(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111355499.4 (22)申请日 2021.11.16 (71)申请人 中通服建设有限公司 地址 510000 广东省广州市越秀区原 道路 17号 (72)发明人 区旸　赵东晖　杨柳扬　黎庆龙　 华均任　李苑添　 (74)专利代理 机构 广东省中源正拓专利代理事 务所(普通 合伙) 44748 代理人 党冲 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警 系统 (57)摘要 本发明公开了基于无线通信的杆塔灾害态 势感知及预警系统， 包括智能监测终端、 无线通 信模块和分析管控设备平台， 智能监测终端对 杆 塔内部应力情况、 周围环境情况和人员入侵造成 的灾害风险进行数据监测和分析， 同时通过无线 通信模块将生成的信号与数据传输至分析管控 设备平台， 分析管控设备平台根据不同的信号进 行风险管控处理， 无需人员定期远途对杆塔进行 检查， 使风险管控具有数据支 撑， 更具有说服力， 对出现风力影 响下的杆塔振动、 倾斜以及稳定性 进行分析预警， 将杆塔可能发生的重大灾害进行 及时反馈， 避免出现财产和人身安全损失， 保证 通讯基站的正常工作， 降低了人员的劳动强度和 成本。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114065515 A 2022.02.18 CN 114065515 A 1.基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于： 包括智能监测终端、 无 线通信模块和分析管控设备平台， 智能监测终端中设置有应力监测单元、 环境监测单元和 姿态与振动监测单元， 对杆塔内部应力情况、 周围环境情况和人员入侵造成的灾害风险进 行数据监测和分析， 同时通过无线通信模块将生成的信号与数据传输至分析管控设备平 台， 分析管控设备平台根据不同的信号进行风险管控处 理。 2.根据权利要求1所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 在杆塔处于稳定工作状态环境下时， 应力监测单元通过应力传感器获取主承载钢梁连接处 的应力分布， 当判定主承载钢梁结构异常时， 利用预埋的检测回路对主承载钢梁内部的锈 蚀情况进行监测， 锈蚀情况检测具体为： 步骤S11： 接通检测回路的常开触点， 电路接通后， 通过测量检测电路点位的电位， 从而 得出每两个 检测电路点 位间的压降情况以及电流 值； 步骤S12： 每两个检测电路点位间的距离以及主承载钢梁的标准平均电阻率一定， 则根 据距离、 标准平均电阻率和电流 值计算得到 两个检测电路点 位间的理论压降值； 步骤S13： 将两个检测电路点位间的真实压降数据与对应各段的理论压降值进行差值 运算得到压降差值， 将压降差值与理论压降值进 行比值运算， 得到压降偏移系数， 将压降偏 移系数与预设偏移限值进行比较， 当压降偏移系 数大于等于预设偏移限值时， 判定主承载 钢梁内部锈蚀情况严重， 生成锈蚀警报信号。 3.根据权利要求1所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 环境监测单元通过定期对杆塔周围设定范围内的温度数据和湿度数据进 行采集， 同时进 行 温度数据与湿度数据的稳定性分析， 当温度数据与湿度数据处于对应的阈值内且满足时间 限定时， 判定杆塔馈线中出现挂冰， 此时分析 管控设备平台授微波管道对其进行加热融冰； 环境监测单元对杆塔防护区域内的环境状态进行监测， 具体为： 步骤S21： 每间隔十分钟采集杆塔周围一定范围内的温度数据、 湿度 数据以及风速和风 向， 记录当前温度数据与湿度数据， 且在温度数据与湿度数据的变化率低于百分之五时， 认 定当前温度数据与湿度数据稳定， 环境监测单元中预设有杆塔挂冰温度阈值与杆塔挂冰湿 度阈值， 当且仅当温度数据与湿度数据 处于杆塔挂冰温度阈值与杆塔挂冰湿度阈值内时， 启动计时器， 当计时时长超 出两小时后， 判定基站天线和杆塔馈线中出现挂冰现象， 生 成挂 冰警报信号； 步骤S22： 环境监测单元中对杆塔进行三维建模得到杆塔模型， 通过风速与风向的标记 得出杆塔的迎风角度和迎风面积， 通过物理学力学公式计算得到杆塔的迎风压力， 根据迎 风压力和迎风角度对杆塔长度进 行连续积分得到综合力矩值， 将迎风方向在杆塔基座平面 内进行投影， 对杆塔在投影方向上的力矩进 行计算， 根据力矩平衡， 得到杆塔基座一侧在垂 直于投影方向上的压力值， 当压力值大于预设压力值时， 判定杆塔基座有倾斜风险， 生 成基 座倾斜风险信号； 步骤S23： 环境监测单元内设置有隐蔽式高清摄像头， 隐蔽式高清摄像头每天定时进行 影像采集， 同时在杆塔周围一定范围内经历恶劣气候后进行影像采集， 环境监测单元中预 存有基座区域地形影像， 将采集到的影像与基座区域地形影像进行重叠校验， 并自动标记 出地形迁移变化区域， 当该地形迁移变化区域存在时， 将地形迁移变化区域处的影像截取 出来发送至分析管控设备平台， 同时根据像素色值计算出实时采集影像中植被的植被覆盖权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114065515 A 2率， 当植被覆盖率小于覆盖率预设限值时， 判定存在水土流失风险， 生成水土流失风险信 号； 步骤S24： 隐蔽式高清摄像头还对杆塔范围内的人物踪迹进行识别， 当识别到人物踪迹 时， 唤醒收发器， 收发器发出验证信号至运 维人员的手机终端， 当一定时间内 收发器未收到 运维人员手机终端回复的应答信号时， 判定为陌生人入侵， 启动扩音器进 行语音警报， 当语 音警报开启后两分钟内目标还未撤出杆塔范围， 则捕捉人物面部影像并发送至 分析管控平 台。 4.根据权利要求1所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 环境监测单元通过摄像头定期或在特定天气发生后， 对杆塔基座区域内进行地形影像采 集， 并对地形 的结构变化以及植被覆盖率变化情况进行分析， 根据分析结果评判 水土流失 风险， 当出现水土流失风险时， 分析管控设备平台获取当地天气预报并指定人员进行加固 处理， 同时， 当摄像头获取到人物踪迹时， 判定是否为陌生人入侵， 若 是， 则进行语音警报或 执法人员干预。 5.根据权利要求1所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 姿态与振动监测单元根据风速和 风向计算得出垂直于对应杆塔固定的天线面板覆盖方向 上的风速， 并将风速大小划定三个不同的振动等级， 根据振动等级不同对应力幅的大小、 应 力变化次数进行不同的损害系 数加权处理， 利用疲劳寿命曲线得到疲劳寿命值， 根据疲劳 寿命值与允许值的比较， 采集振动频率与风速后发送至分析管控设备平台调取振动 ‑风速 比对表， 从而确定对应杆塔的稳定性。 6.根据权利要求5所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 姿态与振动监测单元设置有垂直度监测设备， 垂 直度监测设备测量杆塔的倾斜角度并将其 与预设角度范围进行比较， 同时对倾 斜持续时间进行限制， 判断当前 杆塔倾斜的风险程度。 7.根据权利要求5所述的基于无线通信的杆塔灾害态势感知及预警系统， 其特征在于， 天线面板在风速和风向的影响下， 呈周期性摆动， 应力传感器获取 的实时数据也呈周期性 变化， 从而绘制出应力 ‑时间曲线图， 根据应力 ‑时间曲线的变化周期确定变化频率和持续 时间， 进而得出应力幅的大小和应力变化次数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114065515 A 3