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摘要：為滿足輸電線路電力桿塔形變在線監測的實際需求，現基于第三代北斗衛星導航系統設計一種電力桿塔形變監測方案，該方案是通過在電力桿塔關鍵位置設置北斗高精度基準站點，利用實時動態差分技術計算得到監測點位置坐標信息，再通過北斗短報文或無線專網等通信方式將結果數據發送至監控平臺，完成對桿塔狀態的全天候監測。最終試驗結果表明，該方案可實現毫米級精度監測，能夠充分滿足桿塔的監測需求。

關鍵詞：北斗；差分解算；高精度定位；形變監測

引言

近年來，人為或自然因素導致的電力鐵塔傾倒的事故時有發生，給輸電線路系統的安全運行造成了嚴重影響[1]。針對這種情況，本文提出一種電力桿塔形變監測方案，該方案利用北斗衛星定位技術實現電力桿塔的高精度和全天候在線監測，一旦發現故障隱患及時排除。

1研究成果

1.1成果目標

研究基于北斗衛星定位系統的電力桿塔形變監測系統，提供應急搶修救災支持，有效提高電力設施的地質災害防治水平。通過構建電力桿塔監測的多源數據關聯和預測模型[2]，對于地質災害誘發因素進行綜合分析和挖掘，研究分析和預測地質災害趨勢，制定可靠有效的地質救災方案。

1.2成果效益

（1）輸變電設施普遍缺乏可靠地質災害監測的狀況將得到極大改善，通過采用地質災害實時監測技術手段，當檢測到異常情況時系統及時發出預警，最大程度避免或降低輸電線路設施受損程度，有效保障電力系統安全穩定運行[3]。（2）采用高實時、全天候監測方法，相比于傳統的人工巡查方式，能夠大幅提升人員的巡檢效率，并有效節省資源成本投入。（3）將研究成果與國家大力推動北斗系統產業化、互聯網+等信息化政策深度融合，在促進北斗技術、互聯網+技術在電力系統內應用的同時，可以復制推廣應用到電力行業以外的相關領域，具有廣泛的經濟和社會效益。

2方案設計

2.1總體介紹

利用北斗衛星定位和高精度衛星數據處理技術，實時監測電力桿塔及周邊地質形變，通過形變監測傳感器將采集到的桿塔傾斜數據發送到監測中心，監測中心對狀態參數進行數據存儲、顯示和統計，分析得出桿塔形變的變化趨勢。利用得到的桿塔傾斜預警信息，可為線路運行和設計部門提供參考依據，便于及時掌握桿塔運行狀況，避免和減少相關事故的發生[4]。

2.2基準站設計

為滿足衛星定位數據的跟蹤、采集、傳輸和系統完備性監測等功能需求[5]，基準站設計包括室內設備和室外設備兩個組成部分：室內設備主要由北斗衛星導航接收機、不間斷電源（UPS）、通信設備和雷電防護設備等構成；室外設備主要包括天線基體、避雷針、多模天線和防盜設施等[6]。如圖1所示。2.3形變監測設備形變監測點設備主要用于獲取監測點位移形變、雨量和溫度等數據[7]，由北斗高精度接收機、傳感器、供電設備、避雷設施等部分組成，具備如下設計要求：全天候在線自診斷功能；加電自啟動監控系統功能；狀態監測功能；按需采集現場監測數據功能；時間同步功能；平臺綜合分析功能。

2.4監測平臺設計

監測平臺包括數據分發、解算管理、告警管理、通信管理、系統管理和業務管理等功能。整個系統包括三個部分：桿塔形變采集終端、綜合分析軟件系統和后臺服務器[8]。終端將采集數據進行壓縮編碼，通過無線方式傳輸到后臺服務器。終端工作模式：一是受控工作模式：客戶端首先發送采集監測數據的命令，采集終端接收到命令后再進行相應動作，用于即時獲取現場監測數據的情形；二是自動工作模式：根據預設工作模式進行現場數據采集，并自動數據上傳到后臺服務器，客戶端可自行連接到服務器下載監測數據；綜合分析軟件系統根據采集的數據來分析電力桿塔的傾斜和變形，評估其安全狀況。并采用“序列學習”的方法對電力桿塔的變形進行分類和推理，從而并對各種危險進行預警。

2.5數據安全設計

研究本系統的基準站數據、形變監測點數據與信息內、外網進行數據交互，保證各終端安全、可信地接入電力信息網絡，實現接入對象的監控和審計[9]。監測業務數據轉發流程：終端業務數據通過專網傳輸到外網接入路由器，再經過防火墻連接外網應用服務器，最后通過信息網絡安全隔離設備與內網數據庫服務器進行數據交互[10]。監測應用接入：終端與運營商無線網絡進行雙向身份鑒權認證，在完成鑒權認證之后，終端接入到無線網絡。

2.6數據通信

本文提出的監測方案具備遠程控制、遠程管理、實時自動化監測、數據雙向通信等特點，根據系統的數據傳輸方式，首選移動通信網絡進行通信，在公網通信效果不佳地區采用北斗短報文進行通信。

3現場試驗

結合現場實際情況，在現場安裝監測設備進行監測，水平和高程的監測精度數據如表1所示。試驗數據表明，隨著監測間隔的推移，監測精度進一步提高，保持著良好的穩定性，能真實反映桿塔實際運行狀態，有效提升了桿塔監測可靠性，能夠為輸電線路的安全穩定運行提供參考依據。

4結束語

通過開展北斗三代系統的電力桿塔狀態監測預警研究工作，建立一套可靠的多源數據關聯和預測模型，通過整合、分析和挖掘多種誘發因子，提供實時、準確和穩定的監測數據，有效預測地質災害的變化趨勢，進一步為電力桿塔應急搶修救災方案制訂提供支持。

參考文獻

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作者：王世臣 賈蕾 單位：安徽四創電子股份有限公司