开云优惠体育网页版入口

专利名称：一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411127685.6

专利申请（专利权）人：国网甘肃省电力公司张掖供电公司
权利人地址：甘肃省张掖市甘州区西街246号

专利发明（设计）人：马鹏飞,姜亚军,陈飞,姜鹏远,施昌江

专利摘要：本发明属于电力杆塔技术领域，具体的说是一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，包括：定位模块：所述定位模块用于获取电力杆塔在初始位置的坐标；监测模块：所述监测模块用于监测电力杆塔的位置信息；实时监测铁塔表面沉降、深层沉降、外部位移和应力应变，掌握边坡的结构变化；沉降分析模块：所述沉降分析模块用于分析监测模块的电力杆塔位置信息；维护预警模块；合理分配维护资源，确保高风险等级的杆塔得到足够的关注，同时避免对低风险杆塔的过度投资；确定电力杆塔的稳定性和安全性，降低因杆塔沉降或倒塌导致的供电中断和设备损坏风险，等级划分有助于实施预防性维护策略，通过早期识别潜在问题，减少意外故障和紧急维修的需求。

主权利要求：
1.一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，其特征在于：包括：定位模块：所述定位模块用于获取电力杆塔在初始位置的坐标；
监测模块：所述监测模块用于监测电力杆塔的位置信息；
沉降分析模块：所述沉降分析模块用于分析监测模块的电力杆塔位置信息；
维护预警模块：所述维护预警模块用于生成并输出对电力杆塔出现沉降时进行维护的指令；
所述沉降分析模块还用于评估电力杆塔出现沉降时的风险等级：建立沉降分析模块和维护预警模块的相互映射关系，具体为：计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ；
预先设定沉降速率最低阈值 和最高阈值 ；
计算电力杆塔的倾斜度 ；
预先设定电力杆塔的倾斜度最低阈值 和最高阈值 ；
若 ， ，则为一级轻微风险，产生信号传输至维护预警模块；
若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；
若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；
若 ， ，则判定为三级严重风险，产生信号传输至维护预警模块；
所述初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 具体计算方式为：所述定位模块获取电力杆塔初始位置的坐标包括：获取电力杆塔在安装初期时的坐标；
实时监测电力杆塔的位置坐标 ；
计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ：；
其中 为某一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；
为下一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；
为相邻测量周期的时间差值；
所述电力杆塔的倾斜度 具体计算方式为：；
其中h为电力杆塔的实际高度;为相邻一段周期内电力杆塔坐标x轴的差值；
为相邻一段周期内电力杆塔坐标y轴的差值；
所述维护预警模块包括生成的指令包括一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令，所述一级维护指令，二级维护指令和三级维护指令用于对应不同的沉降风险，具体为：若 ， ，生成并输出一级维护指令；
若 ， ，或 ， ，生成并输出二级维护指令；
若 ， ，生成并输出三级维护指令；
所述一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令所做的措施具体为：所述一级维护指令的维护措施包括定期的目视检查，记录沉降数据和周期性小修；
所述二级维护指令的维护措施包括频繁地检查；
所述三级维护指令的维护措施包括需要紧急干预；
所述沉降分析模块包括土壤分析单元、地下水分析单元和杆塔结构单元；
所述土壤分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔底部土壤物理性质是否正常；
所述地下水分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔地下水是否正常；
杆塔结构单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔强度是否正常：所述土壤分析包括：对土壤进行物理性质测试，包括土壤的密度、含水量、空隙率等，以评估土壤的承载能力和稳定性；
所述地下水分析包括：监测地下水位的变化，评估地下水对杆塔基础的影响；
所述杆塔结构分析包括：对杆塔结构进行腐蚀性测试；
所述土壤分析单元包括对土壤进行物理性质检测，具体为：获取土壤孔隙率 ；
预先设定土壤孔隙率阈值为 ；
若 ，则将信号传输至地下水分析单元；
若 ，则将信号传输至地下水分析单元和维护预警模块；
所述地下水分析单元包括：获取水位变化率 ；
预先设定水位变化率阈值 ；
若 ，则将信号传输至杆塔结构单元；
若 ，则将信号传输至杆塔结构单元和维护预警模块；
所述杆塔结构单元包括：
获取杆塔表面腐蚀速率 ；
预先设定杆塔表面腐蚀阈值 ；
若 ，则不产生信号；
若 ，则将信号传输至维护预警模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，其特征在于：所述土壤孔隙率 计算方式如下：；
其中，土壤孔隙率表示土壤中孔隙空间所占的比例，用百分比表示；
土壤比重 也称为土壤密度或土壤颗粒密度，指单位体积的干燥土壤颗粒的质量；
土壤容重 是指单位体积原状土壤。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，其特征在于：所述水位变化率 计算方式如下：；
其中， 和 为两个不同时间点的水位；
和 为对应的时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，其特征在于：所述地下水分析单元还用于分析在单位周期内地下水位的上下幅度值是否正常，通过公式计算：；
其中f为水位波动幅度值；
是单位时间内第i次观测的水位；
是地下水监测周期中单位时间的数量；
是地下水在监测周期内水位的平均值；
f数值越大，则表明地下水在监测周期内波动不正常，并产生信号传输至维护预警模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，其特征在于：所述杆塔表面腐蚀速率 计算方式如下：；
其中 是在两个不同时间点杆塔表面的厚度损失；
为对应两个时间点的差值。 说明书 : 一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统技术领域[0001] 本发明属于电力杆塔技术领域，具体的说是一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统。背景技术[0002] 电力杆塔是电力系统用于支撑输电线路的重要结构，它们将高压电线悬挂于地面之上，确保电能从发电站安全，高效地传输到各个用电区域；由于自然灾害和地质因素，电力杆塔可能会出现沉降、位移和倾斜等问题，严重时会导致电力中断甚至杆塔倒塌，因此需要对电力杆塔的实时监测。[0003] 现有技术也针对电力杆塔的监测提出一些解决方案，如公开号为CN115550757A的一项专利申请公开了一种电力配电杆塔监测预警系统。该系统包括：定位数据采集模块、加速度传感器和信息处理模块，定位数据采集模块用于采集配电杆塔第一预设位置的定位数据，并发送给所述信息处理模块；加速度传感器用于采集配电杆塔第二预设位置的加速度数据，并发送给所述信息处理模块。该发明通过在线感知配电杆物理形变的情况，对采集数据分析、定位数据解析后适配多种预警信息的提示，通过平台整合配电杆塔电子档案信息，为一线巡检人员提供技术支撑，把握电网运行状态，提高了供电服务质量。[0004] 上述技术方案虽然能够对电力杆塔出现沉降时提供预警信息，但是在具体使用时仍存在其他问题，如难以根据电力杆塔的沉降情况而合理地分配维护资源，导致对一些低风险的电力杆塔也进行过度关注，提高了工作人员的工作量，不利于对电力杆塔的监测以及维修。[0005] 为此，本发明提供一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统。发明内容[0006] 为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，包括：[0008] 定位模块：所述定位模块用于获取电力杆塔在初始位置的坐标；[0009] 监测模块：所述监测模块用于监测电力杆塔的位置信息；实时监测铁塔表面沉降、深层沉降、外部位移和应力应变，掌握边坡的结构变化；[0010] 沉降分析模块：所述沉降分析模块用于分析监测模块的电力杆塔位置信息；[0011] 维护预警模块：所述维护预警模块用于生成并输出对电力杆塔出现沉降时进行维护的指令；[0012] 所述沉降分析模块还用于评估电力杆塔出现沉降时的风险等级：[0013] 建立沉降分析模块和维护预警模块的相互映射关系，具体为：[0014] 计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ；需要说明的是，在计算电力杆塔的沉降速率时，监测模块已经监测到电力杆塔出现部分沉降；[0015] 预先设定沉降速率最低阈值 和最高阈值 ；[0016] 计算电力杆塔的倾斜度 ；[0017] 预先设定电力杆塔的倾斜度最低阈值 和最高阈值 ；[0018] 若 ， ，则为一级轻微风险，产生信号传输至维护预警模块；[0019] 若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；[0020] 若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；[0021] 若 ， ，则判定为三级严重风险，产生信号传输至维护预警模块；[0022] 表面沉降指的是地表或某个结构表面的垂直位移，即地面或结构表面相对于某个基准面（如初始位置或参考点）的下沉。[0023] 优选的，所述初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 具体计算方式为：[0024] 所述定位模块获取电力杆塔初始位置的坐标包括：获取电力杆塔在安装初期（稳定时期）时的坐标 ；[0025] 实时监测电力杆塔的位置坐标 ；[0026] 计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ：[0027] ；[0028] 其中 为某一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；[0029] 为下一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；[0030] 为相邻测量周期的时间差值；[0031] 所述电力杆塔的倾斜度 具体计算方式为：[0032] ；[0033] 其中h为电力杆塔的实际高度；[0034] 为相邻一段周期内电力杆塔坐标x轴的差值；[0035] 为相邻一段周期内电力杆塔坐标y轴的差值。[0036] 优选的，所述维护预警模块包括生成的指令包括一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令，所述一级维护指令，二级维护指令和三级维护指令用于对应不同的沉降风险，具体为：[0037] 若 ， ，生成并输出一级维护指令；[0038] 若 ， ，或 ， ，生成并输出二级维护指令；[0039] 若 ， ，生成并输出三级维护指令。[0040] 优选的，所述一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令所做的措施具体为：[0041] 所述一级维护指令的维护措施包括定期的目视检查，记录沉降数据和周期性小修；[0042] 所述二级维护指令的维护措施包括频繁地检查；[0043] 所述三级维护指令的维护措施包括需要紧急干预。[0044] 优选的，所述沉降分析模块包括土壤分析单元、地下水分析单元和杆塔结构单元；[0045] 所述土壤分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔底部土壤物理性质是否正常；[0046] 所述地下水分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔地下水是否正常；[0047] 杆塔结构单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔强度是否正常：[0048] 所述土壤分析包括：对土壤进行物理性质测试，包括土壤的密度、含水量、空隙率等，以评估土壤的承载能力和稳定性；[0049] 所述地下水分析包括：监测地下水位的变化，评估地下水对杆塔基础的影响；[0050] 所述杆塔结构分析包括：对杆塔结构进行腐蚀性测试。[0051] 优选的，所述土壤分析单元包括对土壤进行物理性质检测，具体为：[0052] 获取土壤孔隙率 ；[0053] 预先设定土壤孔隙率阈值为 ；其中土壤孔隙率阈值 是工作人员根据季节性变化而获取的；[0054] 若 ，则将信号传输至地下水分析单元；[0055] 若 ，则将信号传输至地下水分析单元和维护预警模块；[0056] 所述地下水分析单元包括：[0057] 获取水位变化率 ；[0058] 预先设定水位变化率阈值 ；其中水位变化率阈值 是工作人员根据季节性变化而获取的；[0059] 若 ，则将信号传输至杆塔结构单元；[0060] 若 ，则将信号传输至杆塔结构单元和维护预警模块；[0061] 所述杆塔结构单元包括：[0062] 获取杆塔表面腐蚀速率 ；[0063] 预先设定杆塔表面腐蚀阈值 ；其中杆塔表面腐蚀阈值 是工作人员根据历史经验获得的；[0064] 若 ，则不产生信号；[0065] 若 ，则将信号传输至维护预警模块。[0066] 优选的，所述土壤孔隙率 计算方式如下：[0067] ；[0068] 其中，土壤孔隙率表示土壤中孔隙空间所占的比例，用百分比表示；[0069] 土壤比重 也称为土壤密度或土壤颗粒密度，指单位体积的干燥土壤颗粒的质量，通常以克每立方厘米表示，它表示土壤颗粒的密度，不包括孔隙的空气或水分；土壤比重 的获取方式如下：首先采集土壤样品，将采集的土壤样品进行干燥处理，之后将干燥后的土壤样品通过筛分或浮选等方法，去除其中的石块等非土壤颗粒，之后将土壤颗粒质量以及土壤颗粒体积进行除法计算便可得到土壤比重 ；[0070] 土壤容重 是指单位体积原状土壤。[0071] 优选的，所述水位变化率 计算方式如下：[0072] ；[0073] 其中， 和 为两个不同时间点的水位；[0074] 和 为对应的时间。[0075] 优选的，所述地下水分析单元还用于分析在单位周期内地下水位的上下幅度值是否正常，通过公式计算：[0076] ；[0077] 其中f为水位波动幅度值；[0078] 是单位时间内第i次观测的水位；[0079] 是地下水监测周期中单位时间的数量；[0080] 是地下水在监测周期内水位的平均值；[0081] 数值越大，则表明地下水在监测周期内波动不正常，并产生信号传输至维护预警模块。[0082] 优选的，所述杆塔表面腐蚀速率 计算方式如下：[0083] ；[0084] 其中 是在两个不同时间点杆塔表面的厚度损失；[0085] 为对应两个时间点的差值。[0086] 本发明的有益效果如下：[0087] 1.本发明所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，通过本发明实时监测系统合理分配维护资源，确保高风险等级的杆塔得到足够的关注，同时避免对低风险杆塔的过度投资；确定电力杆塔的稳定性和安全性，降低因杆塔沉降或倒塌导致的供电中断和设备损坏风险，等级划分有助于实施预防性维护策略，通过早期识别潜在问题，减少意外故障和紧急维修的需求。[0088] 2.本发明所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统，通过本发明实时监测系统可以根据不同的季节以及不同的环境而自动将电力杆塔的沉降阈值进行更新，确保在不同环境以及不同季节下的电力杆塔也能起到很好的被监测效果。附图说明[0089] 下面结合附图对本发明作进一步说明。[0090] 图1是本发明的系统图。具体实施方式[0091] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。[0092] 电力杆塔是电力系统用于支撑输电线路的重要结构，它们将高压电线悬挂于地面之上，确保电能从发电站安全，高效地传输到各个用电区域；由于自然灾害和地质因素，电力杆塔可能会出现沉降、位移和倾斜等问题，严重时会导致电力中断甚至杆塔倒塌，因此需要对电力杆塔的实时监测，以便在问题发生前进行预警和处理，目的是保障电力供应的稳定性和安全性；[0093] 如图1所示，本发明实施例所述的一种基于物联网的电力杆塔沉降实时监测系统：包括定位模块，监测模块，沉降分析模块以及维护预警模块；其中所述定位模块用于获取电力杆塔在初始位置的坐标；[0094] 所述监测模块用于监测电力杆塔的位置信息；实时监测铁塔表面沉降、深层沉降、外部位移和应力应变，掌握边坡的结构变化；[0095] 所述沉降分析模块用于分析监测模块的电力杆塔位置信息；[0096] 所述维护预警模块用于生成并输出对电力杆塔出现沉降时进行维护的指令；[0097] 所述沉降分析模块还用于评估电力杆塔出现沉降时的风险等级：[0098] 建立沉降分析模块和维护预警模块的相互映射关系，具体为：[0099] 计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ；需要说明的是，在计算电力杆塔的沉降速率时，监测模块已经监测到电力杆塔出现部分沉降；[0100] 预先设定沉降速率最低阈值 和最高阈值 ；其中沉降速率最低阈值和最高阈值是工作人员根据不同季节和不同环境而设定的；[0101] 计算电力杆塔的倾斜度 ；[0102] 预先设定电力杆塔的倾斜度最低阈值 和最高阈值 ，其中电力杆塔的倾斜度最低阈值和最高阈值是工作人员根据不同季节和不同环境而设定的；[0103] 若 ， ，则为一级轻微风险，产生信号传输至维护预警模块；[0104] 若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；[0105] 若 ， ，则判定为二级中等风险，产生信号传输至维护预警模块；[0106] 若 ， ，则判定为三级严重风险，产生信号传输至维护预警模块；[0107] 表面沉降指的是地表或某个结构表面的垂直位移，即地面或结构表面相对于某个基准面（如初始位置或参考点）的下沉；[0108] 深层沉降是指地下较深层次的土壤或岩石由于各种原因发生的垂直位移现象；[0109] 具体的，将电力杆塔出现沉降时分为三个风险等级，其中一级轻微风险对应的是电力杆塔沉降量较。涑鱿值脑蚩赡苁怯晏焱寥澜衔笤斐傻，此时只需要工作人员定期观测即可；二级中等风险对应的是电力杆塔的沉降量过多或者偏斜度过高，此时需要工作人员来对电力杆塔进行维护的同时，还需进行对电力杆塔自身进行分析；三级严重风险对应的是电力杆塔的沉降量和偏斜度都超标，此时应及时的对电力杆塔进行加固或者更换，并随后对电力杆塔的地下水以及塔体结构本身进行监测，如此能合理地分配维护资源，有利于电力杆塔的使用。[0110] 上述实施例中维护预警模块基于风险等级输出对应的维护指令，进而提醒工作人员执行对应的维护工作。[0111] 所述初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 具体计算方式为：[0112] 所述定位模块获取电力杆塔初始位置的坐标包括：获取电力杆塔在安装初期（稳定时期）时的坐标 ；[0113] 实时监测电力杆塔的位置坐标 ；[0114] 计算初始位置至沉降后的电力杆塔位置的沉降速率 ：[0115] ；[0116] 其中 为某一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；[0117] 为下一段时期的电力杆塔坐标Z轴上的数值；[0118] 为相邻测量周期的时间差值；[0119] 所述电力杆塔的倾斜度 具体计算方式为：[0120] ；[0121] 其中h为电力杆塔的实际高度；[0122] 为相邻一段周期内电力杆塔坐标x轴的差值；[0123] 为相邻一段周期内电力杆塔坐标y轴的差值。[0124] 具体的，电力杆塔的沉降速率是根据当前位置竖向高度来计算的，已知电力杆塔的初始坐标 ，通过记录电力杆塔实时坐标 ，其中实时坐标是通过GNSS接收机接收到卫星信号来计算的，将GNSS接收机、倾角传感器以及摄像机安装在杆塔的适宜位置，GNSS接收机用于接收卫星信号，提供精确的位置信息；倾角传感器，用于监测杆塔的倾斜角度变化；摄像机，用于实时监控杆塔周围的环境和杆塔本身的状况；[0125] 其中电力杆塔的倾斜度是根据反正切函数来进行计算的，当已知该角度的正切值时，可以通过反正切函数找到对应的角度，如此可以根据电力杆塔的沉降速率和倾斜度便可对应映射到电力杆塔所沉降的风险等级；[0126] 所述维护预警模块包括生成的指令包括一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令，所述一级维护指令，二级维护指令和三级维护指令用于对应不同的沉降风险，具体为：[0127] 若 ， ，生成并输出一级维护指令；[0128] 若 ， ，或 ， ，生成并输出二级维护指令；[0129] 若 ， ，生成并输出三级维护指令；[0130] 需要说明的是，根据风险等级制定相应的响应措施，如一级轻微风险对应的是一级维护指令，当接收到一级维护指令时，工作人员需要定期监测对应的电力杆塔即可；[0131] 二级中等风险对应的是二级维护指令，当接收到二级维护指令时，工作人员需要加强监测频率和维护；[0132] 三级严重风险对应的是三级维护指令，当接收到三级维护指令时，工作人员需要立即采取措施，如杆塔加固或迁移等，调整杆塔的状态，并避免后续发生持续沉降；[0133] 合理分配维护资源，确保高风险等级的杆塔得到足够的关注，同时避免对低风险杆塔的过度投资；确定电力杆塔的稳定性和安全性，降低因杆塔沉降或倒塌导致的供电中断和设备损坏风险，等级划分有助于实施预防性维护策略，通过早期识别潜在问题，减少意外故障和紧急维修的需求；[0134] 定期回顾和更新阈值和风险等级划分，以适应新的监测数据和外部环境变化；[0135] 所述一级维护指令、二级维护指令和三级维护指令所做的措施具体为：[0136] 所述一级维护指令的维护措施包括定期的目视检查，记录沉降数据和周期性小修；[0137] 对于低风险等级的杆塔，定期进行目视检查可以帮助发现杆塔的可见损坏、腐蚀、非法攀爬或其他异常情况，定期记录杆塔的沉降数据，以监测是否有沉降发生或者沉降速率是否在控制范围内；[0138] 对杆塔进行小修，包括紧固螺栓，清理杆塔基础周围的杂物，修复小裂缝等；[0139] 所述二级维护指令的维护措施包括频繁的检查，如半月一次的结构检查和沉降监测；[0140] 对于中风险等级的杆塔定期进行结构完整性检查，评估杆塔的承载能力和结构稳定性；[0141] 所述三级维护指令的维护措施包括需要紧急干预，如立即加固或更换杆塔；[0142] 高风险等级的杆塔，立即进行详细的结构和地质评估，确定杆塔的当前状态和潜在风险，如果可能，采取临时加固措施，如使用支撑结构或紧急修复，以稳定杆塔直到可以进行更彻底的修复，根据地质工程评估，以确定杆塔基础的稳定性和可能需要的地基加固措施；[0143] 对于较高风险等级的杆塔，进行详细的技术评估，包括土壤分析、结构强度测试；根据风险等级，合理分配维护资源，确保高风险杆塔获得优先关注。[0144] 所述沉降分析模块包括土壤分析单元、地下水分析单元和杆塔结构单元；[0145] 所述土壤分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔底部土壤物理性质是否正常；[0146] 所述地下水分析单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔地下水是否正常；[0147] 杆塔结构单元用于分析在出现二级中等风险和三级严重风险时杆塔强度是否正常：[0148] 所述土壤分析包括：对土壤进行物理性质测试，包括土壤的密度、含水量、空隙率等，以评估土壤的承载能力和稳定性；[0149] 利用合成孔径雷达干涉测量技术，对杆塔基础变形失稳前的地表沉降进行监测，获取地面沉降分布情况；测试土壤的化学性质、如pH值，盐分含量等，了解土壤的腐蚀性和化学稳定性；[0150] 所述地下水分析包括：监测地下水位的变化，评估地下水对杆塔基础的影响；[0151] 所述杆塔结构分析包括：对杆塔结构进行腐蚀性测试；[0152] 需要说明的是，当电力杆塔出现二级中等风险和三级严重风险时，需要定期的检测电力杆塔附近的土壤、地下水以及杆塔自身出现异常；[0153] 第一：若电力杆塔出现二级风险时，先通过对土壤分析单元进行土壤测试分析，后对地下水进行测试分析，随后对杆塔表面腐蚀进行测试分析，之后根据三者的综合判断来确定对应的维护措施；其中，若在二级风险和三级风险内其中一项出现问题，比如土壤出现问题，即土壤较为松脱，则只需要对塔底进行稳固即可，使得塔底部的土壤更加殷实；[0154] 若地下水水位出现问题，即地下水位较高，此时需要对杆塔基础进行加固处理，还可以采用排水措施，减少水源对杆塔基础的浸泡；[0155] 若电力杆塔自身腐蚀出现较为严重时，可以根据腐蚀情况来确定具体的改进措施，如可以进行除锈等，严重时需要对杆塔进行更换；[0156] 需要说明的是，当地下水位较高时，往往也会影响土壤的湿度，即在湿度较高时，也会造成电力杆塔的沉降，此时若检测到土壤的孔隙率也较高时，此时应该及时对电力杆塔进行加固；[0157] 当三者都出现问题时，此时在先在对电力杆塔进行稳固的前提下，还需要对电力杆塔进行判定其是否能正常使用，需要更换还是加重稳固；[0158] 还需要明确的是，在对土壤以及地下水进行分析时，需要定期回顾历史数据，并根据不同的季节来更新阈值和风险等级划分，以适应新的监测数据和外部环境变化，如此能方便对电力杆塔的稳固；[0159] 比如，在夏季的雨量较多，当监测模块监测到电力杆塔出现沉降时，且生成输出的信号为二级维护指令时，在工作人员对现场勘测后，发现后续的雨量会继续对电力杆塔造成沉降，且沉降量会造成三级严重危险，此时则表明对应的危险阈值已经不能够提前输出三级维护指令，此时应该及时对电力杆塔进行三级维护指令的维修，并更新阈值；比如在夏季时，可以适当降低电力杆塔的沉降速率最低阈值 和最高阈值 ，来确保维护预警模块能更好的接收到不同的维护指令；[0160] 又比如在特殊的地质环境，比如盐湖地区，由于盐渍土的溶陷、腐蚀以及人类的工程活动，在某一天内会造成地面沉降，此前应该对盐渍土的溶陷情况、其对电力杆塔的腐蚀速度来改变电力杆塔的不同阈值指令，确保电力杆塔出现的危险等级能准确地对应维护指令；在这些地区可以适当降低电力杆塔的沉降速率最低阈值 和最高阈值 以及电力杆塔的倾斜度最低阈值 和最高阈值 ，来确保维护预警模块能更好的接收到不同的维护指令；[0161] 再比如在冬季，不仅电力杆塔的表面会结冰，而且在一些季节性冻土地区，不仅要对电力杆塔的基础使用非涨性材料，坡形基础或桩基础等，还需要根据历年冰灾发生情况，转向排查输电线路通道数竹隐患，且根据雨雪量的大小而自动调节危险阈值，以确：笮缤踩榷ㄔ诵泻途用窨煽坑玫纾辉谡庑┑厍梢允实苯档偷缌Ω怂的倾斜度最低阈值和最高阈值 ，来确保维护预警模块能更好的接收到不同的维护指令。[0162] 所述土壤分析单元包括对土壤进行物理性质检测，具体为：[0163] 获取土壤孔隙率 ；[0164] 预先设定土壤孔隙率阈值为 ；其中土壤孔隙率阈值 是工作人员根据季节性变化而获取的；[0165] 若 ，则将信号传输至地下水分析单元；[0166] 若 ，则将信号传输至地下水分析单元和维护预警模块；[0167] 土壤孔隙率：即为土壤密度，土壤颗粒间的排列和结构影响密度，当土壤孔隙率出现异常时会造成如下情况：[0168] 第一，土壤孔隙率过高可能导致土壤承载力降低，影响杆塔基础的稳定性，土壤孔隙率的大小说明了土壤的疏松程度及水分和空气容量的大。紫堵使呖赡艿贾峦寥澜羰刀炔蛔，从而影响杆塔的承载能力；[0169] 第二，土壤孔隙率异常可能增加杆塔沉降速率，土壤孔隙率的大小决定了土壤中水分的储存和运动，孔隙率过高可能导致水分过多，增加土壤的湿陷性，影响杆塔的稳定性；[0170] 第三，土壤孔隙率异常可能增加土壤侵蚀和水土流失的风险，影响杆塔基础的稳定性，雨水落在土壤上会导致集料的消散，机械破坏和压实，影响土壤的孔隙度；[0171] 所述地下水分析单元包括：[0172] 获取水位变化率 ；[0173] 预先设定水位变化率阈值 ；其中水位变化率阈值 是工作人员根据季节性变化而获取的；[0174] 若 ，则将信号传输至杆塔结构单元；[0175] 若 ，则将信号传输至杆塔结构单元和维护预警模块；[0176] 所述杆塔结构单元包括：[0177] 获取杆塔表面腐蚀速率 ；[0178] 预先设定杆塔表面腐蚀阈值 ；其中杆塔表面腐蚀阈值 是工作人员根据历史经验获得的；[0179] 若 ，则不产生信号；[0180] 若 ，则将信号传输至维护预警模块；[0181] 需要说明的是，当杆塔出现二级中等风险和三级严重风险时，通过对土壤孔隙率、地下水的变化率以及杆塔腐蚀速率的综合判断来确定出现二级中等风险和三级严重风险的具体情况；若土壤孔隙率和地下水变化率出现异常，而杆塔腐蚀速率未出现异常时，此时只需将杆塔从底部稳固即可；[0182] 若杆塔出现倾斜时，且原因是土壤孔隙率和地下水变化造成，可以通过如下方式来进行调整：[0183] 第一，通过调整杆塔的拉线的张力来扶正杆塔；[0184] 第二，通过增加垫块从而提高杆塔内角侧基面来提高杆塔，并用水泥砂浆灌缝处理；[0185] 第三，可以通过紧固螺栓来扶正杆塔；[0186] 第四，对于边坡不稳定问题，可以采用锚固、支护等工程措施进行加强，并结合降雨等影响因素进行综合评估和治理；[0187] 而当土壤孔隙率和地下水变化率正常，杆塔腐蚀出现异常时，此时需要对杆塔的腐蚀部位进行彻底的除锈，对于腐蚀严重的杆塔需要进行结构补强或者更换腐蚀部件，以确保杆塔的稳定性和承载能力；[0188] 土壤的压缩性决定了在载荷作用下土壤体积减小的程度，压缩性高会导致较大沉降；土壤的剪切强度不足可能导致在杆塔载荷作用下发生剪切变形和沉降；土壤中的化学物质（如硫酸盐，氯离子等）可能会对杆塔基础材料产生腐蚀作用，降低其承载能力，土壤的渗透性影响水分流动，渗透性高的土壤可能造成水分快速流失，引起土壤收缩和沉降；土壤颗粒的大小和分布影响土壤的孔隙率和排水能力，进而影响沉降；在季节性冻土区域，土壤的冻胀和融沉作用可能导致杆塔基础不稳定。[0189] 所述土壤孔隙率 计算方式如下：[0190] ；[0191] 其中，土壤孔隙率表示土壤中孔隙空间所占的比例，用百分比表示；[0192] 土壤比重 也称为土壤密度或土壤颗粒密度，指单位体积的干燥土壤颗粒的质量，通常以克每立方厘米表示，它表示土壤颗粒的密度，不包括孔隙的空气或水分；土壤比重 的获取方式如下：首先采集土壤样品，将采集的土壤样品进行干燥处理，之后将干燥后的土壤样品通过筛分或浮选等方法，去除其中的石块等非土壤颗粒，之后将土壤颗粒质量以及土壤颗粒体积进行除法计算便可得到土壤比重 ；[0193] 土壤容重 是指单位体积原状土壤（包括固体颗：涂紫兜闹柿浚，同样以克每立方厘米表示，包括了土壤固体颗：推渲械目紫叮煌寥廊葜 获取方式如下：采集土壤样品，并将采集的土壤样品保持原状，保持土壤的自然结构，之后通过测量土壤的体积，并通过土壤样品质量和土壤样品体积进行除法计算便可得到土壤容重 ；[0194] 需要说明的是，在对土壤孔隙率进行监测时需要根据当前季节变化而自动设定阈值 ，以及 的计算方式，因为不同季节下土壤的密度以及颗粒密度都会改变，同时需要说明的是，在对土壤进行采集时，应当明确土壤的采样深度、位置或时间正确，如此通过对土壤孔隙率 的计算来方便后续针对不同情况下的风险来对电力杆塔进行维护。[0195] 所述水位变化率 计算方式如下：[0196] ；[0197] 其中， 和 为两个不同时间点的水位；[0198] 和 为对应的时间；[0199] 需要说明的是，在对水位变化率 进行监测时，还需要针对不同季节下的水位变化是否超过正常的季节性波动范围，其中正常的季节性波动范围是指：一年中因季节变化（如降雨、干旱、积雪融化等）而出现的自然上升和下降的范围；比如在雨季，降雨量增加会导致地下水补给增多，地下水位上升；在干旱季节，降雨量减少，地下水位可能下降；[0200] 当水位变化率 出现异常时，可能会造成与杆塔接触位置土壤湿度改变，地下水位的高低影响土壤的饱和度，进而影响土壤的承载能力和沉降潜力；当出现此种情况时，需要对杆塔进行基础加固处理，且具体的基础加固方法有：基础抄平，设置临时拉线，操作拉链葫芦调整塔腿位置，待基坑加固或采取其他措施保持基坑稳固后，再进行回填和拆除工具。[0201] 所述地下水分析单元还用于分析在单位周期内地下水位的上下幅度值是否正常，通过公式计算：[0202] ；[0203] 其中f为水位波动幅度值；[0204] 是单位时间内第i次观测的水位；[0205] 是地下水监测周期中单位时间的数量；[0206] 是地下水在监测周期内水位的平均值；[0207] f数值越大，则表明地下水在监测周期内波动不正常，并产生信号传输至维护预警模块；[0208] 需要说明的是，通过对在一定周期内对地下水的水位波动幅度值f进行计算，若f值越大，表明在当前这周期内地下水位幅度越不正常，即水位变化可能为长期波动，此中一定周期可以为一个月内，且在一个月内按照两天一次进行计算，其中n为一个月内其中分两天的数量， 为平均每次两天检测的水位值总和的平均值；当出现地下水位不正常时，可以通过土石方填筑，振实法，灌注桩加固等多种技术手段来提高地基的承载能力和稳定性；且需要说明的是，当出现季节性变化时，在雨季季节时，地下水可能会突然上升，此时可以制定一些排水措施，将上升的地下水排至远离杆塔处，确保杆塔的安全。[0209] 所述杆塔表面腐蚀速率 计算方式如下：[0210] ；[0211] 其中 是在两个不同时间点杆塔表面的厚度损失；[0212] 为对应两个时间点的差值；[0213] 土壤中的化学物质（如硫酸盐，氯离子等）可能会对杆塔基础材料产生腐蚀作用，降低其承载能力；而且大气中的雨水和污染物也会对杆塔基础表面的镀锌层进行腐蚀；首先记录其中一次时间点的杆塔表面厚度 ，再记录下一次时间点的杆塔表面厚度 ，这个时间点可以为半个月一次，对两次时间点进行差值计算，并和时间点的差值进行比值计算便可得到在一定周期内杆塔表面腐蚀速率；[0214] 需要说明的是，若杆塔表面出现腐蚀速率 较高时，除了对杆塔表面进行除锈处理情况下，还应该在杆塔表面涂装防腐涂料，通常包括底漆、中间漆和面漆三层，底漆采用富锌涂料以增加附着力，中间漆作为过渡层，面漆则使用耐候性好的材料如环氧树脂或聚氨酯等，从而提高电力杆塔的抗腐蚀能力并延长其使用寿命。[0215] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

专利地区：甘肃

专利申请日期：2024-08-16

专利公开日期：2024-10-29

专利公告号：CN118654633B