一种用于电网组塔施工作业中的监测系统及监测方法与流程

1.本发明涉及电网组塔建设过程中的监测技术领域，尤其涉及一种用于电网组塔施工作业中的监测系统及监测方法。

背景技术：

2.近年来，内悬浮外拉线、内拉线抱杆组塔因具有：施工器具较少、操作简便、使用灵活以及经济性好等优点，在低电压等级输电线路工程施工中大量应用，但其施工的高空作业量大、施工技术经验要求高，稳定性差。
3.传统铁塔组立施工过程中，关键点的受力、倾角等参数依靠工人进行肉眼观测和判断，凭经验进行调整，没有客观数据反映给操作者，安全风险较大，可能抱杆组塔事故产生人员伤亡。
4.因而需要利用新型监测设备，实现作业过程中抱杆、起吊绳与垂直面的夹角，上拉线、承托绳、起吊绳的拉力等参量实时监测及预警，降低抱杆作业风险。

技术实现要素：

5.本发明提供了一种用于电网组塔施工作业中的监测系统及监测方法，用以解决组塔施工过程中关键点的受力、倾角等参数无法监测的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
7.一种用于电网组塔施工作业中的监测系统，包括：
8.在组塔施工过程中装设于组塔的起吊绳、上拉线、承托绳中一处或多处的二个以上拉力传感器，以及设置于抱杆上的倾角传感器；
9.二个以上拉力传感器和倾角传感器通过一一对应的采集器与采集主站进行通信以接收配置参数信息，并上传采集到的传感数据以及报警信息；
10.采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信以传输配置参数信息以及传感数据；采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。
11.优选地，采集主站和采集器中，连接第一通道与第二通道的各通道接口均配有唯一的物理地址。
12.优选地，每个采集器还设置有声光报警器，当采集器还用于在检测到来自传感器的传感数据超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过第二通道上传至采集主站。
13.优选地，一个采集主站通过第一通道与二个以上的采集器进行主从通信时，采用轮询方式依次分别与每个采集器进行通信；轮询方式中，采集主站向每个采集器下发第一采集指令并接收对应的传感数据。
14.优选地，采集器与拉力传感器或倾角传感器采用如下方式之一进行通信：
15.主动式：拉力传感器或倾角传感器还用于主动上传自身采集的传感数据至对应的采集器，采集器还用于主动上传对应的拉力传感器或倾角传感器采集的传感数据至采集主
站；
16.被动式：采集器还用于接收来自采集主站的第一采集指令，并将第一采集指令解析后向对应的拉力传感器或倾角传感器下发采集指令，并接收返回的传感数据上传至采集主站；拉力传感器或倾角传感器还用于接收来自对应的采集器下发的第二采集指令，根据第二采集指令采集当前的传感数据返回给采集器。
17.优选地，采集主站，还用于将下属的所有采集器上传的传感数据进行边缘计算后，将有效的数据通过4g或者以太网方式打包后发送至服务器或云平台。
18.优选地，采集主站，还用于向下属的采集器发送开启报警器、关闭报警器、设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令，并接收设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令的对应的应答信息。
19.本发明还提供一种采用上述的用于电网组塔施工作业中的监测系统的监测方法，包括以下步骤：
20.采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信下发配置参数信息以及第一指令信息，并接收来自采集器的传感数据；
21.采集器接收来自采集主站的配置参数信息以配置自身参数，并接收来自采集主站的第一指令信息，根据第一指令信息向的器下发第二指令信息，并将来自拉力传感器或倾角传感器的传感数据上传至采集主站；
22.采集器判断拉力传感器或倾角传感器的传感数据是否超出安全范围，当超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过第二通道上传至采集主站；
23.采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。
24.优选地，采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行依次轮询通信。
25.本发明具有以下有益效果：
26.本发明的用于电网组塔施工作业中的监测系统及监测方法，通过增加拉力传感器和倾角传感器，将塔基状态实时监测，遇到数值超标及时报警并推送报警信息，报警信息通过专用通道进行传输，不受数据采集通道的影响，使得数值监测兼顾实时性，和全面性。
27.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
28.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
29.图1是本发明优选实施例的组塔典型施工过程中的倾角及拉力监测装置的安装结构示意图；
30.图2是本发明优选实施例的用于电网组塔施工作业中的监测系统电路原理示意图；
31.图3是本发明优选实施例的采集器的结构示意图；
32.图4是本发明优选实施例的采集主站的结构示意图；
33.图5是本发明优选实施例的采集器的工作流程示意图；
34.图6是本发明优选实施例的采集主站的工作流程示意图。
35.图中各标号表示：
36.1、第一拉力传感器；2、第二拉力传感器；3、倾角传感器；4、第三拉力传感器；5、第四拉力传感器；6、第五拉力传感器；7、第六拉力传感器；8、第七拉力传感器；9、第八拉力传感器；10、组塔；11、抱杆；12、绞磨机。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
38.本发明适用于组塔10典型施工过程，以内悬浮内拉线抱杆组塔施工为例，整个施工过程大致分为施工准备、塔腿组立、抱杆竖立、抱杆提升、塔片组装、拆除抱杆、补齐塔材、撤场几个阶段。抱杆11作为最核心的吊装工具，其上下方有四根内拉线、四根承托绳，再通过滑轮系统将抱杆提升、倾斜。抱杆提升时，利用绞磨机12作为动力牵引机具，通过绞磨绳控制抱杆的提升与下降，起吊重物时，也利用绞磨机12连接起吊绳，实现地面塔材的提升，提升过程中，操作人员利用连接在吊件上的控制绳，牵引吊件确保其不与塔体本身发生碰撞，保证整个施工过程的安全。
39.参见图1，本发明实施例的一种用于电网组塔施工作业中的监测系统，包括：
40.在组塔施工过程中装设于组塔10的起吊绳、上拉线、承托绳中的八个拉力传感器(包括第一拉力传感器1、第二拉力传感器2、第三拉力传感器4、第四拉力传感器5、第五拉力传感器6、第六拉力传感器7、第七拉力传感器8以及第八拉力传感器9)，以及设置于抱杆11上的倾角传感器3；八个拉力传感器和倾角传感器3通过一一对应的采集器与采集主站进行通信以接收配置参数信息，并上传采集到的传感数据以及报警信息；
41.采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信以传输配置参数信息以及传感数据；采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。
42.通过增加拉力传感器和倾角传感器，将塔基状态实时监测，遇到数值超标及时报警并推送报警信息，报警信息通过专用通道进行传输，不受数据采集通道的影响，使得数值监测兼顾实时性，和全面性。
43.本实施例中，传感器、采集器以及主站的连接结构如图2所示。其中，采集器选用lora采集器，结构图参见图3，其工作流程参见图5。本实施例中，lora采集器采用主动式上报方式，定时1s采集数据(主动上报)，采集的传感数据超限时本地声光报警；并可以通过从服务器(或连接至云平台的控制终端)或者采集主站端远程通过下发报警设置指令设置采集器报警的上下限值。本实施例中，采集主站选用lora主站，结构图参见图4，其工作流程参见图6。lora主站使用2个lora模组，实现双通道。第一通道用于轮询采集传感器数据和配置参数，第二通道只用于接收报警信息，避免干扰。连接服务器后，平台端可以配置此主机下采集器的报警阈值(下限和上限)。初次连接时，可以指令获取采集器端当前阈值、电压值的信息。选择4g、以太网或wifi其中一种方式联网，实现与云平台的连接。可以与无线传感器终端实现一对多通信。
44.本实施例中，采集主站和采集器中，连接第一通道与第二通道的各通道接口均配有唯一的物理地址。在进行参数配置时，进行设备协议以及脚本的管理。新增协议需要输入协议名称、协议编号、选择协议类型。当端口的“协议”类型选择传感器协议时，需要填写测
值名称和编号，测值数量最少为1。当端口为网关(即lora主站，lora网关)协议时，不需要填写测值名称和编号。
45.优选地，每个采集器还设置有声光报警器，当采集器还用于在检测到来自传感器的传感数据超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过第二通道上传至采集主站。
46.优选地，一个采集主站通过第一通道与二个以上的采集器进行主从通信时，采用轮询方式依次分别与每个采集器进行通信；轮询方式中，采集主站向每个采集器下发第一采集指令并接收对应的传感数据。lora网关与loral采集器交互，loral采集器与传感器终端采用自定义协议交互，一对多轮询方式。发送采集指令，第一台应答后，开始采集第二台，以此类推。
47.本实施例中，采集器与拉力传感器或倾角传感器采用如下方式之一进行通信：
48.主动式：拉力传感器或倾角传感器还用于主动上传自身采集的传感数据至对应的采集器，采集器还用于主动上传对应的拉力传感器或倾角传感器采集的传感数据至采集主站；
49.被动式：采集器还用于接收来自采集主站的第一采集指令，并将第一采集指令解析后向对应的拉力传感器或倾角传感器下发采集指令，并接收返回的传感数据上传至采集主站；拉力传感器或倾角传感器还用于接收来自对应的采集器下发的第二采集指令，根据第二采集指令采集当前的传感数据返回给采集器。
50.新增网关时需要选择网关所属的现场以及采集方式、采集时长、最大离线时长等。采集方式分为主动式和被动式两种，被动式网关即不会主动上传数据的网关，需要服务器定时主动下发指令才可以采集传感器数据。如果采集方式选择主动式则需要选择主动下发指令协议。被动式就不需要上传协议。新增传感器时需要选择传感器所属网关(即lora主站，lora网关)、传感器名称、传感器编号、地址码、传感器类型、轮询协议、传感器协议、传感器说明以及传感器图片。轮询协议可以上传多个，传感器协议从参数管理协议管理上传获取。传感器主从属性由网关属性决定(即网关属性为主动式，则传感器也是主动式；网关属性为被动式，传感器也是被动式)，主动式传感器不需要配置轮询协议，被动式传感器则需要配置轮询协议(用于服务器下发指令采集传感器数据)。
51.本实施例中，采集主站，还用于将下属的所有采集器上传的传感数据进行边缘计算后，将有效的数据通过4g或者以太网方式打包后发送至服务器或云平台。
52.本实施例中，采集主站，还用于向下属的采集器发送开启报警器、关闭报警器、设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令，并接收设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令的对应的应答信息。
53.本发明还提供一种采用上述的用于电网组塔施工作业中的监测系统的监测方法，包括以下步骤：
54.采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信下发配置参数信息以及第一指令信息，并接收来自采集器的传感数据；
55.采集器接收来自采集主站的配置参数信息以配置自身参数，并接收来自采集主站的第一指令信息，根据第一指令信息向的器下发第二指令信息，并将来自拉力传感器或倾角传感器的传感数据上传至采集主站；
56.采集器判断拉力传感器或倾角传感器的传感数据是否超出安全范围，当超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过第二通道上传至采集主站；
57.采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。
58.本实施例中，采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行依次轮询通信。必要时，采集主站向下属的采集器发送开启报警器、关闭报警器、设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令，并接收设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令的对应的应答信息。
59.以下为本实施例中的各指令以及上传数据帧的结构示例：
60.a.采集器向采集主站上报传感数据包结构(包括主动上报和被动上报)：
[0061][0062]
数据字段中，还可以包含传感器应答的数据或者指令的内容，以及电池电量。
[0063]
b.被动采集的下发指令：
[0064][0065]
c.开启报警器与关闭报警器的指令：
[0066][0067]
d.上报报警信息(主动上报)：
[0068][0069]
数据字段中，可以包括以下信息：倾角超限报警或拉力超限报警，必要时，还可以设置电池电量不足报警、当前数值等。
[0070]
e.设置报警阈值：
[0071][0072]
数据字段中，可以包括以下信息：轮询时间间隔、倾角下限值、倾角上限值、拉力下限值、以及拉力上限值。
[0073]
f.读取报警阈值：
[0074][0075]
对应的读取报警阈值的应答：
[0076][0077]
数据字段中，可以包括以下信息：轮询时间间隔、倾角下限值、倾角上限值、拉力下限值、以及拉力上限值。
[0078]
本发明实施例还提供一种计算机系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施方式的步骤。
[0079]
综上可知，本发明通过增加拉力传感器和倾角传感器，将塔基状态实时监测，遇到数值超标及时报警并推送报警信息，报警信息通过专用通道进行传输，不受数据采集通道的影响，使得数值监测兼顾实时性，和全面性。
[0080]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，包括：在组塔施工过程中装设于组塔的起吊绳、上拉线、承托绳中一处或多处的二个以上拉力传感器，以及设置于抱杆上的倾角传感器；所述二个以上拉力传感器和倾角传感器通过一一对应的采集器与采集主站进行通信以接收配置参数信息，并上传采集到的传感数据以及报警信息；所述采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信以传输配置参数信息以及传感数据；所述采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。2.根据权利要求1所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，所述采集主站和所述采集器中，连接第一通道与第二通道的各通道接口均配有唯一的物理地址。3.根据权利要求1或2所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，每个所述采集器还设置有声光报警器，当所述采集器还用于在检测到来自传感器的传感数据超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过所述第二通道上传至所述采集主站。4.根据权利要求2所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，一个所述采集主站通过第一通道与二个以上的采集器进行主从通信时，采用轮询方式依次分别与每个采集器进行通信；所述轮询方式中，所述采集主站向每个采集器下发第一采集指令并接收对应的传感数据。5.根据权利要求4所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，所述采集器与拉力传感器或倾角传感器采用如下方式之一进行通信：主动式：拉力传感器或倾角传感器还用于主动上传自身采集的传感数据至对应的采集器，所述采集器还用于主动上传对应的拉力传感器或倾角传感器采集的传感数据至采集主站；被动式：所述采集器还用于接收来自采集主站的第一采集指令，并将所述第一采集指令解析后向对应的拉力传感器或倾角传感器下发采集指令，并接收返回的传感数据上传至所述采集主站；所述拉力传感器或倾角传感器还用于接收来自对应的采集器下发的第二采集指令，根据第二采集指令采集当前的传感数据返回给所述采集器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，所述采集主站，还用于将下属的所有采集器上传的传感数据进行边缘计算后，将有效的数据通过4g或者以太网方式打包后发送至服务器或云平台。7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统，其特征在于，所述采集主站，还用于向下属的采集器发送开启报警器、关闭报警器、设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令，并接收所述设置报警阈值、以及读取报警阈值的指令的对应的应答信息。8.一种采用权利要求1至6任一项所述的用于电网组塔施工作业中的监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信下发配置参数信息以及第一指令信息，并接收来自采集器的传感数据；采集器接收来自采集主站的配置参数信息以配置自身参数，并接收来自采集主站的第一指令信息，根据第一指令信息向所述的器下发第二指令信息，并将来自拉力传感器或倾角传感器的传感数据上传至采集主站；
采集器判断拉力传感器或倾角传感器的传感数据是否超出安全范围，当超出安全范围时，开启声光报警器，并产生报警信息通过所述第二通道上传至所述采集主站；采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于，采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行依次轮询通信。

技术总结

本发明公开了一种用于电网组塔施工作业中的监测系统及监测方法，包括：在组塔施工过程中装设于组塔的起吊绳、上拉线、承托绳中一处或多处的二个以上拉力传感器，以及设置于抱杆上的倾角传感器；二个以上拉力传感器和倾角传感器通过一一对应的采集器与采集主站进行通信以接收配置参数信息，并上传采集到的传感数据以及报警信息；采集主站通过第一通道与一个以上的采集器进行主从通信以传输配置参数信息以及传感数据；采集主站通过第二通道接收来自一个以上的采集器的报警信息。本发明报警信息通过专用通道进行传输，不受数据采集通道的干扰，兼顾实时性和全面性。兼顾实时性和全面性。兼顾实时性和全面性。