基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟土基變電所沉降監(jiān)測及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)

摘 要：浙江沿海地區(qū)的地址結(jié)構(gòu)基本以軟土為主，由于軟土為地面新沉積的土壤，具有含水率高、孔隙比大、壓縮性高、靈敏度高和低承壓力等特點(diǎn)，因此從工程性方面比較差。帶來的是軟弱地基的工程通病—基礎(chǔ)沉降問題日益突出，給變電站的安全運(yùn)行帶來影響。因此，變電所土壤沉降的預(yù)測和對沉降風(fēng)險(xiǎn)的評估也對軟土地區(qū)變電所以及電網(wǎng)的安全具有重大工程意義。

關(guān)鍵詞：傳感器 變電站 沉降

中圖分類號：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（c）-0-01

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

（1）打樁監(jiān)測法、水平板面沉降法：這幾種方法均具有實(shí)施成本低，操作簡便，測試簡單的優(yōu)點(diǎn)。打樁監(jiān)測法是通過將木樁配合鋼釬同時(shí)鍥入地面中，然后測試人員利用水準(zhǔn)儀持平衡量地面表面的沉降量，但本方法的缺點(diǎn)在于一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)樁只能用來觀察選定監(jiān)測土基上定點(diǎn)的沉降，只能測定觀察地表面的沉降值，但是無法觀察到土基內(nèi)部的沉降情況。

（2）水壓式剖面沉降測量法：目前應(yīng)用較為成熟的方法是水壓式剖面沉降測量儀的使用，本方法的原理是將沉降管埋設(shè)在需觀測的路基中，在沉降管內(nèi)安裝有位移探測器，位移探測器只能通過控制電纜和測量儀器相連接，探測器檢測到路基位移變化后轉(zhuǎn)換成電信號輸送到測量儀器，測量儀器轉(zhuǎn)換回顯示出觀測路基的位移數(shù)據(jù)。沉降管的材料一般為PVC管，探測器主要由小探頭、注水塑管、注水構(gòu)架組成，探頭內(nèi)的傳感部件是靜水壓力傳感器。本方法的缺點(diǎn)在于造價(jià)稍高并且測量結(jié)果精度不高，存在一定的

誤差。

（3）光纖光柵傳感器沉降監(jiān)測：根據(jù)電力設(shè)備及構(gòu)架分布位置，安裝光纖光柵傳感器，鋪設(shè)長距離光纖把所有光纖光柵傳感器連接組網(wǎng)，使用多通道光纖光柵調(diào)制儀定時(shí)發(fā)射激光，并分析激光波長變化，得到沉降的初始數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上傳至控制室，最后利用數(shù)據(jù)分析庫和故障報(bào)警軟件，結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到最終沉降數(shù)據(jù)和故障報(bào)警信息。

2 項(xiàng)目理論和實(shí)踐依據(jù)

監(jiān)測變電所沉降是一個(gè)長期的過程，需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，如果僅僅依靠人工使用測量儀器采集數(shù)據(jù)，不僅耗時(shí)耗力，而且精確度也不高。本系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測的原則和目的，結(jié)合當(dāng)前研究土壤沉降監(jiān)測方法的弊端，設(shè)計(jì)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟土基變電所沉降監(jiān)測及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)，其主要功能有以下幾點(diǎn)。

（1）采集原始數(shù)據(jù)。系統(tǒng)幾乎不需要人工來進(jìn)行操作，能夠定時(shí)、自動(dòng)獲取沉降原始位移數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在系統(tǒng)控制下可立即傳回監(jiān)測中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)采集方式不僅方便而且造價(jià)較為低廉，這是本監(jiān)控系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)。

（2）處理原始數(shù)據(jù)。大量的沉降位移原始數(shù)據(jù)傳回監(jiān)測中心后僅靠人工來處理和分析從實(shí)際上來說不可行。本監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫軟件可以根據(jù)設(shè)定的功能需要自動(dòng)處理位移原始數(shù)據(jù)，并且在應(yīng)用程序的幫助下自動(dòng)繪制沉降曲線，使系統(tǒng)應(yīng)用者能夠直觀的查看路基沉降狀況，同時(shí)功能監(jiān)測軟件能夠?qū)ξ磥沓两颠M(jìn)行預(yù)測并且評估沉降對一次設(shè)備、二次設(shè)備帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

3 項(xiàng)目研究內(nèi)容和實(shí)施方案

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟土基變電所沉降監(jiān)測及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架如圖1。

軟土基變電所沉降監(jiān)測及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)系統(tǒng)包括傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析處理子系統(tǒng)、沉降預(yù)測子系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)評定子系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)之間緊密結(jié)合、協(xié)調(diào)工作，成為一個(gè)有機(jī)的整體，各個(gè)子系統(tǒng)缺一不可。

（1）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：對重要監(jiān)測點(diǎn)放置光纖傳感器監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)具有采集數(shù)據(jù)的能力；能對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理；顯示監(jiān)測信息的能力：能根據(jù)需要顯示監(jiān)測目標(biāo)的信息；能接收并實(shí)施遠(yuǎn)程信息的能力。

（2）數(shù)據(jù)分析和處理子系統(tǒng)：光纖傳感器測量到的沉降實(shí)時(shí)狀態(tài)信號每隔4～8 h經(jīng)過信號傳輸與采集系統(tǒng)送到監(jiān)測中心，進(jìn)行相應(yīng)的處理和判斷，從而對變電所框架狀態(tài)進(jìn)行評估。若監(jiān)測到的關(guān)鍵健康參數(shù)超過設(shè)定的閾值，則發(fā)出預(yù)警信號。分析變電所不均勻沉降對框架的影響，地基不均勻沉降會引起上部框架的外加變形或約束變形，使上部結(jié)構(gòu)傾斜。因此，有必要就不均勻沉降對框架結(jié)構(gòu)受力變形影響作進(jìn)一步的研究。數(shù)據(jù)分析和處理子系統(tǒng)亦可以直接訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，完成查詢歷史數(shù)據(jù)、制表、繪圖等工作。

（3）沉降預(yù)測子系統(tǒng)：基于實(shí)測數(shù)據(jù)利用組合預(yù)測法對變電所沉降單點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行沉降預(yù)測。

（4）風(fēng)險(xiǎn)評估子系統(tǒng)：結(jié)合專家?guī)煸u估沉降對一、二次設(shè)備造成的危險(xiǎn)性。

4 結(jié)語

該文完成基于無線傳感器的變電所沉降監(jiān)測系統(tǒng)，提出了變電所沉降狀態(tài)信息采集和處理的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)框架，對沉降進(jìn)行預(yù)測并且實(shí)現(xiàn)預(yù)警.該系統(tǒng)能夠加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性，提高電網(wǎng)水平，同時(shí)為電網(wǎng)環(huán)境信息采集的智能化奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王冬青，李剛，何飛躍.智能變電站一體化信息平臺的設(shè)計(jì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010（10）.

[2]王丹，潘振波.500 kV變電站智能化改造方案研究[J].科技資訊，2010（10）.