[发明专利]一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，包括依次连接的控制器、主控单元，控制器还连接有弧形聚合物电池和太阳能电池板，主控单元分别连接有4G无线模块、蓝牙模块、驱动模块和A/D模块。能更好的识别输电铁塔螺栓是否发生松动，同时实现对输电铁塔螺栓的在线监测，为输电线路安全运行提供保障。本发明还公开了利用该基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的监测方法，在铁塔的待测杆件上安装本装置中的激励装置和传感器，计算铁塔的阻尼比矩阵；对状态完好的铁塔进行监测评估，得到正常结构下输电铁塔阻尼比矩阵；得到铁塔的日常状态的固有频率矩阵，判断输电铁塔结构是否为正常状态。

技术领域

本发明型专利属于输电线路在线状态监测与故障诊断领域，涉及一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动识别装置，本发明还涉及利用该监测系统进行的螺栓松动识别方法。

背景技术

螺栓连接由于拆装方便，利于检修等诸多优点，起着连接塔材的作用，广泛用于输电铁塔上，其连接的可靠性直接关系到输电线路的安全运行。由于输电铁塔安装在自然环境中，正常条件下气候环境直接作用于输电铁塔。输电线路在风载荷作用下，伴随着输电导线微风振动甚至舞动，输电铁塔要承受各种动态载荷，塔身角钢所受轴力交错变化，易引起铁塔节点螺栓的松动甚至脱落。此外，环境温差的变化更会加剧螺栓松动的发生,这将严重影响铁塔的稳定性。在大风、大雪的极端气候条件下，极易造成倒塔事故，严重影响输电线路的安全可靠运行，对国民经济造成严重的影响。

目前，对于螺栓松动的研究有学者研究了风载作用下输电铁塔螺栓连接松动特性研究。但输电铁塔实际运行时自然风载大小不一，作用不连续，这将对研究制造一定的困难。对与螺栓松动的检测主要还是依靠人工巡线的方法，定期的去紧固螺栓。但人工巡线费时费力，输电铁塔螺栓遍布，螺栓易松动点往往位于高处的螺栓，这更加大了人工的操作难度，对于无人职守的地段更是很难做到及时的排查，往往是事故扩大造成停电、倒塌等严重事故时，才会发现。在发生事故的现场经常可以看到脱落的螺栓螺母,倒塔事故分析报告也表明了螺栓连接失效是倒塔事故的主要原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，能更好的识别输电铁塔螺栓是否发生松动，同时实现对输电铁塔螺栓的在线监测，为输电线路安全运行提供保障。

本发明的技术方案是，一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，包括依次连接的控制器、主控单元，控制器还连接有弧形聚合物电池和太阳能电池板，主控单元分别连接有4G无线模块、蓝牙模块、驱动模块和A/D模块。

本发明的特点还在于，

所述的驱动模块还和激励装置连接，主控单元通过IO口输出高低电平的方式控制驱动模块驱动激励装置工作，A/D模块分别连接有激励装置、加速度传感器A、加速度传感器B和加速度传感器C，主控单元通过SPI同步串行通信的方式与A/D模块通讯。

所述的激励装置，包括壳体和位于壳体底部的磁力底座，圆环形的磁力底座定在壳体底部，磁力底座强力磁性可以让整个装置牢牢的吸附在铁塔上，在磁力底座上设置有套筒，螺旋弹簧等间距缠绕在套筒上；在螺旋弹簧的顶部固定有直径大于套筒的圆环形电磁铁，所述的电磁铁上连接有伸缩导线，伸缩导线制作为线圈形状固定在壳体顶部，冲击传感器通过连接杆固定在电磁铁的下方，锤头通过螺母可以旋转固定在冲击力传感器上。

本发明的另一目的是，提供一种利用该基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的监测方法。

本发明的另一技术方案是，利用所述的基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的监测方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，在铁塔的待测杆件上安装本装置中的激励装置和传感器，

步骤2，计算铁塔的阻尼比矩阵ξ_i；