[發明專利]基于電化學感應式振動傳感器的電力桿塔狀態監測裝置

在審

• 申請號: 202011405032.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112504233A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 陳存廣;王蘭;李勝元;白雪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱中科盈江科技有限公司
• 主分類號: G01C9/18
• 分類號: G01C9/18;G01H11/06;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 韓麗娜

本發明提出一種基于電化學感應式振動傳感器的電力桿塔狀態監測裝置，該電力桿塔狀態監測裝置包括電化學感應式振動傳感器和控制裝置，通過電化學感應式振動傳感器對電力桿塔進行雙向傾斜角度及振動情況進行監測，控制裝置對數據進行處理和分析。解決了現有技術利用電阻應變傳感器測量塔桿的應力變化，通過無線通信方式傳遞監測信息，但電阻應變式傳感器對于大應變有較大的非線性，輸出信號較弱，靈敏度相對較低的技術問題，本發明利用電化學感應式振動傳感器，具有工作頻帶寬、靈敏度高、體積小、重量輕等優點，它結合無線電通信技術、物聯網傳感器技術及綜合信息處理系統等技術實現對電力桿塔狀態進行在線監測。

技術領域

本發明涉及一種基于電化學感應式振動傳感器的電力桿塔狀態監測裝置，屬于電力桿塔狀態監測裝置技術領域。

背景技術

電力桿塔作為重要的輸電設施，故障的出現將會對電力系統和人們的生產、生活造成嚴重的損失。由雷電、暴風雨雪、山體滑坡、洪水等自然災害導致電力桿塔地基變形，導致桿塔傾斜、倒塔斷線等嚴重事故發生，同時人為偷盜電力設施、攀爬電力桿塔架、工作人員違章操作施工等各種現象也時有發生。

目前對電力桿塔的巡檢主要采用人工巡線和直升飛機巡線的方式。人工巡線費用低廉，但巡視周期較長、勞動強度大，而且很多桿塔因為地形的限制導致人工難于巡視到位而存在巡檢盲區；直升機巡線目前主要采用有人駕駛和無人駕駛兩種方式，前者最大的缺陷是安全問題，飛機出行容易受到天氣的影響，而且成本非常高，應用較少，無人機巡檢方式目前大多處在研究初期，系統復雜，運行穩定性及監測范圍都存在一定的問題。

有人研究并想利用北斗衛星精確定位技術去實現輸電線路桿塔傾斜監測和預警，然而其在實際運行的過程中由于受到多種因素的影響，不可避免的會產生運行誤差，為滿足桿塔傾斜監測毫米級的精度要求，必須同步觀測不少于四顆衛星的信號。

有人提出利用電阻應變傳感器測量塔桿的應力變化，通過無線通信方式傳遞監測信息，但電阻應變式傳感器對于大應變有較大的非線性，輸出信號較弱，靈敏度相對較低。

發明內容

本發明為了解決上述背景技術中提到的利用電阻應變傳感器測量塔桿的應力變化，通過無線通信方式傳遞監測信息，但電阻應變式傳感器對于大應變有較大的非線性，輸出信號較弱，靈敏度相對較低的技術問題，提出一種基于電化學感應式振動傳感器的電力桿塔狀態監測裝置及電化學感應式振動傳感器的應用。

本發明提出一種基于電化學感應式振動傳感器的電力桿塔狀態監測裝置，包括電化學感應式振動傳感器和控制裝置，所述電力桿塔上方安裝有電化學感應式振動傳感器，通過電化學感應式振動傳感器對電力桿塔進行雙向傾斜角度及振動情況進行監測，所述控制裝置對數據進行處理和分析。

優選地，所述控制裝置包括無線通信模塊、單片機和射頻模塊，所述單片機對數據進行處理和分析，所述無線通信模塊將區域內的數據傳送至監控中心，所述射頻模塊將各個節點的數據傳送至桿塔監測主單元。

優選地，所述電化學感應式振動傳感器包括分子-電子渦流轉換腔、電磁反饋補償系統、溫度補償系統、信號采集/處理電路、電源和外殼封裝，所述分子-電子渦流轉換腔、電磁反饋補償系統、溫度補償系統、信號采集/處理電路和電源依次連接。

優選地，所述分子-電子渦流轉換腔包括電解液密封腔、電解液、若干電極、絕緣隔層和導線，兩個電機間設置有絕緣隔層，其中若干電極與絕緣隔層整合封裝在同一芯片中。

優選地，當電線塔桿發生傾斜、轉動等狀況時，電化學感應式振動傳感器中的分子-電子渦流轉換腔發生姿態變化，電解液隨之產生流動，改變電極之間帶電離子的濃度，進而在外部電路上產生了變化的電流，并且該電流隨著電解液流動的變化而變化，將電流信號轉變成單片機能夠采集的電壓信號，觀察電壓信號的變化，實現對電力塔桿的監測。