摘 要：隨著我國現(xiàn)代科技的繁榮發(fā)展，混凝土電桿力學性能的檢測效率在技術的創(chuàng)新下不斷提升，自動化程度實現(xiàn)飛躍式突破。近幾年來，專家學者對于電桿力學性能無線自動化檢測系統(tǒng)的研究從未止步，現(xiàn)階段已經基本可以實現(xiàn)借助高精度位移傳感器、壓力傳感器、無線中心網(wǎng)絡拓撲結構，在技術層面實時顯示和控制多個測試終端數(shù)據(jù)，同時分析數(shù)據(jù)并進行圖表化處理，工程測試的難度系數(shù)大幅度降低?；诖耍疚膶炷岭姉U力學性能無線自動化檢測的流程展開具體介紹，希望對該項技術的持續(xù)優(yōu)化具有參考價值。

關鍵詞：混凝土;電桿;力學性能;無線;自動化檢測

引言：在傳統(tǒng)混凝土電桿力學性能檢測中，對人為因素過度依賴，從而由于人為干擾因素而無法保障數(shù)據(jù)處理結果的精準性。與此同時，傳統(tǒng)檢測方法受制于環(huán)境因素，工程測試的效率水平整體偏低。近幾年來，自動化成為混凝土電桿力學性能檢測的主流趨勢，電桿力學性能無線自動化檢測系統(tǒng)的研發(fā)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測以及自動采集，大幅度降低了相關單位部門的生產成本，并實現(xiàn)了資源的節(jié)約、效率的提升，對于行業(yè)的發(fā)展具有長遠的促進作用。

1 電桿力學性能自動檢測系統(tǒng)研發(fā)

1.1總體方案

電桿力學性能自動檢測系統(tǒng)的特色在于分布式遠程自動檢測，對數(shù)據(jù)采集的自動化程度要求較高。因此，在系統(tǒng)設計階段，應明確系統(tǒng)配置包括如下結構：首先，分別在支點處安裝第1位移傳感器和第2位移傳感器，借此采集兩個支點位置的位移數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器。其次，在電桿的頂部安裝加荷傳動裝置，并連接處理器。在電桿撓度的檢測階段，借助加荷傳動裝置逐漸向電桿逐級加荷，合理控制靜停時間。一般情況下，研究人員需要在這一段時間內通過處理器來對加荷傳動裝置進行自動補荷，但是要密切關注并控制自動穩(wěn)荷的誤差，一般情況下不應超出2%。此后，連接加荷傳動裝置與荷載傳感器測力儀，從而在后者的作用下計算前者對電桿的加荷值，將這一數(shù)據(jù)值傳送至處理器。最后，在電桿稍端安裝撓度傳感器，從而對電桿頂部的位移信號進行檢測，將檢測到的位移信號信息傳輸制處理器，得到撓度計算公式，并代入懸臂式試驗時任一級荷載作用下的梢端撓度值、測量儀器測得的任一級荷載作用下梢端的變形值、任一級荷載作用下兩項觀測點處的變形值、電桿計算總長度、電桿支持點高度等重要數(shù)值，最終計算電桿的最大撓度并輸出，此時注意單位均為毫米?？偟膩碚f，電桿力學性能自動檢測系統(tǒng)的主體結構包括撓度傳感器、第一位移傳感器、第二位移傳感器、荷載傳感器測力儀、加荷傳動裝置、中央顯控器、無線檢測系統(tǒng)等，但研究人員的組建系統(tǒng)時需要著重注意各裝置、模塊的連接模式。

1.2無線檢測系統(tǒng)

在混凝土電桿力學性能無線自動檢測中，力學性能檢測只是其中一方面，此外還涉及到無線傳輸和數(shù)據(jù)的顯示控制。所以，本次所研究的混凝土力學無線檢測系統(tǒng)一共分為三個模塊。其一，位移測試終端。位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器以及無線收發(fā)器的相位儀器共同構成了一個完整的位移測試終端，分別承載著壓力作用下電桿位移量的測量、位移量由數(shù)據(jù)信息向數(shù)字信號的轉化、數(shù)字信號的無線發(fā)射任務，是無線自動檢測系統(tǒng)的核心構成。其二，壓力傳感測試終端。該模塊的主體構成為壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集放大器以及無線收發(fā)器，其中各儀器分別承擔著測試電桿承壓、采集并放大信號、數(shù)字信號的無線發(fā)射任務。值得注意的是，之所以在這一階段應用數(shù)據(jù)采集放大器而不是數(shù)據(jù)采集器，是因為壓力傳感器輸出的信號較為微弱，經放大后才能精確采集。其三，中央顯控單元。中央顯控單元的整體構造相對較為簡單，但是其核心部分數(shù)據(jù)集成處理版的結構卻極其復雜，不僅包括用于在無電環(huán)境下測量測試系統(tǒng)的鋰電池模塊、實現(xiàn)位移測試終端與壓力傳感測試終端數(shù)據(jù)傳輸?shù)?路無線收發(fā)模塊、向顯示屏輸送測試數(shù)據(jù)和測試結果的顯示屏控制模塊、負責數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)木W(wǎng)絡通信模塊等，還包括集數(shù)據(jù)采集、處理、校零、判斷等功能為一體的STM32F429處理器等重要配件，任何一環(huán)都至關重要。除此以外，中央顯控單元中還有一塊包含了所有人機交互所需要控件的10寸觸摸顯示屏，人員僅需要簡單的操作就可以將數(shù)據(jù)清晰的呈現(xiàn)在顯示屏上，為工程測試的開展提供了極大便利。

2 硬件設計

正如上文所述，電桿力學性能無線自動化檢測系統(tǒng)的硬件基礎包括位移測試終端、壓力傳感測試終端以及中央顯控單元，下面將對各模塊的設計要點進行介紹：

2.1位移測試終端

在設計系統(tǒng)的位移測試終端時，人員所參考的基本理論是如何將位移與電阻的線性關系用位移傳感器輸出，在此基礎上，位移的變化量就可以從直觀上用電阻上的電壓變化量來替代。在設計階段，相關人員應聚焦壓差測量、信號輸入、信號轉化、信號收發(fā)等功能，確保信號經轉化后可高效發(fā)送給無線收發(fā)器。經測定，在無遮擋的環(huán)境下，位移測試終端的數(shù)據(jù)傳輸標準為傳輸速率不低于9.6KB每秒，傳輸距離不低于1千米。

2.2壓力傳感測試終端

在設計壓力傳感測試終端時，人員所需要重點考慮的問題是如何將電壓與所受壓力的對應關系借助壓力傳感器輸出，進而將承受的壓力以采集電壓的形式來呈現(xiàn)出來。整體來說，位移測試終端與壓力傳感測試終端的電路圖大同小異，但是考慮到壓力傳感器可輸出的電壓相對較小，所以需要在這一環(huán)節(jié)增加數(shù)據(jù)采集放大器放大輸出電壓，在此基礎上進行壓力采集。

2.3中央顯控單元

中央顯控單元的設計要點在于核心處理器、無線接收模塊的選擇，系統(tǒng)設計人員應結合現(xiàn)有研究成果進行酌情分析，確保屏幕實時通信、無線WiFi功能、鋰電池充電功能、電壓轉換功能可充分發(fā)揮。

3 軟件設計

電桿力學性能無線自動化檢測系統(tǒng)的軟件設計重要性絲毫不亞于硬件設計。在中央顯控單元運行過程中，考慮到終端數(shù)目整體偏大，為每一個終端分別配置收發(fā)裝置在成本和技術角度都難以實現(xiàn)。因此，為保證通信質量，只能采取分時方式。具體來說，設計人員可以將4個位移測試終端作為一個單位，為其配備一副天線，但是要盡可能保障，每一個壓力測試終端都有其對應的一副天線，以便數(shù)據(jù)請求可以及時發(fā)送。當數(shù)據(jù)到達測試終端之后，需要繼續(xù)將數(shù)據(jù)發(fā)送至中央顯控單元，由中央顯控單元將數(shù)據(jù)請求發(fā)往新的測試終端。值得注意的是，依據(jù)現(xiàn)有技術規(guī)范要求，人員在設計中央線控單元軟件時，需要注意對數(shù)據(jù)進行實時保存和讀取，確保網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和精準性，確保網(wǎng)絡層、傳輸層功能的充分發(fā)揮，為無線自動化檢測系統(tǒng)提供軟件支持。

4 結束語

綜上所述，混凝土電桿力學性能無線自動化檢測是新時期提升電桿力學性能試驗效率的新思路，在多次力學性能試驗中，展現(xiàn)出了良好的檢測效果。因此，相關單位部門應持續(xù)優(yōu)化無線自動化檢測系統(tǒng)的軟硬件設計，嚴格保障電桿入網(wǎng)質量，從而為穩(wěn)定可靠的電力供應提供參考。

參考文獻：

[1]劉福財，張信禎，肖敏，黃賀明.超高性能混凝土電桿養(yǎng)護工藝試驗研究[J].混凝土世界，2019（06）：62-66.

[2]楊偉東，李亮，叢培軍，李喆，于永剛，秦飛.錐形混凝土電桿全自動力學性能檢測設備設計[J].農村電工，2019，27（04）：31-32.

[3]李濤，孫學武，杜曉平，任社宜.淺談環(huán)形混凝土電桿的無線自動化檢測及質量防控[J].國網(wǎng)技術學院學報，2018，21（06）：33-36.

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