监测成本的杆塔倾斜状态监测装置及其监测方法。

一种杆塔倾斜状态监测装置，其特征在于：包括装置本体，该装置本体和杆塔外部一体固定，用于监测杆塔竖直方向内的摆转角度；所述装置本体内置有传感器模块、处理器和无线发送模块，所述传感器模块的信号输出端与处理器相连接，该处理器的信号输出端通过无线发送模块和外部平台连接，所述装置本体还安装有电源模块，该电源模块为传感器模块、处理器和无线发送模块提供负载。

进一步的，所述传感器模块采用三轴加速度传感器，在未摆转状态下，所述三轴加速度传感器的检测端与杆塔所安装的平面垂直，该传感器模块用于实时检测装置本体即杆塔相对于所安装平面的摆转角度。

进一步的，所述三轴加速器采用型号为LIS3DH的三轴加速度传感器及其***电路。

进一步的，所述单片机内置一阶和二阶滤波电路。

进一步的，所述处理器采用型号为ATmega16的单片机及其***电路。

进一步的，所述无线发送模块采用5310-A及其***电路。

进一步的，所述电源模块采用锂电池供电经78L33DC-DC芯片将电压转化为3.3V供给给装置本体内的各个电路。

应用一种杆塔倾斜状态监测装置的监测方法，其特征在于：

包括如下步骤：

步骤1：杆塔和装置本体同步发生偏移；

步骤2：装置本体内的传感器模块实时采集偏移角度并将信号输出至处理器；

步骤3：处理器采集信号后延时5S，再次采集传感器模块输出的实时信号；

步骤4：若步骤3采集传感器模块输出的信号恢复初始区间，则视为杆塔发生抖动；

若该次信号未恢复初始区间，处理器则每隔1s连续采集10组传感器模块输出的实时数据，如有一次传感器模块输出的信号恢复初始区间，则视为杆塔发生抖动；如直至10组传感器模块输出的实时数据均未恢复初始区间，处理器则将杆塔信息和倾斜角度经无线发送模块输出至外部平台。

而且，所述监测装置预设杆塔倾斜3°为报警阈值，该阈值也可采用其他参数。

本发明的优点和积极效果是：

本发明中，采用装置本体和杆塔结构一体固定安装，使得杆塔的偏转角度即为装置本体的偏转角度，装置本体内置的传感器模块、处理器和无线发送模块形成一套完整的监测，处理和输出系统，其中传感器模块用于实时采集杆塔的偏移角度，处理器用于对传感器模块输出的信号进行采集和处理，并将处理的结果经无线发送模块输送至外部的平台内进行显示，进而将采集的数据进行实时判断和实时发送，操作人员通过远程平台即可读取相应杆塔的倾斜角度，相较于现有人工巡检的方式不但在准确性和及时性方面具有极大提升，也可有效降低操作人员巡检过程中所花费的物质成本和时间成本。

本发明中，采用三周加速度传感器作为传感器模块，技术成熟，结构合理，便于安装；采用内置一阶和二阶滤波电路的单片机作为数据处理的终端，无线发送模块采用5310-A传输不但适应IPv4，IPv6，Non-IP等多种网络协议，还具有多种接口以及UART/FOTA固件升级，ONeNET协议，ECID/OTDOA定位等特殊功能。

本发明中，应用上述装置延伸出相应的监测方法，传感器模块实时采集偏移角度并输出信号后，在处理器中进行延后处理并二次采集的方式，可有效避免由于杆塔周围发生震动等因素造成的误标记。延后处理后，在短时间内连续多次采集传感器模块输出的实时数据，对于杆塔的复位过程进行判断，再次判断杆塔是发生临时抖动还是长久偏移。如发生长久偏移后，则再次对偏移的角度进行判断，并向外部平台输出相应信号，操作人员看到上述信号后，可及时通知人工进行干预，进而避免由于杆塔倾斜故障导致的杆塔倾倒断线以及所造成的用电问题和安全隐患。

附图说明

图1为本发明的模块构示意图；

图2为本发明中装置本体安装状态的结构示意图；

图3为角度发生偏移状态的结构示意图；

图4为电源模块部分的电路图；

图5为三轴加速度传感器部分的电路图；

图6为单片机部分的电路图；

图7为无线发送模块部分的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

一种杆塔倾斜状态监测装置，本发明的创新在于，包括装置本体1，该装置本体和杆塔外部2一体固定，用于监测杆塔竖直方向内的摆转角度；所述装置本体内置有传感器模块、处理器和无线发送模块，所述传感器模块的信号输出端与处理器相连接，该处理器的信号输出端通过无线发送模块和外部平台连接，所述装置本体还安装有电源模块，该电源模块为传感器模块、处理器和无线发送模块提供负载。

本实施例中，所述装置本体优选安装在远离杆塔底部的上端位置，尽量接近其顶部进行固定。

本实施例中，所述的外部平台可采用监控中心等多屏集成式显示装置，也可采用移动式的终端设备，比如专门设计的终端定位设备或手机等等，如采用手机作为外部平台，其可内置相应的APP作为数据显示的软体。

本实施例中，所述传感器模块采用三轴加速度传感器，在未摆转状态下，所述三轴加速度传感器的检测端与杆塔所安装的平面垂直，该传感器模块用于实时检测装置本体即杆塔相对于所安装平面的摆转角度。

本实施例中，所述三轴加速器采用型号为LIS3DH的三轴加速度传感器及其***电路。

本实施例中，所述单片机内置一阶和二阶滤波电路。

本实施例中，所述处理器采用型号为ATmega16的单片机及其***电路。

本实施例中，所述无线发送模块采用5310-A及其***电路。

本实施例中，所述电源模块采用锂电池供电经78L33DC-DC芯片将电压转化为3.3V供给给装置本体内的各个电路。

本发明的使用过程是：

本发明使用时，应用一种杆塔倾斜状态监测装置的监测方法，包括如下步骤：

步骤1：杆塔和装置本体同步发生偏移；

步骤2：装置本体内的传感器模块实时采集偏移角度并将信号输出至处理器；

步骤3：处理器采集信号后延时5S，再次采集传感器模块输出的实时信号；

步骤4：若步骤3采集传感器模块输出的信号恢复初始区间，则视为杆塔发生抖动；

若该次信号未恢复初始区间，处理器则每隔1s连续采集10组传感器模块输出的实时数据，如有一次传感器模块输出的信号恢复初始区间，则视为杆塔发生抖动；如直至10组传感器模块输出的实时数据均未恢复初始区间，处理器则将杆塔信息和倾斜角度经无线发送模块输出至外部平台。

本实施例中，所述监测装置预设杆塔倾斜3°为报警阈值，该阈值也可采用其他参数。

本实施例中，单片机依据相应的电路还应在软件上进行配置，如设计相应的去抖滤波算法，当装置本体检测的倾斜角度超过某一阈值后，才启动相应的去抖滤波算法，避免如车辆经过，微风等引起的轻微震动导致的数据误标记和误发送

本发明中，采用装置本体和杆塔结构一体固定安装，使得杆塔的偏转角度即为装置本体的偏转角度，装置本体内置的传感器模块、处理器和无线发送模块形成一套完整的监测，处理和输出系统，其中传感器模块用于实时采集杆塔的偏移角度，处理器用于对传感器模块输出的信号进行采集和处理，并将处理的结果经无线发送模块输送至外部的平台内进行显示，进而将采集的数据进行实时判断和实时发送，操作人员通过远程平台即可读取相应杆塔的倾斜角度，相较于现有人工巡检的方式不但在准确性和及时性方面具有极大提升，也可有效降低操作人员巡检过程中所花费的物质成本和时间成本。

本发明中，采用三周加速度传感器作为传感器模块，技术成熟，结构合理，便于安装；采用内置一阶和二阶滤波电路的单片机作为数据处理的终端，无线发送模块采用5310-A传输不但适应IPv4，IPv6，Non-IP等多种网络协议，还具有多种接口以及UART/FOTA固件升级，ONeNET协议，ECID/OTDOA定位等特殊功能。

本发明中，应用上述装置延伸出相应的监测方法，传感器模块实时采集偏移角度并输出信号后，在处理器中进行延后处理并二次采集的方式，可有效避免由于杆塔周围发生震动等因素造成的误标记。延后处理后，在短时间内连续多次采集传感器模块输出的实时数据，对于杆塔的复位过程进行判断，再次判断杆塔是发生临时抖动还是长久偏移。如发生长久偏移后，则再次对偏移的角度进行判断，并向外部平台输出相应信号，操作人员看到上述信号后，可及时通知人工进行干预，进而避免由于杆塔倾斜故障导致的杆塔倾倒断线以及所造成的用电问题和安全隐患。