江 明,郝玉靖,孫國磊,秦 劍,楊 吉

(1.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100055; 2.國網(wǎng)山東省電力公司建設(shè)公司，濟(jì)南 250118;3.北京智芯微電子科技有限公司，北京 102299)

0 引言

目前在輸電線路工程中，導(dǎo)線的放線作業(yè)主要采用張力放線方式，具有放線質(zhì)量好、機(jī)械化程度高、放線速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。放線滑車在放線施工中承托牽引繩、導(dǎo)線，是施工的關(guān)鍵部件。在張力放線過程中，需安排人員觀察導(dǎo)線通過放線滑車的狀態(tài)，并通過對講機(jī)將信息傳達(dá)給指揮人員，以便設(shè)備操作人員對牽張力進(jìn)行調(diào)整。而靠觀察不能獲得放線滑車的載荷、偏轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)動狀態(tài)等力學(xué)及運(yùn)動變化數(shù)據(jù)，而且放線滑車數(shù)量多，觀察人員無法全過程、及時的匯報數(shù)據(jù)，指揮人員也難以及時對異常情況做出反應(yīng)[1-3]。

預(yù)警系統(tǒng)能夠有效避免事故風(fēng)險，確保人員及裝備的安全，因此國外學(xué)者就該方向展開了系統(tǒng)的研究。Jeha Ryu等在柔性多體動態(tài)系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究中，通過動態(tài)應(yīng)力的監(jiān)測，實現(xiàn)了對柔性多體系統(tǒng)的監(jiān)測和預(yù)警[4]。Nayfeh通過將繩索剛接并在端部加上可擺動球形物體來代替貨物，模擬三維模型的運(yùn)動過程，進(jìn)而對集中載荷的空間位置進(jìn)行了監(jiān)測預(yù)警[5]。Zi等建立了不忽略繩索質(zhì)量的繩索懸掛式并聯(lián)機(jī)械的動力學(xué)公式，可實時對柔性繩索進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警[6]。Andrew等提出一種準(zhǔn)確并且有效地建模方法，建立了一種非平面的輸入輸出模型，可以將剛性的、柔性的或可變的繩索與整個體系的其他部件進(jìn)行連接，對繩索斷裂破壞行為進(jìn)行預(yù)警[7]。鞠彥忠等通過ADAMS數(shù)值仿真平臺對導(dǎo)線展放進(jìn)行數(shù)值仿真研究，對張力架線仿真系統(tǒng)進(jìn)行實例分析，以便掌握架線全過程的動力特性和空間位置[8]。郭昊坤等開發(fā)了輸電線路導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)，對導(dǎo)線的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測[9]。聶冰等設(shè)計了采用加速度傳感器和無線通信技術(shù)的舞動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對線路舞動的判斷和報警[10]。黃新波等研發(fā)出基于通用移動通信系統(tǒng)/短信息服務(wù)(GSM/SMS)的輸電線路覆冰在線監(jiān)測系統(tǒng)，能實時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，有效預(yù)防災(zāi)害事故[11]。范偉平等設(shè)計了基于ARM+Linux和單片機(jī)的嵌入式導(dǎo)線舞動在線監(jiān)測系統(tǒng)，對導(dǎo)線的運(yùn)行實時監(jiān)測[12]。李俊等建立信息系統(tǒng)的實時狀態(tài)監(jiān)測模型，并結(jié)合系統(tǒng)的故障模式、影響及危害性分析，對系統(tǒng)故障的影響給出初步的分析[13]。周鑫等提出了以智能技術(shù)防范為主要手段的視頻監(jiān)控平臺建設(shè)方案[14]，張繼平等提出自適應(yīng)的背景相減法實時地定位和跟蹤直道、彎道上運(yùn)動的車輛[15]。這些實時狀態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)提升了工程安全性。

為了防止放線滑車出現(xiàn)與牽引板卡阻、大幅振蕩等安全事故，提高放線施工作業(yè)安全，在此通過傳感器等設(shè)備采集放線過程中放線滑車狀態(tài)信息，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)反饋至監(jiān)測系統(tǒng)，與施工過程狀態(tài)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，實現(xiàn)放線預(yù)警。

1 放線滑車監(jiān)測需求

首先針對放線過程中放線滑車的狀態(tài)變化，研究放線滑車的監(jiān)測內(nèi)容。

目前特高壓線路工程中常用三輪放線滑車如圖1所示，由3個滑輪、連板、框架、心軸、底梁組成。3個滑輪通過心軸進(jìn)行連接，框架和底梁將3個滑輪連接在一起，通過連扳懸掛在輸電鐵塔上。

圖1 三輪放線滑車

(1)張力放線施工中，放線滑車在導(dǎo)線通過時承受較大載荷，當(dāng)載荷過大時可造成滑輪輪片破損，進(jìn)而引起放線事故，因此需密切關(guān)注放線滑車受到的導(dǎo)線壓力。在轉(zhuǎn)角塔處，由于線路轉(zhuǎn)角導(dǎo)致了放線滑車發(fā)生相對垂直方向的偏轉(zhuǎn)，當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度較大時將影響牽引板通過，如圖2所示[16]。如果牽引板卡在放線滑車上，則可能出現(xiàn)牽引板拉動放線滑車造成橫擔(dān)損毀的情況，因此放線滑車的偏轉(zhuǎn)角度是監(jiān)測重點(diǎn)[17]。

圖2 張力放線施工中的轉(zhuǎn)角塔懸掛放線滑車

2)當(dāng)放線滑車兩側(cè)的導(dǎo)線張力發(fā)生變化時，容易出現(xiàn)放線滑車較大幅度的擺動，而放線滑車的擺動易造成導(dǎo)線在放線滑車上的扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而損傷導(dǎo)線，因此需要對放線滑車的位移進(jìn)行監(jiān)測，以便放線滑車出現(xiàn)大角度擺動時能夠及時發(fā)現(xiàn)并糾正。

3)為防止在比較惡劣的山區(qū)放線過程中導(dǎo)線出現(xiàn)損傷甚至鋁股絲斷裂而無法及時觀察到，必要時也需對放線滑車與導(dǎo)線的接觸情況進(jìn)行監(jiān)測。

根據(jù)相應(yīng)放線滑車的施工需求，放線滑車的監(jiān)測方案中分別對放線滑車載荷、放線滑車姿態(tài)、放線滑車實時運(yùn)動變化及導(dǎo)線與放線滑車接觸進(jìn)行實時監(jiān)測。

2 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

根據(jù)監(jiān)測需求的分析，設(shè)計了放線滑車施工過程監(jiān)測系統(tǒng)。

通過傳感器等設(shè)備采集放線施工過程中放線滑車的載荷、實時位置及姿態(tài)角度等數(shù)據(jù)信息，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊。

監(jiān)測數(shù)據(jù)分析模塊結(jié)合施工過程狀態(tài)計算放線滑車載荷及姿態(tài)角度，并與采集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。當(dāng)計算與采集數(shù)據(jù)相差較大時進(jìn)行放線狀態(tài)預(yù)警，由施工人員進(jìn)行狀態(tài)調(diào)整后再繼續(xù)放線施工。監(jiān)測系統(tǒng)原理如圖3所示。

圖3 放線滑車監(jiān)測系統(tǒng)原理

3 監(jiān)測硬件設(shè)計實現(xiàn)

監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計包括載荷、空間姿態(tài)等參量傳感監(jiān)測單元，及監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸單元。

3.1 載荷監(jiān)測模塊

采用具有高精度、低功耗特點(diǎn)的10 t無線拉力傳感器SC6415，如圖4所示。該傳感器為一個平板，由高強(qiáng)度特殊鋼材制成，以貼有應(yīng)變片的彈性體為敏感元件，在外接激勵電源后，輸出與外加負(fù)荷(力)成正比例的信號。它與相應(yīng)的儀器配套，可廣泛用于各種拉式受力結(jié)構(gòu)場合。此外，還可以選用不同形式的配套儀器，以滿足計量、檢測、調(diào)節(jié)及控制等其它應(yīng)用要求。

圖4 無線拉力傳感器SC6415

無線拉力傳感器在設(shè)備上的實際使用，還會受到溫度、側(cè)向分力的影響，因此在生產(chǎn)時已進(jìn)行了溫度補(bǔ)償和信號輸出補(bǔ)償，確?？梢赃_(dá)到現(xiàn)場實際使用精度。為防止在野外施工時雨霧等造成設(shè)備故障，防護(hù)等級設(shè)計為IP67。另外，為保證在放線過程中持續(xù)工作，傳感器配置了大容量鋰電池。

3.2 姿態(tài)監(jiān)測模塊

采用基于3D-MEMS的高精度加速度傳感器實現(xiàn)重力參考系下放線滑車三軸傾斜角度的測量。傳感器結(jié)構(gòu)如圖5所示，該傳感器主要是由彈簧、阻尼器及慣性質(zhì)量塊組成的單自由振蕩系統(tǒng)。精度達(dá)到0.05°。

圖5 電容式加速度傳感器原理

3D-MEMS高精度傾角傳感器芯片結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，傳感器中復(fù)雜的MEMS器件由多個獨(dú)立的微結(jié)構(gòu)相互結(jié)合在一起形成一個具有優(yōu)良性能整體的微結(jié)構(gòu)器件。MEMS器件一般包含運(yùn)動部件，目前MEMS器件的封裝主要依靠的還是IC封裝技術(shù)。

3.3 定位模塊

定位模塊采用智芯SC3405定位導(dǎo)航模塊，基于國產(chǎn)自主化GNSSSOC單芯片設(shè)計，支持中國的BDS(北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))、美國的GPS以及衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)SBAS(WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS)，包含32個跟蹤通道，可以同時接收兩個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的GNSS信號，并可實現(xiàn)聯(lián)合定位、導(dǎo)航。SC3405模塊前置SAW和外置LNA，具有高靈敏度、低功耗、低成本等優(yōu)勢。

3.4 視頻監(jiān)測模塊

視頻監(jiān)測模塊采用200 W低照度高清攝像頭，結(jié)合高集成度的SOC處理器，具有極低功耗，超強(qiáng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，可滿足導(dǎo)線與放線滑車接觸觀察需要；處理器支持H.265壓縮算法，保證圖像質(zhì)量的同時有效降低網(wǎng)絡(luò)帶寬占用，并支持標(biāo)準(zhǔn)ONVIF協(xié)議，支持RTSP，支持RTMP，支持手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，便于施工人員現(xiàn)場使用。

3.5 傳感器集成與數(shù)據(jù)傳輸

采用集成化技術(shù)將放線滑車載荷、姿態(tài)和實時位置監(jiān)測傳感器與微處理器集成為一體，形成多參量傳感器，如圖6所示。

圖6 多參量監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合智能信息融合技術(shù)建立傳感器多源異構(gòu)信息模型，對多參量傳感器及其元數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模，消除傳感器之間的差異性，便于對各類傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行融合[17]。

多參量監(jiān)測裝置采集的信息經(jīng)過收集、融合處理和傳送3個過程。監(jiān)測裝置數(shù)據(jù)收集的作用在于整合來源于不同傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，去掉冗余，獲得最小數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容，減少數(shù)據(jù)傳輸代價。數(shù)據(jù)融合處理操作主要應(yīng)用于一段時間內(nèi)的感知數(shù)據(jù)，或者具有高相關(guān)性的簡單冗余數(shù)據(jù)，目的在于減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。同時，數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)聚集可以減弱錯誤數(shù)據(jù)對最終結(jié)果的影響，實現(xiàn)容錯功能。

以ARM-Cortext M0+內(nèi)核的主控芯片為微處理器，充分利用其低功耗的特性和豐富的外設(shè)接口，外接各個模塊來實現(xiàn)放線滑車的數(shù)據(jù)監(jiān)測及通信功能。

微功率無線通信單元兼有監(jiān)測和信息處理功能，同時還具有記憶、存儲、解析、統(tǒng)計處理及自診斷、自校準(zhǔn)、自適應(yīng)和遠(yuǎn)距離通訊等功能。采用支持遠(yuǎn)距離傳輸?shù)腖ora芯片，通信距離可達(dá)2 000米。

放線滑車載荷、姿態(tài)、實時位置傳感器在采集數(shù)據(jù)后向主控芯片傳輸數(shù)據(jù)，主控芯片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、協(xié)議封裝、參數(shù)監(jiān)測、通信管理等。

電源單元負(fù)責(zé)產(chǎn)品的供電，采用大容量鋰電池實現(xiàn)。

監(jiān)測系統(tǒng)可實現(xiàn)兩部分功能：組網(wǎng)和多參量監(jiān)測。組網(wǎng)功能根據(jù)自定義的自組網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)與基建系統(tǒng)的組網(wǎng)，保證系統(tǒng)間的無線通信正常。多參量監(jiān)測功能根據(jù)通信協(xié)議實現(xiàn)與感知模塊的通信，從而獲取實時的測量值，再通過無線功能上傳數(shù)據(jù)。

3.6 傳感器安裝

放線滑車的輪片在不同放線階段分別通過牽引繩和導(dǎo)線，為測量放線滑車所受的全部載荷，將拉力傳感器通過卸扣與連板相連接，再將連板與鐵塔連接，可實現(xiàn)放線滑車的載荷測量。

而姿態(tài)監(jiān)測集成裝置通過夾持裝置安裝在連板下方的中心位置處，由于剛性框架的作用，可保證集成裝置與放線滑車心軸的運(yùn)動狀態(tài)同步，如圖7所示。

圖7 放線滑車監(jiān)測安裝示意圖

視頻采集裝置的安裝方式有3種。方式一：通過連接桿(端部安裝攝像頭)延伸出放線滑車本體外，在保證放線滑車本體受力平衡的前提下，從連板的側(cè)上方拍攝放線滑車，可根據(jù)需要調(diào)整觀察位置，通過連桿向監(jiān)測裝置傳輸視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)導(dǎo)線與放線滑車不同接觸位置的觀察。方式二：將攝像頭通過連接件安裝在連板下方，固定角度拍攝放線滑車輪片，可實現(xiàn)放線滑車輪片兩側(cè)的導(dǎo)線情況，攝像頭可直接與監(jiān)測裝置連接。方式三：攝像頭安裝在放線滑車周圍的塔體(鐵塔橫擔(dān)或者放線滑車附近的塔身)上，通過監(jiān)控系統(tǒng)遙控攝像頭對準(zhǔn)對焦到放線滑車進(jìn)行拍攝。

視頻采集裝置的3種安裝方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中方式一、二的優(yōu)點(diǎn)是攝像頭可隨放線滑車進(jìn)行一體部署，隨放線滑車吊裝即可。但存在幾處風(fēng)險：1)放線滑車依靠吊繩懸吊在空中，牽引繩/導(dǎo)線通過放線滑車時會使得攝像頭發(fā)生抖動，尤其是牽引板通過放線滑車時，攝像頭會劇烈抖動，影響視頻質(zhì)量；2)當(dāng)攝像頭安裝在連接桿時，容易在劇烈抖動或異常天氣下，從高空滑落，造成高空墜物傷人的風(fēng)險；3)當(dāng)牽引板通過放線滑車時，牽引板與放線滑車接觸碰撞時會發(fā)生偏擺，牽引板尾槌可能上下甩動，有碰撞到攝像頭的風(fēng)險，增大了設(shè)備損傷的發(fā)生概率。

而方式三安裝方案的優(yōu)點(diǎn)是安全性更高、空間寬裕、電池問題容易解決。缺點(diǎn)是需要施工人員在放線滑車附近的桿塔橫擔(dān)上安裝，且可能與放線滑車距離較遠(yuǎn)，監(jiān)測畫面不清晰，另外方式三攝像頭數(shù)據(jù)需單獨(dú)傳輸，無法通過集成裝置與其他數(shù)據(jù)一起發(fā)送。

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)

監(jiān)測系統(tǒng)具備監(jiān)測數(shù)據(jù)分析功能，結(jié)合放線施工計算方法，可以通過牽引繩、導(dǎo)線在不同階段的計算，獲得放線滑車對應(yīng)的載荷、偏角等姿態(tài)的計算結(jié)果。監(jiān)測系統(tǒng)將計算結(jié)果與放線滑車監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，實現(xiàn)施工過程的實時預(yù)警。

4.1 放線滑車狀態(tài)計算

以張力機(jī)、牽引機(jī)、放線滑車為放線系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，牽引板為移動節(jié)點(diǎn)。設(shè)共有n+1個節(jié)點(diǎn)(放線滑車n-1個)，節(jié)點(diǎn)間相對高差為hi，i=1,…,n，相對跨距為Li，i=1,…,n。

在放線分析計算中，認(rèn)為導(dǎo)線、牽引繩是具有彈性的柔性懸鏈線，可以建立施工各檔的高差hci及跨距Lci的表達(dá)式[18]：

(i= 1,2,…,k)

(1)

首先，以放線滑車的頂部(導(dǎo)線/牽引繩與放線滑車輪片切線的交匯點(diǎn)，默認(rèn)為放線滑車的最高點(diǎn))為中心o，建立坐標(biāo)系oxyz。其中z軸正方向為垂直向上，x軸為張力側(cè)的水平方向，平面Ω1(oxz)為張力側(cè)導(dǎo)線所在平面，平面Ω2為牽引側(cè)導(dǎo)線所在平面，Ω1與Ω2的夾角為β(即線路轉(zhuǎn)向角度，以繞z軸順時針方向為正)，如圖8所示。

圖8 具有轉(zhuǎn)角線路的放線滑車示意圖

導(dǎo)線/牽引繩對放線滑車的切向力T1、T2可表示為坐標(biāo)系oxyz下的矢量：

T2=Hi+1cosβi+Hi+1sinβj+Vi+1k

(2)

式中,i，j，k分別為坐標(biāo)系oxyz各軸的單位向量，如圖9所示。由此可得到切向力的值，即

圖9 作用在放線滑車上的張力向量

導(dǎo)線/牽引繩對放線滑車的合力矢量為

N=T1+T2=

(3)

因此導(dǎo)線/牽引繩對放線滑車的作用力值為：

(4)

N與z軸的夾角γ即為放線滑車相對垂直方向k的偏斜角，如圖10所示，即

N·-k=|N|cosγ

(5)

則可計算得到

(6)

當(dāng)考慮放線滑車重力G的影響時，N與z軸的夾角γ并不等于放線滑車與z軸的夾角θ。因此需考慮放線滑車的懸掛結(jié)構(gòu)，根據(jù)放線滑車在N、G作用下的力矩平衡計算夾角θ。如圖10所示。

圖10 放線滑車作用力與z軸夾角

以放線滑車懸掛點(diǎn)為原點(diǎn)建立力矩平衡方程，認(rèn)為放線滑車的重力集中于放線滑車的中軸上，中軸與原點(diǎn)距離為L。導(dǎo)線/牽引繩對放線滑車的作用力N作用在放線滑車輪片頂部，與中軸距離為放線滑車半徑R，如圖10所示。則力矩平衡方程可表示為：

|G|Lsinθ= |N|(L-R)sin(γ-θ)

(7)

則可計算得到

(8)

在此以一牽1(1根牽引繩牽引1根導(dǎo)線)為例進(jìn)行計算分析，當(dāng)采用一牽2或一牽4(1根牽引繩牽引2根或4根導(dǎo)線)施工工藝，則有2根或4根導(dǎo)線通過放線滑車，當(dāng)導(dǎo)線通過放線滑車，采用式(8)計算θ時，N應(yīng)為2根或4根導(dǎo)線對放線滑車的作用力。

4.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

在放線滑車的初始坐標(biāo)系oxyz中，以面內(nèi)水平方向i、放線滑車側(cè)面法向j、垂直方向k為正交的基矢量。在導(dǎo)線/牽引繩對放線滑車的作用力及自身重力作用下，放線滑車經(jīng)過空間轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動后固結(jié)在放線滑車的主軸基矢量變?yōu)閕′、j′、k′，如圖11所示。

圖11 放線滑車的坐標(biāo)變換

由于放線滑車摩擦系數(shù)較小，在此認(rèn)為|T1|=|T2|。放線滑車在導(dǎo)線/牽引繩在壓力作用下隨之調(diào)整角度，放線滑車的面內(nèi)主軸i′與張力合力N垂直，可由N與初始坐標(biāo)系的垂直方向k確定：

(9)

主軸k′可由N/|N|繞i′轉(zhuǎn)動γ-θ得到(轉(zhuǎn)動方向由i′方向確定)，根據(jù)Rodrigues變換可知

(10)

進(jìn)而可知j′=k′×i′。

計算主軸i′、j′、k′在初始坐標(biāo)系下的方向余弦，即可得到放線滑車相對初始坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動角度。

根據(jù)放線施工數(shù)據(jù)按以上方法計算各項結(jié)果，并與監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。根據(jù)放線施工影響因素及測量需求分析，當(dāng)監(jiān)測值與計算值相差較小時(在此認(rèn)為相差不超過8%)，認(rèn)為施工過程正常；當(dāng)監(jiān)測值與計算值相差較大時(在此認(rèn)為相差超過8%)，認(rèn)為施工過程存在異常，及時采取暫停施工等措施進(jìn)行調(diào)整及恢復(fù)。具體流程如圖12所示。

圖12 監(jiān)測系統(tǒng)實施流程

5 驗證試驗

在青海-河南±800 kV特高壓直流線路工程某標(biāo)段中開展了現(xiàn)場放線驗證試驗，放線區(qū)段長度為11 200 m，經(jīng)過鐵塔23基。采用一牽2展放方式，以□28防扭鋼絲繩作為牽引繩，展放1 250 mm2導(dǎo)線。

在5#放線滑車安裝載荷監(jiān)測模塊、姿態(tài)監(jiān)測模塊。監(jiān)測從牽引板通過5#放線滑車開始，直至牽引板經(jīng)過9#放線滑車。

將放線過程中獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)與相應(yīng)位置的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗證監(jiān)測系統(tǒng)的有效性。由于放線過程時間長，采集數(shù)據(jù)量大，因此僅輸出部分關(guān)鍵施工數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對比。

1)放線滑車載荷:

在牽引板通過5#～9#放線滑車時，5#放線滑車的載荷監(jiān)測數(shù)據(jù)與對應(yīng)的計算數(shù)據(jù)相比有1～2 kN的偏差，相對偏差的絕對值平均為2.43%，如圖13所示?？紤]到放線施工中放線滑車受導(dǎo)線運(yùn)行、風(fēng)載晃動等因素影響造成的載荷變化，可以看出該數(shù)據(jù)測量精度較高，且與計算數(shù)據(jù)符合良好。

圖13 放線滑車載荷數(shù)據(jù)對比

2)放線滑車姿態(tài)：

由于5#放線滑車所在鐵塔的線路轉(zhuǎn)角僅為1°，放線滑車的側(cè)面法向j基本無變化，因此僅列出牽引板通過5#～9#放線滑車時，5#放線滑車的面內(nèi)水平方向i的轉(zhuǎn)動角度(k與i的轉(zhuǎn)動角度相同)，如圖14所示。相對偏差絕對值平均為6.64%?？紤]到上文提到的施工因素影響，可以看出放線滑車轉(zhuǎn)動角度測量精度較高，且與計算數(shù)據(jù)符合良好。

圖14 放線滑車主軸i轉(zhuǎn)動角度數(shù)據(jù)對比

綜合以上情況可以看出，監(jiān)測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)相差較小，兩者基本一致，相對誤差滿足分析要求，表明監(jiān)測系統(tǒng)對放線滑車載荷、空間姿態(tài)角度的數(shù)據(jù)監(jiān)控有效。

6 結(jié)束語

根據(jù)監(jiān)測需求的分析，設(shè)計放線滑車狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，采用集成化技術(shù)將放線滑車載荷、姿態(tài)和實時位置監(jiān)測傳感器與微處理器集成為一體，形成多參量傳感器，實現(xiàn)放線滑車的載荷、姿態(tài)等實時監(jiān)測。

結(jié)合放線施工過程中牽引繩、導(dǎo)線的狀態(tài)，計算放線滑車的載荷、偏角等姿態(tài)實時結(jié)果，并轉(zhuǎn)化為與監(jiān)測數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)據(jù)，與傳感器測量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，實現(xiàn)狀態(tài)的監(jiān)測分析。

通過實際輸電線路工程中的驗證試驗，驗證了監(jiān)測系統(tǒng)的有效性和準(zhǔn)確性，可在實際輸電線路張力放線施工中作為放線滑車的連續(xù)監(jiān)測手段。