本实用新型涉及地质灾害安全监测领域，尤其涉及一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统。
背景技术：
输电线路线路长、地域分布广、环境复杂多样，由于线路要求，当输电塔架设在山体地区时，受重力、水、地表沉陷的影响，输电塔所在斜坡将发生倾斜、水平位移、不均匀沉降等变形，所处不稳定斜坡如不及时进行预警和采取加固措施极易造成输电塔塔体发生局部破坏或整体倒塌，从而引发险情。
目前，对高压电塔的检测主要是基于力学传感器对电塔结构的检验与维修，而对高压电塔所处斜坡基础的稳定性预警机制尚不成熟，自动化程度低，且预警周期时间长。受软硬件影响，传统基于gps导航卫星的电塔灾害监测系统，主要是将gps定位采集传感器部署在输电塔基础所在区域，只能监测到由于地表沉陷、气象灾害和塔体受力不均匀所引起的基础整体倾斜、位移变化，预警机制效率低且无法准确感知地质灾害产生的力学特征和趋势。
鉴于上述现有技术存在的缺陷，我们实用新型了一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，该系统布置简单，操作方便,警示效果明显。一方面，本系统的局部变形数据采集装置借助阵列在斜坡上的电阻式半导体应变片可以实时感知电塔基础斜坡局部的力学变化和变形趋势；另一方面，本系统基于北斗高精度空间定位技术，借助北斗高精度空间位置传感器和北斗定位参考点传感器，经由解算法服务器解算，可以对电塔所在斜坡基础实现高精度整体变形实时监控。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，通过北斗变形监测预警系统对待测输电塔所在斜坡的局部力学变化、变形趋势和高精度整体位移变形进行实时监测，从而对待测输电塔所在不稳定斜坡进行远程监测和快速预警。
为了实现本实用新型的目的,本实用新型采用的技术方案为：一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，包括待测输电塔所在斜坡、与北斗卫星进行数据传输的地质灾害安全数据采集北斗终端1、本地监测北斗终端2、地质灾害预警终端3，地质灾害安全数据采集北斗终端1由供电装置11、高精度北斗定位传感器12、局部变形数据采集装置13、数据处理箱14组成，其特征在于：所述局部变形数据采集装置13由多个电阻式半导体应变片组成，所述多个电阻式半导体应变片阵列设置在不稳定斜坡主体斜面上；每个所述电阻式半导体应变片通过电缆4与相邻的电阻式半导体应变片连接，所述高精度北斗定位传感器12和所述电阻式半导体应变片一侧设置有供电装置11；所述多个电阻式半导体应变片将采集的岩层信息传输到所述数据处理箱14，所述数据处理箱14设置有信号解调单元和无线传输单元，所述数据处理箱14通过北斗卫星将岩层应力应变信息传递给本地监测北斗终端2，所述高精度北斗定位传感器12通过北斗卫星将高精度位置信息传递给本地监测北斗终端2，所述本地监测北斗终端2设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述本地监测北斗终端2经判断将信息发送到地质灾害预警终端3。
所述电阻式半导体应变片呈阵列式植入在不稳定斜坡主体斜面以下0.0035m3的长方体空间，所述长方体空间尺寸为0.1m×0.1m×0.35m，通过所述半导体应变片可测量待测输电塔所在斜坡主体各局部应变。
所述供电装置11由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述高精度北斗定位传感器12和所述电阻式半导体应变片通过所述电缆4进行供电。
北斗高精度空间位置监测方法包括以下步骤：
s1：在输电塔塔脚处分别设置高精度北斗定位传感器12，在与输电塔中心位置具有预设距离处设置北斗定位参考点，预设距离不超过12km。
s2：高精度北斗定位传感器12和北斗定位参考点通过无线通信模块连接4g网络，并经移动公网将监测点和参考点的空间位置信息传递到本地监测北斗终端2的解算法服务器。
s3：解算法服务器将数据存储后，启动解算过程，即基线解算处理，解算出输电塔所在斜坡监测点的高精度三维图像坐标信息，包括高程信息、位置信息和形变信息，根据初始的三维图像坐标信息计算出输电塔所在斜坡监测点的基础变位值。
所述多个相互连接的电阻式半导体应变片将采集的岩层变形信息传输到所述数据处理箱14，所述数据处理箱14设置有信号解调单元和无线传输单元，所述信号解调单元将电阻式半导体应变片传递过来的图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后通过无线传输单元发送给本地监测北斗终端2。
所述本地监测北斗终端2设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元接收到来自数据处理箱14的岩层应力应变图像信号，所述判定单元对岩层应力应变局部变形数据和输电塔所在斜坡监测点基础变位值的整体变形数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端3发出报警信息。
本实用新型的有益效果在于：
(1)解决了现有高压电塔所处不稳定斜坡上的地质灾害预警技术的诸如数据采集周期长、精度不够、成本高等的问题；
(2)采用本系统进行监测时，可以同时监测待测高压电塔所处不稳定斜坡的局部力学变化、变形趋势和斜坡高精度整体变形，为特殊高压电塔高精度实时监控、灾害预测提供科学的数据支撑；
(3)实现了对已发生变形的待测高压电塔所处斜坡的自动化预警，提高电力杆塔的安全管理；
附图说明
下面结合附图和实施案例对本实用新型做进一步的说明。
图1为本实用新型的系统结构图；
图2为本实用新型的安装示意图；
图3为系统示意图。
其中，1－地质灾害安全数据采集北斗终端，2－本地监测北斗终端，3－地质灾害预警终端，4－电缆，11－供电装置，12－高精度北斗定位传感器，13－局部变形数据采集装置，14－数据处理箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
参见图1、图2、图3。
本实用新型公开了一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，包括待测输电塔所在斜坡、与北斗卫星进行数据传输的地质灾害安全数据采集北斗终端1、本地监测北斗终端2、地质灾害预警终端3，地质灾害安全数据采集北斗终端1由供电装置11、高精度北斗定位传感器12、局部变形数据采集装置13、数据处理箱14组成，其特征在于：所述局部变形数据采集装置13由多个电阻式半导体应变片组成，所述多个电阻式半导体应变片阵列设置在不稳定斜坡主体斜面上；每个所述电阻式半导体应变片通过电缆4与相邻的电阻式半导体应变片连接，所述高精度北斗定位传感器12和所述电阻式半导体应变片一侧设置有供电装置11；所述多个电阻式半导体应变片将采集的岩层信息传输到所述数据处理箱14，所述数据处理箱14设置有信号解调单元和无线传输单元，所述数据处理箱14通过北斗卫星将岩层应力应变信息传递给本地监测北斗终端2，所述高精度北斗定位传感器12通过北斗卫星将高精度位置信息传递给本地监测北斗终端2，所述本地监测北斗终端2设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述本地监测北斗终端2经判断将信息发送到地质灾害预警终端3。
所述电阻式半导体应变片呈阵列式植入在不稳定斜坡主体斜面以下0.0035m3的长方体空间，所述长方体空间尺寸为0.1m×0.1m×0.35m，通过所述半导体应变片可测量待测输电塔所在斜坡主体各局部应变。
所述供电装置11由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述高精度北斗定位传感器12和所述电阻式半导体应变片通过所述电缆4进行供电。
北斗高精度空间位置监测方法包括以下步骤：
s1：在输电塔塔脚处分别设置高精度北斗定位传感器12，在与输电塔中心位置具有预设距离处设置北斗定位参考点，预设距离不超过12km。
s2：高精度北斗定位传感器12和北斗定位参考点通过无线通信模块连接4g网络，并经移动公网将监测点和参考点的空间位置信息传递到本地监测北斗终端2的解算法服务器。
s3：解算法服务器将数据存储后，启动解算过程，即基线解算处理，解算出输电塔所在斜坡监测点的高精度三维图像坐标信息，包括高程信息、位置信息和形变信息，根据初始的三维图像坐标信息计算出输电塔所在斜坡监测点的基础变位值。
所述多个相互连接的电阻式半导体应变片将采集的岩层变形信息传输到所述数据处理箱14，所述数据处理箱14设置有信号解调单元和无线传输单元，所述信号解调单元将电阻式半导体应变片传递过来的图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后通过无线传输单元发送给本地监测北斗终端2。
所述本地监测北斗终端2设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元接收到来自数据处理箱14的岩层应力应变图像信号，所述判定单元对岩层应力应变局部变形数据和输电塔所在斜坡监测点基础变位值的整体变形数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端3发出报警信息。
本实用新型的使用原理简述如下：
如图1、图2所示，一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统结构图、安装示意图：所述地质灾害安全数据采集北斗终端1由供电装置11、高精度北斗定位传感器12、局部变形数据采集装置13、数据处理箱14组成，所述局部变形数据采集装置13由多个电阻式半导体应变片组成，多个电阻式半导体应变片阵列设置在不稳定斜坡主体斜面上；所述每个电阻式半导体应变片通过电缆4与相邻的电阻式半导体应变片连接；所述供电装置11包括太阳能发电板、蓄电池为高精度北斗定位传感器12和电阻式半导体应变片通过电缆供电；所述多个电阻式半导体应变片将采集的岩层信息传输到所述数据处理箱14，所述数据处理箱14设置有信号解调单元和无线传输单元，所述数据处理箱14通过北斗卫星将岩层应力应变信息传递给本地监测北斗终端2，所述高精度北斗定位传感器12通过北斗卫星将高精度位置信息传递给本地监测北斗终端2，所述本地监测北斗终端2设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述本地监测北斗终端2经判断将信息发送到地质灾害预警终端3；
如图3所示，一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统示意图；
1.通过高精度北斗定位传感器12构建实时北斗监测控制网，在输电塔塔脚处分别设置高精度北斗定位传感器12(不少于2个，依输电塔规模大小而定)，在与输电塔中心位置具有预设距离处设置北斗定位参考点，预设距离不超过12km，形成整体监测网络，用于监测高压电塔所处不稳定斜坡的整体变形；
2.高精度北斗定位传感器12和北斗定位参考点通过无线通信模块连接4g网络，并经移动公网将监测点和参考点的高精度空间位置信息传递到本地监测北斗终端2的解算法服务器；
3.解算法服务器将数据存储后，启动解算过程，即基线解算处理，解算出输电塔所在斜坡监测点的高精度三维图像坐标信息，包括高程信息、位置信息和形变信息，根据初始的三维图像坐标信息计算出输电塔所在斜坡监测点的基础变位值；
4.本地监测北斗终端2接收到解算法服务器输出的斜坡监测点的基础变位值，本地监测北斗终端2的判定单元对输电塔所在斜坡监测点基础变位值的整体变形数据进行判定，若监测数据超过阈值，则判定输电塔所在斜坡监测点发生灾害性整体变形，通过无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端3发出报警信息；
5.局部变形数据采集装置13通过电阻式半导体应变片进行工作，多个电阻式半导体应变片阵列设置在不稳定斜坡主体斜面地表以下，可准确测量待测输电塔所在斜坡主体各局部应变，电阻式半导体应变片将采集的岩层变形信息传输到所述数据处理箱14，数据处理箱14的信号解调单元将电阻式半导体应变片传递过来的图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后通过无线传输单元发送给本地监测北斗终端2；
6.本地监测北斗终端2接收到数据处理箱14传递的图像信号，本地监测北斗终端2的判定单元对输电塔所在斜坡的岩体局部变形数据进行判定，若监测数据超过阈值，则判定输电塔所在斜坡监测点发生灾害性局部变形，通过无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端3发出报警信息；
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
1.一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，包括待测输电塔所在斜坡、与北斗卫星进行数据传输的地质灾害安全数据采集北斗终端(1)、本地监测北斗终端(2)、地质灾害预警终端(3)，地质灾害安全数据采集北斗终端(1)由供电装置(11)、高精度北斗定位传感器(12)、局部变形数据采集装置(13)、数据处理箱(14)组成，其特征在于：所述局部变形数据采集装置(13)由多个电阻式半导体应变片组成，所述多个电阻式半导体应变片阵列设置在不稳定斜坡主体斜面上；每个所述电阻式半导体应变片通过电缆(4)与相邻的电阻式半导体应变片连接，所述高精度北斗定位传感器(12)和所述电阻式半导体应变片一侧设置有供电装置(11)；所述多个电阻式半导体应变片将采集的岩层信息传输到所述数据处理箱(14)，所述数据处理箱(14)设置有信号解调单元和无线传输单元，所述数据处理箱(14)通过北斗卫星将岩层应力应变信息传递给本地监测北斗终端(2)，所述高精度北斗定位传感器(12)通过北斗卫星将高精度位置信息传递给本地监测北斗终端(2)，所述本地监测北斗终端(2)设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述本地监测北斗终端(2)经判断将信息发送到地质灾害预警终端(3)。
2.根据权利要求1所述的一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，其特征在于：所述电阻式半导体应变片呈阵列式植入在不稳定斜坡主体斜面以下0.0035m3的长方体空间，所述长方体空间尺寸为0.1m×0.1m×0.35m，通过所述半导体应变片可测量待测输电塔所在斜坡主体各局部应变。
3.根据权利要求1所述的一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，其特征在于：所述供电装置(11)由太阳能发电板和蓄电池组成，并对所述高精度北斗定位传感器(12)和所述电阻式半导体应变片通过所述电缆(4)进行供电。
4.根据权利要求1所述的一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，其特征在于：所述多个相互连接的电阻式半导体应变片将采集的岩层变形信息传输到所述数据处理箱(14)，所述数据处理箱(14)设置有信号解调单元和无线传输单元，所述信号解调单元将电阻式半导体应变片传递过来的图像信号进行消噪、放大、信号标准化处理后通过无线传输单元发送给本地监测北斗终端(2)。
5.根据权利要求1所述的一种不稳定斜坡上的高压电塔北斗变形监测预警系统，其特征在于：所述本地监测北斗终端(2)设置有判定单元、无线通信单元和解算法服务器，所述无线通信单元接收到来自数据处理箱(14)的岩层应力应变图像信号，所述判定单元对岩层应力应变局部变形数据和输电塔所在斜坡监测点基础变位值的整体变形数据分别进行判定，若监测数据超过阈值，则通过所述无线通信单元将信息传递给地质灾害预警终端(3)发出报警信息。
技术总结