一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置的制作方法

1.本实用新型属于输电塔组塔技术领域，具体涉及一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置。

背景技术：

2.输电铁塔地脚螺栓起到固定输电塔，并向基础传递输电塔上拔荷载的连接作用。对于角钢塔，每个塔脚只有4个地脚螺栓进行连接，如果在组塔施工中由于人为因素导致地脚螺栓与螺帽规格不匹配、螺帽紧固不到位而出现螺帽松动、滑移等问题，将会造成输电塔倒塔和塔上人员坠亡等严重事故，近几年云南和江西等地近年来发生过由于组塔施工期间地脚螺栓未紧固而造成塔毁人亡的严重事故。地脚螺栓的状态决定着在施工过程中输电塔和施工作业人员的安全。因此，如何监测这个关键的小部件的运行及安全对于防范施工中倒塔事故具有重要意义。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，该装置有利于提高输电塔组塔施工中的安全性。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，包括压力感知螺帽、数据采集及传输终端、供电模块和上位机监测系统，所述压力感知螺帽的数量与输电塔的地脚螺栓的数量相适应，各地脚螺栓上配合连接有紧固螺母，多个所述压力感知螺帽分别安装于紧固螺母上并与相应的地脚螺栓配合连接，以采集各地脚螺栓处的压力数据，所述压力感知螺帽与数据采集及传输终端连接，所述数据采集及传输终端通过无线通信方式将采集到的数据发送至上位机监测系统，所述上位机监测系统根据获取的数据对地脚螺栓的工作状态进行监测及预警；所述供电模块为数据采集及传输终端供电。
5.进一步地，所述压力感知螺帽由固定螺帽和压电式压力传感器组成，所述固定螺帽中部具有与地脚螺栓适配的内螺纹，所述压电式压力传感器固定连接在固定螺帽下部，所述压电式压力传感器中部具有大于地脚螺栓直径的通孔。
6.进一步地，所述数据采集及传输终端和供电模块安装于塔腿第一段横隔的水平材处。
7.进一步地，所述压力感知螺帽的数据引出线与数据采集及传输终端连接，连接线布置在水平材和主材角钢内侧，以不影响组塔施工。
8.进一步地，所述数据采集及传输终端通过4g或5g网络将采集到的数据发送至上位机监测系统。
9.进一步地，所述供电模块为太阳能供电模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池组成，所述太阳能控制器和蓄电池设置于防水金属外壳中，以防雨和防止施工中挤压。
10.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：提供了一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，该装置可以智能感知输电铁塔地脚螺栓的工作状态，预警危险点，使组塔施工人员能够实时掌握地脚螺栓的真实工作状态，从而提高输电塔施工和运行的安全性，降低因地脚螺栓与紧固螺帽不匹配或螺帽紧固不到位发生倒塔事故的风险，提高施工质量。此外，本实用新型不用改进任何工器具与之配合，在输电线路组塔和架线施工后浇筑保护帽时可以将装置取下，不需要一直安装在地脚螺栓上，可以循环使用，实现成本低。本实用新型尤其适用于施工期间的输电铁塔，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
11.图1是本实用新型实施例的装置结构示意图。
12.图2是本实用新型实施例中压力感知螺帽的结构示意图。
13.图中：1、压力感知螺帽，11、固定螺帽，12、压电式压力传感器，13、内螺纹，14、通孔，15、数据引出线，2、数据采集及传输终端，3、供电模块，4、上位机监测系统，5、地脚螺栓，6、紧固螺母，7、地脚板，8、基础。
具体实施方式
14.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
15.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
16.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
17.如图1所示，本实施例提供了一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，包括压力感知螺帽1、数据采集及传输终端2、供电模块3和上位机监测系统4，所述压力感知螺帽1的数量与输电塔的地脚螺栓5的数量相适应，各地脚螺栓5上配合连接有紧固螺母6，多个所述压力感知螺帽1分别安装于紧固螺母6上并与相应的地脚螺栓5配合连接，以采集各地脚螺栓处的压力数据，所述压力感知螺帽1与数据采集及传输终端2连接，所述数据采集及传输终端2通过4g或5g网络等无线通信方式将采集到的数据发送至上位机监测系统4，所述上位机监测系统4根据获取的数据对地脚螺栓的工作状态进行监测及预警；所述供电模块3为数据采集及传输终端2供电。
18.如图2所示，所述压力感知螺帽1由固定螺帽11和压电式压力传感器12组成，所述固定螺帽11中部具有与地脚螺栓5适配的内螺纹13，所述压电式压力传感器12固定连接在固定螺帽11下部，所述压电式压力传感器12中部具有大于地脚螺栓直径的通孔14。所述固定螺帽11用于定位压电式压力传感器12，并施加与紧固螺母6之间的预紧力；在使用过程中，可以通过松紧固定螺帽11来调节压电式压力传感器12感测到的初始压力值，以随着组塔高度的增加改变采集到的压力范围。
19.在本实施例中，所述数据采集及传输终端2和供电模块3安装于塔腿第一段横隔的
水平材处。所述压力感知螺帽1的数据引出线15与数据采集及传输终端2连接，连接线布置在水平材和主材角钢内侧，以不影响组塔施工。
20.在本实用新型的较佳实施例中，所述供电模块可以为太阳能供电模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池组成，所述太阳能控制器和蓄电池设置于防水金属外壳中，以防雨和防止施工中挤压。
21.塔腿组立后要安装地脚螺栓螺帽并紧固，在无风无侧向荷载下4个塔脚板的16个地脚螺栓的每个螺帽受到初始紧固力p1，塔腿上部铁塔结构及施工抱杆体系的重力为g，组塔施工期间倒塔都是因为在水平向施工荷载或者大风下的倾覆，必然会在4个塔脚处产生倾覆力矩m，其中2个塔脚的8根地脚螺栓要分别承受向上的上拔力m/8a（a为输电铁塔根开），也就是地脚螺栓在初始紧固力p1的基础上叠加了m/8a，螺帽受挤压力为p
1-g/16+m/8a。另外2个塔脚受向下压力，螺帽受力为p1‑ꢀ
g/16-m/8a。如果上拔塔脚的地脚螺栓与螺帽不匹配，在p
1-g/16+m/8a的上拔力作用下螺帽产生一段时间慢速的滑移，直至螺帽滑脱，使塔脚板从地脚螺栓上脱离引起铁塔倾倒。另外，如果螺帽未紧固到位，塔脚板在上拔力作用下会产生冲击力，螺帽在冲击力作用下会松动脱落同样会造成塔脚板从地脚螺栓上脱离导致倒塔。
22.本实用新型基于压力感知技术实现了一种地脚螺栓工作状态预警装置，使其具备地脚螺栓和螺帽传力状态实时感知、危险预警功能，满足输电塔安全施工的目标。
23.本实用新型将压电式压力传感器与固定螺帽制作成一个压力感知螺帽，紧固在已安装紧固螺母上，如图1所示，获取螺帽间压力的压力时程变化，在水平荷载作用下一旦塔脚受压侧在上拔力作用时，如果和初始螺帽的紧固力相比增加较多，说明紧固螺母有滑移，数据采集及传输终端会将数据发送到上位机监测系统，根据当前风速风向以及组塔施工工况判断是否属于正常状态，如果和当前风速风向以及施工工况带来的荷载增量不一致，随机发出预警信息，施工人员可以观察地脚螺栓状态和现场情况来判断问题所在；如果压力感知螺帽测得压力值接近p
1-g/16+m/8a时，为非常紧急状态，施工人员必须停止施工拉紧拉线或者及时打设拉线，以免塔毁人亡事故发生。本实用新型通过实时监测地脚螺栓的连接状态，反映地脚螺栓的受力状态，预警危险，尤其是组塔施工期间地脚螺栓是否匹配或者未完全紧固，使组塔施工现场指挥人员能全面判断当前已组铁塔的安全性的关键所在。
24.本实施例的组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置的实现方法为：
25.在组塔过程中，将压力感知螺帽安装在相应的地脚螺栓上，并调节压力感知螺帽与紧固螺母之间的预紧力；将数据采集及传输终端和供电模块安装在塔腿上，并完成压力感知螺帽、数据采集及传输终端和供电模块彼此之间的线路连接；然后，实现数据采集及传输终端与上位机监测系统的数据通信。
26.进行地脚螺栓工作状态监测：压力感知螺帽采集相应地脚螺栓处的压力数据并传输给数据采集及传输终端，所述数据采集及传输终端将采集到的数据发送至上位机监测系统，所述上位机监测系统根据获取的数据对地脚螺栓的工作状态进行监测，当地脚螺栓的压力数据超过预设的预警阈值时，所述上位机监测系统发出预警并提示危险点所在位置，以让组塔施工人员及时发现危险并处理。
27.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同
变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，包括压力感知螺帽、数据采集及传输终端、供电模块和上位机监测系统，所述压力感知螺帽的数量与输电塔的地脚螺栓的数量相适应，各地脚螺栓上配合连接有紧固螺母，多个所述压力感知螺帽分别安装于紧固螺母上并与相应的地脚螺栓配合连接，以采集各地脚螺栓处的压力数据，所述压力感知螺帽与数据采集及传输终端连接，所述数据采集及传输终端通过无线通信方式将采集到的数据发送至上位机监测系统，所述上位机监测系统根据获取的数据对地脚螺栓的工作状态进行监测及预警；所述供电模块为数据采集及传输终端供电。2.根据权利要求1所述的一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，所述压力感知螺帽由固定螺帽和压电式压力传感器组成，所述固定螺帽中部具有与地脚螺栓适配的内螺纹，所述压电式压力传感器固定连接在固定螺帽下部，所述压电式压力传感器中部具有大于地脚螺栓直径的通孔。3.根据权利要求1所述的一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，所述数据采集及传输终端和供电模块安装于塔腿第一段横隔的水平材处。4.根据权利要求1所述的一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，所述压力感知螺帽的数据引出线与数据采集及传输终端连接，连接线布置在水平材和主材角钢内侧，以不影响组塔施工。5.根据权利要求1所述的一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，所述数据采集及传输终端通过4g或5g网络将采集到的数据发送至上位机监测系统。6.根据权利要求1所述的一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，其特征在于，所述供电模块为太阳能供电模块，包括太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池组成，所述太阳能控制器和蓄电池设置于防水金属外壳中，以防雨和防止施工中挤压。

技术总结

本实用新型涉及一种组塔施工用地脚螺栓工作状态预警装置，该装置包括压力感知螺帽、数据采集及传输终端、供电模块和上位机监测系统，所述压力感知螺帽的数量与输电塔的地脚螺栓的数量相适应，各地脚螺栓上配合连接有紧固螺母，多个所述压力感知螺帽分别安装于紧固螺母上并与相应的地脚螺栓配合连接，以采集各地脚螺栓处的压力数据，所述压力感知螺帽与数据采集及传输终端连接，所述数据采集及传输终端通过无线通信方式将采集到的数据发送至上位机监测系统，所述上位机监测系统根据获取的数据对地脚螺栓的工作状态进行监测及预警；所述供电模块为数据采集及传输终端供电。该装置有利于提高输电塔组塔施工中的安全性。利于提高输电塔组塔施工中的安全性。利于提高输电塔组塔施工中的安全性。