组塔受力监控及安全视频监控装置研究应用

摘要：铁塔组立过程中对抱杆拉线、承托绳、吊点绳主要危险点的受力情况及抱杆的倾角、风速进行实时监控，并保存相关技术数值、影像资料,为技术人员编制修订组塔方案积累实际数据校核；对超重起吊、恶劣天气进行提前预控并报警。

Abstract :Stress of the holding rod pull, supporting rope, hanging rope main risk point and angle, pole wind tower erection process real-time monitoring, and keep the relevant numerical, image data, the accumulation of actual data of technical staff revision group tower plan in advance of its super; heavy lifting, bad weather and alarm.

关键词：受力监控预控报警

中图分类号：X924.3文献标识码： A 文章编号：

文献标识码：TM754

皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程是世界上第一条同塔双回路特高压交流工程，是特高压交流输电技术规范化应用的标志性工程。本工程具有施工技术水平高、供货压力大、施工难度大、建设工期紧等特点，面临很多新的技术挑战，具有重大示范作用。

钢管塔组立施工技术难度大，传统施工方式无法满足特高压工程建设的需要。只有通过不断改善施工装备配置、创新施工技术水平、提升施工管理水平，才能确保圆满完成皖电东送交流输电示范工程施工任务，为后期“十二五”期间“三横三纵”特高压电网建设积累宝贵的经验。

我公司工程初期就对本工程特高压线路施工技术特点进行了详尽调研。针对钢管塔与常规角钢塔组立施工技术特点的区别，我公司与合肥工业大学电气与自动化学院共同研发内悬浮外拉线抱杆组塔施工中受力在线监控及安全视频监控装置，对钢管塔组立过程进行安全监护并提前预警。确保钢管塔组立施工过程中安全作业和降低安全风险。

一、项目研制进展情况

1、2011年10月～2012年2月，进行前期施工调查，确定科研项目课题，着手工程前期技术准备。

2、2012年3月-4月，组织技术人员讨论和研究视频监控及安全监控系统设计方案。

3、2012年4月～2012年5月，对仪器设备进行选型，在合肥工业大学电气与自动化学院的配合下，对关健技术进行改进、攻关。

4、2012年6月，进行了模拟试验对相应技术措施进行了二次修订和完善。

5、2012年8月，做了首次试用，并对出现的问题进行改进。应用效果良好。

二、项目技术路线

铁塔组立是送电线路施工一项高风险的工作，主要表现在高空起重作业，施工中各部位钢丝绳索受力承载、抱杆倾斜、自然界风速对安全作业影响较大，往往由于某个受力绳索荷载过大或超重起吊、大风状态违章指挥吊装等导致出现恶性事故。

1、项目研发原理

为了解决高空视频监控、受力安全监控等问题，与合肥工业大学先进控制研究所进行合作，开发了特高压电力铁塔施工过程的监测系统。铁塔安全监测系统，利用先进的无线传感技术，结合成熟的信号采集、网络通信技术，对铁塔组立时的受力钢丝绳索的荷载状态及自然环境、施工人员的高空作业状态进行实时监测，及时、准确的发现安全隐患并预警和告警，从而采取有效措施保证施工的正常运行，避免事故的发生。

2、组塔受力在线监控及安全视频监控装置的简介

该项目主要分为两大控制模块：一是安装了高空视频监控系统，通过视频无线传输设备及视频监控软件对铁塔组立过程中地面及高空施工作业进行监控并保存影像资料；二是安装了无线拉力传感器、抱杆倾斜角度测量仪、风速监测仪等安全监控系统。通过无线传输设备将关键部位受力数据以及风速、抱杆倾角值发送至无线通讯管理设备箱（内含嵌入式TD-Scan软件）收集整理数据并定时存储，然后再判断是否超过设定的报警值。降低组立铁塔施工中的安全风险，杜绝了超重起吊等人为不安全因素的发生。

3、在线安全视频监控装置

在组塔抱杆顶部朝天滑车下方安装可调式（安装摄像机的就位支架可根据实际需要伸缩调整远近距离）高清网络摄像机2台，通过无线传输设备及视屏监控软件传输到中央控制电脑平台来进行实时监控。

高空视频监控系统的安装，可以确保组塔施工负责人对铁塔高空材料就位情况清晰明了，防止过牵引现象的出现，尤其80米以上高塔材料就位地面已经无法看清；同时可以对塔上作业人员安全施工行为进行监督、指导。

4、组塔受力在线监控装置

在组立铁塔施工中各主要受力绳索部位直接串联无线智能拉压传感器（测量精度为±5‰），承托绳采用了15吨传感器4个、拉线采用了10吨传感器4个、吊点绳部位采用10吨传感器1个、抱杆倾斜角度测量仪1个、风速测量仪1个，通过无线通讯技术将起重安装过程中的实时数据传送到无线通讯管理机上进行安全监控。

组塔受力在线监控系统主要分为采集层、传输层、管理层三个部分。采集层通过各种传感器获取铁塔安全监测数据（包括抱杆倾斜角度、风速风向、钢丝绳受力值）等实时数据；传输层（无线通讯管理机）主要负责收集铁塔安全监测数据，并进行数据预处理（如自动采集、关闭电源、设置受力及风速分级警报等工作），通过传输数据通道将数据上传监控系统。

三、应用情况：

通过皖电东送海南至上海特高压交流输电示范工程钢管塔组立施工中进行了实际应用，收集了各种组塔工况下抱杆拉线、承托绳、吊点绳的实测受力值，积累了一定的施工经验。

效益方面，一是有助于合理选择组塔施工工器具，在确保安全的前提下节约施工成本；二是从施工安全角度出发，现场负责人可以随时掌握起吊过程中各部受力情况以及查看高空铁塔材料安装就位情况，提升了高塔组立施工安全水平。

四、创新点及推广前景：

1、成果创新点：

①、直观电脑显示铁塔高空施工组立画面，实时显示分析数据、可视化指挥高空塔材安装就位，同时可进行相关故障报警查询等。

②、系统内可预设报警范围，报警提示现场施工人员，起到对事故的预防作用，保障施工人员和设备安全。

③、研发了无线智能拉压传感器，可以直接串联在所监控的钢丝绳上，测量精度较高（±5‰）。

④、中央控制电脑具有强大的数据处理和存储能力（10T），可以为用户处理和存储相关信息；配套的监控软件，操作简单方便。记录并保存各种施工环境铁塔施工起吊工况时的实测数值，为以后技术人员编制方案积累工作经验；

⑤、实时采集作业现场环境风速，对各等级风速设置量化数值报警，确保铁塔组立施工安全；

2、推广前景：

该组塔受力在线监控及安全视频监控装置应用于特高压铁塔组立施工中，可以为高塔组立施工提供安全保障。

①、无线智能拉压传感器可单独或组合使用，测量精度较高、性能很稳定；配合手持PC机即可对施工工器具进行相应荷载试验，确保使用工器具均在合格状态。

②、数据库保存的各种工况状态下铁塔高空起吊安装时各危险受力点实测数据，为技术人员提供试验依据，为合理选择工器具提供实际理论依据。

③、为特殊地形及高塔施工提供安全保障，随着“十二五”期间“三横三纵”特高压电网建设开始，设计中钢管塔及高塔占绝大多数，该装置可以有效为施工安全提高保障，因而应用较广。