隨著國民經(jīng)濟的快速增長，電力行業(yè)發(fā)展迅速，推動了輸電塔行業(yè)的快速發(fā)展。“十三五" 期間，我國對電網(wǎng)投資約 2.7 萬億元，隨著電網(wǎng)投資的不斷加大，對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程中起著至關重要的作用，但是由于它具有高柔、輕質、低阻尼等 特點，再加上地殼運動、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 結構經(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、社會和人民生活造成極為嚴重的影響。

目前輸電塔安全性的研究只在設計階段計算考慮地震、強風、覆冰等因素的作用，對已 建成的輸電塔的安全性檢測和健康評價還沒有制定相應的規(guī)范和制度，也沒有可靠的檢測手 段及健康評估方法。傳統(tǒng)輸電塔檢測方法是采用巡檢的方式，主要有人工目測法和直升飛機 航測法。該方法存在成本高、危險性高、以及存在盲區(qū)等問題，所以，供電部門特別需要一 種新的監(jiān)測方式來代替?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)的結構健康監(jiān)測系統(tǒng)，包括穩(wěn)定的采集儀、可 靠的傳感器，功能強大的結構云平臺，滿足輸電塔結構健康監(jiān)測所需，并已在多個項目中投 入使用。數(shù)據(jù)穩(wěn)定，結果可靠，充分滿足各類使用要求。

監(jiān)測目的

由于該輸電塔具有高柔、輕質、低阻尼等特點，在自然災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，而是有一個發(fā)展過 程。在這個過程中可以采取措施，降低損失。 本項目通過對輸電塔的實時監(jiān)測，以達到以下目的：

（1）通過對輸電塔沉降、傾斜、振動以及環(huán)境的實時監(jiān)測，積累大量有效數(shù)據(jù)為了解輸 電塔變形發(fā)展狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）通過對輸電塔的實時監(jiān)測，替代部分人工檢測工作降低維護成本，對輸電塔的安全狀況有一個客觀認識，對變形超過設置的閾值時可及時預警。

（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)測方案總體設計

輸電塔屬于高聳結構，其常見破壞形式包括輸電塔的傾斜、倒塌、基礎沉降等等?？紤] 到輸電塔的特點并結合項目實際情況，主要監(jiān)測輸電塔的變形、環(huán)境、結構類指標，變形類 指標包括地基的不均勻沉降、塔身傾斜指標、以及振動指標，環(huán)境指標包括溫濕度、降雨量、 及風速風向，結構類指標包括關鍵部位應力指標。 在輸電塔變形規(guī)律不明確的情況下，通過監(jiān)測系統(tǒng)長期不間斷監(jiān)測，對輸電塔監(jiān)測數(shù)據(jù) 實時觀察，摸清輸電塔健康狀態(tài)，當監(jiān)測指標超過設定閾值時能夠時間報警，從而及時 發(fā)現(xiàn)問題，排除隱患，避免可能出現(xiàn)的重大安全事故。

整個監(jiān)測系統(tǒng)需滿足以下要求：

（1）系統(tǒng)的可靠性。輸電塔監(jiān)測系統(tǒng)提供 24 小時實時監(jiān)測，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。設備的選擇、監(jiān)測系統(tǒng)功能要具有*性，要與結構安全監(jiān)測的相 關理論、監(jiān)測技術發(fā)展水平相適應。

（3）成本的合理性。監(jiān)測系統(tǒng)的一個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)省項目成本，又能減小后期維護投入，限度發(fā)揮出實際監(jiān)測 的效果。

數(shù)據(jù)采集傳輸模式

本項目監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器種類很多、數(shù)量大、信號傳輸與存儲的實時性要求高，同時塔 體結構復雜，施工本身難度較大，需要信號采集和傳輸系統(tǒng)盡可能減少對施工的干擾，這對 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)傳輸模式有無線傳輸及有線傳輸兩種，前者借助 GPRS 網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，只要手機 信號可達之處，即可進行傳輸，傳輸范圍較廣；有線傳輸適于沒有網(wǎng)絡的位置，沒有借用任 何其它資源，通信可靠性取決于設備自身質量，不可控因素少，實時性強。這兩種各具特點， 需結合項目所處位置環(huán)境及其他因素綜合決定。

（1） 沉降監(jiān)測。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穩(wěn)定區(qū)安裝 1 沉降傳感器作為基準點，以實時監(jiān)測輸電塔沉降。

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

（3） 結構應變。結構應變是結構整體和局部受力安全狀態(tài)的直接反應，是監(jiān)測的重要 方面?？紤]結構受力特點和常見損傷易發(fā)部位的相關經(jīng)驗，按照分區(qū)集中布置的 準則，在塔體、塔籠、塔臂處安裝共十個應變傳感器。

（4） 塔體振動。輸電塔結構風致振動比較顯著，在塔臂、塔籠位置各安裝 1 個振動傳感器，以監(jiān)測輸電塔實時振動情況。

（5） 環(huán)境因素監(jiān)測。風速風向、溫濕度以及降雨量等對結構變形也有一定的影響，在輸電塔上安裝風速風向傳感器、溫濕度傳感器。雨量計安裝在距輸電塔一定位置的穩(wěn)定區(qū)域。以監(jiān)測風速風向、溫濕度、雨量的實時變化。

固定式 傾角計

測量范圍:±10°±30°±60°±90°

測量軸:單軸/雙軸 分辨率:0.001 °

精度:0.005 °

溫度范圍:-40～+85℃

防水等級:IP67

IEPE壓電加速度傳感器

標準量程：5g

靈敏度：1000Mv/g

頻率范圍：0.04-1500 Hz（±10%）

分辨率：0.00002g

本項目擬采用監(jiān)測設備包括數(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 通道無線數(shù)據(jù)采集儀， 另一種是針對振弦傳感器專用的 8 通道振弦采集儀

8 通道無線數(shù)據(jù)采集儀，可支持 WIFI 及 GPRS 同時傳輸，可直接接入多種傳感器，穩(wěn)定性好，操作簡單，滿足用戶需求。

8 通道振弦采集儀，專為振弦傳感器設計，使用高性能 ARM 控制器，性能穩(wěn)定，工作可靠。支 持接口 RS485，RS232，可應用國內(nèi)大部分振弦類型傳感器，穩(wěn)定性好，操作簡單，滿足用戶需求。