隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力行業(yè)發(fā)展迅速，推動(dòng)了輸電塔行業(yè)的快速發(fā)展?！笆? 期間，我國(guó)對(duì)電網(wǎng)投資約 2.7 萬(wàn)億元，隨著電網(wǎng)投資的不斷加大，對(duì)輸電線路鐵塔的需求也將 不斷增多，輸電線路鐵塔行業(yè)的發(fā)展前景廣闊。 輸電塔在電力傳輸過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，但是由于它具有高柔、輕質(zhì)、低阻尼等 特點(diǎn)，再加上地殼運(yùn)動(dòng)、惡劣氣候、老化氧化、潛在的人為偷盜破壞等各種因素，造成該類(lèi) 結(jié)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生破壞，甚至造成輸電塔的傾斜和倒塌等。僅 2015 年，在我國(guó)發(fā)生的 500 kV 輸 電塔倒塌 18 基，110 kV 以上輸電塔倒塌 60 基。給經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和人民生活造成極為嚴(yán)重的影響。

目前輸電塔安全性的研究只在設(shè)計(jì)階段計(jì)算考慮地震、強(qiáng)風(fēng)、覆冰等因素的作用，對(duì)已 建成的輸電塔的安全性檢測(cè)和健康評(píng)價(jià)還沒(méi)有制定相應(yīng)的規(guī)范和制度，也沒(méi)有可靠的檢測(cè)手 段及健康評(píng)估方法。傳統(tǒng)輸電塔檢測(cè)方法是采用巡檢的方式，主要有人工目測(cè)法和直升飛機(jī) 航測(cè)法。該方法存在成本高、危險(xiǎn)性高、以及存在盲區(qū)等問(wèn)題，所以，供電部門(mén)特別需要一 種新的監(jiān)測(cè)方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)巡檢方式。

深圳森瑟科技發(fā)展有限公司采用自主研發(fā)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括穩(wěn)定的采集儀、可 靠的傳感器，功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)云平臺(tái)，滿(mǎn)足輸電塔結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)所需，并已在多個(gè)項(xiàng)目中投 入使用。數(shù)據(jù)穩(wěn)定，結(jié)果可靠，充分滿(mǎn)足各類(lèi)使用要求。

監(jiān)測(cè)目的

由于該輸電塔具有高柔、輕質(zhì)、低阻尼等特點(diǎn)，在自然災(zāi)害和人為破壞的作用下極易發(fā) 生破壞，包括不均勻沉降、傾斜、倒塌等。這些變形并不是突然產(chǎn)生的，而是有一個(gè)發(fā)展過(guò) 程。在這個(gè)過(guò)程中可以采取措施，降低損失。 本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)輸電塔的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以達(dá)到以下目的：

（1）通過(guò)對(duì)輸電塔沉降、傾斜、振動(dòng)以及環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，積累大量有效數(shù)據(jù)為了解輸 電塔變形發(fā)展?fàn)顟B(tài)提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）通過(guò)對(duì)輸電塔的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，替代部分人工檢測(cè)工作降低維護(hù)成本，對(duì)輸電塔的安全狀況有一個(gè)客觀認(rèn)識(shí)，對(duì)變形超過(guò)設(shè)置的閾值時(shí)可及時(shí)預(yù)警。

（3）為確定輸電塔的穩(wěn)定性與安全性提供依據(jù)，也為今后輸電塔的維修提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

監(jiān)測(cè)方案總體設(shè)計(jì)

輸電塔屬于高聳結(jié)構(gòu)，其常見(jiàn)破壞形式包括輸電塔的傾斜、倒塌、基礎(chǔ)沉降等等。考慮 到輸電塔的特點(diǎn)并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，主要監(jiān)測(cè)輸電塔的變形、環(huán)境、結(jié)構(gòu)類(lèi)指標(biāo)，變形類(lèi) 指標(biāo)包括地基的不均勻沉降、塔身傾斜指標(biāo)、以及振動(dòng)指標(biāo)，環(huán)境指標(biāo)包括溫濕度、降雨量、 及風(fēng)速風(fēng)向，結(jié)構(gòu)類(lèi)指標(biāo)包括關(guān)鍵部位應(yīng)力指標(biāo)。 在輸電塔變形規(guī)律不明確的情況下，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)長(zhǎng)期不間斷監(jiān)測(cè)，對(duì)輸電塔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)觀察，摸清輸電塔健康狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)能夠時(shí)間報(bào)警，從而及時(shí) 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，排除隱患，避免可能出現(xiàn)的重大安全事故。

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需滿(mǎn)足以下要求：

（1）系統(tǒng)的可靠性。輸電塔監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，所以，需要保證系統(tǒng)可靠 性，保證數(shù)據(jù)采集的連續(xù)、不間斷。

（2）系統(tǒng)的*性。設(shè)備的選擇、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能要具有*性，要與結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的相 關(guān)理論、監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展水平相適應(yīng)。

（3）成本的合理性。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)原則就是利用布控方式，在最需要的位置布置 最合適的傳感器，做到既節(jié)省項(xiàng)目成本，又能減小后期維護(hù)投入，限度發(fā)揮出實(shí)際監(jiān)測(cè) 的效果。

數(shù)據(jù)采集傳輸模式

本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器種類(lèi)很多、數(shù)量大、信號(hào)傳輸與存儲(chǔ)的實(shí)時(shí)性要求高，同時(shí)塔 體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工本身難度較大，需要信號(hào)采集和傳輸系統(tǒng)盡可能減少對(duì)施工的干擾，這對(duì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件提出了很高的要求。 數(shù)據(jù)傳輸模式有無(wú)線傳輸及有線傳輸兩種，前者借助 GPRS 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，只要手機(jī) 信號(hào)可達(dá)之處，即可進(jìn)行傳輸，傳輸范圍較廣；有線傳輸適于沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)的位置，沒(méi)有借用任 何其它資源，通信可靠性取決于設(shè)備自身質(zhì)量，不可控因素少，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。這兩種各具特點(diǎn)， 需結(jié)合項(xiàng)目所處位置環(huán)境及其他因素綜合決定。

（1） 沉降監(jiān)測(cè)。在輸電塔底板 4 角分別位置安裝沉降傳感器，并在距輸電塔一定位置相對(duì)穩(wěn)定區(qū)安裝 1 沉降傳感器作為基準(zhǔn)點(diǎn)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸電塔沉降。

（2） 塔體傾斜。輸電塔傾斜是塔身整體力學(xué)行為特征的直觀體現(xiàn)，有整體傾斜及局部 折斷，針對(duì)這兩種破壞形式分別在塔籠和塔身豎桿上各安裝 1 個(gè)雙軸向傾角傳感器。

（3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)變。結(jié)構(gòu)應(yīng)變是結(jié)構(gòu)整體和局部受力安全狀態(tài)的直接反應(yīng)，是監(jiān)測(cè)的重要 方面?？紤]結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和常見(jiàn)損傷易發(fā)部位的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，按照分區(qū)集中布置的 準(zhǔn)則，在塔體、塔籠、塔臂處安裝共十個(gè)應(yīng)變傳感器。

（4） 塔體振動(dòng)。輸電塔結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)比較顯著，在塔臂、塔籠位置各安裝 1 個(gè)振動(dòng)傳感器，以監(jiān)測(cè)輸電塔實(shí)時(shí)振動(dòng)情況。

（5） 環(huán)境因素監(jiān)測(cè)。風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度以及降雨量等對(duì)結(jié)構(gòu)變形也有一定的影響，在輸電塔上安裝風(fēng)速風(fēng)向傳感器、溫濕度傳感器。雨量計(jì)安裝在距輸電塔一定位置的穩(wěn)定區(qū)域。以監(jiān)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、雨量的實(shí)時(shí)變化。

固定式 傾角計(jì)

測(cè)量范圍:±10°±30°±60°±90°

測(cè)量軸:單軸/雙軸 分辨率:0.001 °

精度:0.005 °

溫度范圍:-40～+85℃

防水等級(jí):IP67

IEPE壓電加速度傳感器

標(biāo)準(zhǔn)量程：5g

靈敏度：1000Mv/g

頻率范圍：0.04-1500 Hz（±10%）

分辨率：0.00002g

本項(xiàng)目擬采用監(jiān)測(cè)設(shè)備包括數(shù)據(jù)采集儀、傳感器，均為森瑟科技生產(chǎn)。具體參數(shù)如下：

（1） 數(shù)據(jù)采集儀本項(xiàng)目擬采用的數(shù)據(jù)采集儀包括兩種，一種為通用的 8 通道無(wú)線數(shù)據(jù)采集儀， 另一種是針對(duì)振弦傳感器專(zhuān)用的 8 通道振弦采集儀

8 通道無(wú)線數(shù)據(jù)采集儀，可支持 WIFI 及 GPRS 同時(shí)傳輸，可直接接入多種傳感器，穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

8 通道振弦采集儀，專(zhuān)為振弦傳感器設(shè)計(jì)，使用高性能 ARM 控制器，性能穩(wěn)定，工作可靠。支 持接口 RS485，RS232，可應(yīng)用國(guó)內(nèi)大部分振弦類(lèi)型傳感器，穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)單，滿(mǎn)足用戶(hù)需求。