一種電力隧道三維加速度監測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種電力隧道三維加速度監測裝置，它采用低功耗設計，采集器與傳感器采用分體結構，可以實現對隧道防護目標的無縫覆蓋和實時連續監測，提供大量的隧道震動加速度數據信息，通過大量信息的累積，可以實現對隧道的效監測和提前預警。它包括三維加速度采集器，三維加速度采集器沿隧道走向布設，并與若干傳感器連接；其中，三維加速度采集器包括微控制器模塊、通信模塊、電源管理模塊、傳感器接收模塊，微控制器模塊與通信模塊、傳感器接收模塊雙向通信，電源管理模塊為微控制器模塊、通信模塊以及傳感器接收模塊供電；傳感器接收模塊與各傳感器連接。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電力
，尤其涉及一種電力隧道三維加速度監測裝置。
技術介紹
隨著電力事業的不斷發展，城市架空線路送電正在被地下高壓電纜所取代，因此地下高壓電纜的數量正急劇上升。針對這種現狀，對隧道安全的監測更加重要。為了保證隧道電纜供電的可靠性，除了保障隧道內電纜及其附屬設施的安全外，同時必須實時監測隧道本體的安全。 隧道長期運行，由于受到周邊機械施工、爆破，壓力等因素的影響，會出現某些位置的變形或者微變化。目前實現的對隧道本地的監測，一種是采用動態儀或者壓力表，需要配備較多的人力，但是仍然難以實現隧道狀態的連續監測，困難大，監測繁瑣，信息量少。另一種是采用DSP實現三維加速度監測，這種裝置功耗大，必須安裝在有供電的位置，不能實現隧道全線的監測，有一定的位置局限性。
技術實現思路
本技術為了解決在隧道供電不足，并且需要連續監測隧道變化等技術問題，提供一種電力隧道三維加速度監測裝置，它采用低功耗設計，采集器與傳感器采用分體結構，可以實現對隧道防護目標的無縫覆蓋和實時連續監測，提供大量的隧道震動加速度數據信息，通過大量信息的累積，可以實現對隧道的效監測和提前預警。為了實現上述目的，本技術采用如下技術方案一種電力隧道三維加速度監測裝置，它包括三維加速度采集器，三維加速度采集器沿隧道走向布設，并與若干傳感器連接；其中，三維加速度采集器包括微控制器模塊、通信模塊、電源管理模塊、傳感器接收模塊，微控制器模塊與通信模塊、傳感器接收模塊雙向通信，電源管理模塊為微控制器模塊、通信模塊以及傳感器接收模塊供電；傳感器接收模塊與各傳感器連接。所述微控制器模塊主要由MPU和實時時鐘芯片、硬件看門狗和電源監視芯片、夕卜部晶振及外圍電路構成。所述通信模塊采用通信與電源共線傳輸方式，在供電同時完成數據和命令傳輸，進行半雙工通信。所述傳感器為三維振動加速度傳感器。本技術選擇振動加速度作為監測的主要物理量。電力隧道內環境復雜，選擇振動加速度作為主監測物理量，可以不依賴于照明，不受水霧、灰塵等因素影響，特別適用于對隧道周邊的爆破、機械施工等潛在危害因素的監測和預警。從而克服了視頻監控存在的問題。微控制器模塊負責對來自傳感器的振動加速度數據進行讀取、暫存和分析處理，然后將分析結果和振動加速度的特征值上報給監控主機，監控主機將收到的數據以TCP/IP以太網接口的方式傳輸到監控平臺；同時微控制器模塊還負責采集器其他電路模塊的管理、控制功能。通信模塊采用與電源共線傳輸技術，基于電源載波通信，通信速率為300-9600BPS，負責命令和數據與監控主機的傳輸。電源管理模塊負責將來自供電載波線路的電源變換為符合本地各功能模塊工作要求的電源，并在微控制器模塊的控制下，將各路電源持續或斷續地提供給相應的電路模塊使用，以實現采集器的最低工作功耗。傳感器接收模塊主要負責采集器與傳感器通信以及傳感器的供電。本技術采用采集器與傳感器分體結構，一個采集器可以下掛一至四個傳感器。采集器與傳感器間采用6芯屏蔽電纜連接，最大電纜長度30米。分體設計適合于沿隧道走向布設，便于實現對隧道防護目標的無縫覆蓋。 本技術采用超低功耗設計，適合隧道內電力匱乏的環境條件。加速度傳感器元件選擇功耗極低的微機電三維加速度芯片，單芯片最大工作功耗140 μ A;數據采集器主控制MPU采用睡眠喚醒工作模式，初始化后MPU即處于睡眠狀態，下掛的加速度傳感器探測到振動加速度超過預設的閾值時，才以中斷方式將MPU喚醒；采集器各外圍電路模塊均采用可程序控制的供電方式，電路模塊不工作時，即切斷電源，最大限度地節省電能。本技術的工作原理是，利用隧道內沿電纜方向設置的傳感器對隧道由于受到外界沖擊力產生的變形或者微變化進行實時采集，通過與傳感器相連接的三維加速度采集器對采集器所采集的振動加速度值進行相應的分析和判斷，將判斷結果和特征值上傳至監控主機，監控主機將收到的數據以TCP/IP以太網接口的方式傳輸到監控平臺；監控平臺對判斷結果和特征值進行相應展示，給出相應預警信息。本技術的有益效果是，系統通過對隧道由于受到外界沖擊力產生的振動加速度進行采集，對超過設定閾值的采樣值進行相應分析和判斷，將三維加速度采集器所帶4個傳感器的振動次數總和及最大震動加速度值通過監控主機上傳至監控平臺，可以實現對隧道各點狀態和變化的實時監測，對于周邊機械施工、爆破，壓力等因素，進行有效監控，對于嚴重影響隧道安全的外力因素及時預警。本裝置對隧道沿電纜方向監視點全面，不受供電不足影響，裝置功能完善。附圖說明圖I :本技術的功能組成框圖；圖2 :三位加速采集器對振動加速度采集和判斷流程圖其中，I.微控制器模塊，2.通信模塊，3.電源管理模塊，4.傳感器接收模塊，5.傳感器，6.三維加速度采集器。具體實施方式以下結合附圖與實施例對本技術作進一步說明。圖I中，該裝置采用高集成度及超低功耗設計，由微控制器模塊I、通信模塊2，電源管理模塊3、傳感器接收模塊4、傳感器5組成，將三維加速度傳感器沿隧道走向布設，實現對隧道防護目標的無縫覆蓋和實時連續監測。三維加速度采集器6由上述微控制器模塊I、通信模塊2，電源管理模塊3、傳感器接收模塊4組成。微控制器模塊I由MPU和實時時鐘芯片、硬件看門狗和電源監視芯片、外部晶振等外圍電路構成。MPU為TI公司的低功耗芯片，該芯片供電電壓范圍1.8-3. 6V，待機功耗O. 3 μ A，2. 2V供電IMHz時鐘頻率下工作時功耗270 μ A ;從待機模式喚醒時間少于I μ s ;內帶程序存儲器32KB+256B、數據存儲器4KB ;定時器、模數轉換器、比較器、通用串行通信接口等硬件資源。微控制器模塊I負責對來自傳感器的振動加速度數據進行讀取、暫存和簡單分析處理，然后將分析結果和振動加速度的特征值上報給上層控制平臺；還擔負三維加速度采集器6其他電路模塊的管理、控制功能。通信模塊2采用通信與電源共線傳輸的技術，來完成三維加速度采集器6和傳感器5的供電，同時完成采集器與監控主機之間的數據和命令的傳輸，實現采集器與監控主機之間的的半雙工通信功能。通信接收電路采用微功耗運算放大器芯片為核心構成，通信發送電路由三極管、二極管、PTC保險絲等分立元件構成，接收和發送均采用基帶脈沖通信機制。電源管理模塊3負責將來自供電線路的電源變換為符合本地各模塊要求的電源電壓，并在微控制器模塊I的控制下，將各路電源持續或斷續地提供給相應的電路模塊使用。傳感器接收模塊4主要負責三維加速度采集器6與傳感器5通信以及向傳感器提供電源。傳感器接收模塊4由場效應管、TVS保護器件及阻容元件構成。傳感器5擔負三維振動加速度的測量，并將采集結果發給三維加速度采集器6。傳感器元件選擇功耗極低的微機電三維加速度芯片。圖2中，三維加速度采集器6啟動以后，首先要對采集器和傳感器進行相關的初始化設置，以使采集器和傳感器進入正常的工作流程中；初始化時，將對傳感器的加速度閾值進行設置，加速度閾值是判斷隧道監測點有無變形的門檻值，超過此設定閾值，將認為隧道監測點由于受到外力有變化；如果傳感器5采樣的加速度值一直不超過此閾值，傳感器不觸發中斷，采樣數據不做上傳；超過此設定閾值后，傳感器5將向三位加速度采集器6發出中斷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力隧道三維加速度監測裝置，其特征是，它包括三維加速度采集器，三維加速度采集器沿隧道走向布設，并與若干傳感器連接；其中，三維加速度采集器包括微控制器模塊、通信模塊、電源管理模塊、傳感器接收模塊，微控制器模塊與通信模塊、傳感器接收模塊雙向通信，電源管理模塊為微控制器模塊、通信模塊以及傳感器接收模塊供電；傳感器接收模塊與各傳感器連接。

【技術特征摘要】
1.一種電力隧道三維加速度監測裝置，其特征是，它包括三維加速度采集器，三維加速度采集器沿隧道走向布設，并與若干傳感器連接；其中，三維加速度采集器包括微控制器模塊、通信模塊、電源管理模塊、傳感器接收模塊，微控制器模塊與通信模塊、傳感器接收模塊雙向通信，電源管理模塊為微控制器模塊、通信模塊以及傳感器接收模塊供電；傳感器接收模塊與各傳感器連接。2.如權利要求I所述的電力...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李長忠，李少輝，邱雷，楊震威，
申請(專利權)人：山東康威通信技術股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：