[发明专利]一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，其特征在于，包括依次连接的控制器(1-2)、主控单元(1-4)，控制器(1-2)还连接有弧形聚合物电池(1-3)和太阳能电池板(1-1)，主控单元(1-4)分别连接有4G无线模块(1-5)、蓝牙模块(1-6)、驱动模块(1-7)和A/D模块(1-8)。

2.根据权利要求1所述的基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，其特征在于，所述的驱动模块(1-7)还和激励装置(1-9)连接，主控单元(1-4)通过IO口输出高低电平的方式控制驱动模块(1-7)驱动激励装置(1-9)工作，A/D模块(1-7)分别连接有激励装置(1-9)、加速度传感器A、加速度传感器B和加速度传感器C，主控单元(1-4)通过SPI同步串行通信的方式与A/D模块通讯。

3.根据权利要求1所述的基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统，其特征在于，所述的激励装置(1-9)，包括壳体(2-8)和位于壳体(2-8)底部的磁力底座(2-1)，圆环形的磁力底座(2-1)定在壳体(2-8)底部，磁力底座(2-1)强力磁性可以让整个装置牢牢的吸附在铁塔上，在磁力底座(2-1)上设置有套筒，螺旋弹簧(2-2)等间距缠绕在套筒(2-3)上；在螺旋弹簧(2-2)的顶部固定有直径大于套筒(2-3)的圆环形电磁铁(2-4)，所述的电磁铁上连接有伸缩导线(2-9)，伸缩导线(2-9)制作为线圈形状固定在壳体(2-8)顶部，冲击传感器(2-5)通过连接杆(2-7)固定在电磁铁(2-4)的下方，锤头(2-6)通过螺母可以旋转固定在冲击力传感器(2-5)上。

4.利用权利要求1所述的基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的监测方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1，在铁塔的待测杆件上安装本装置中的激励装置和传感器，

步骤2，计算铁塔的阻尼比矩阵ξ_i；

步骤3，利用步骤2的方法，对状态完好的铁塔进行监测评估，得到正常结构下输电铁塔阻尼比矩阵ξ₀；

步骤4，利用步骤3中的方法，对持续的日常监测中得到的铁塔状态进行监测评估，得到铁塔的日常状态的固有频率矩阵其中为监测主杆件位置处阻尼比矩阵，为其相邻杆件位置处的阻尼比矩阵；

步骤5，判断输电铁塔结构是否为正常状态。

5.根据权利要求4所述的利用基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的监测方法，其特征在于，所述的步骤1具体为，在输电铁塔螺栓易松动杆件上加装加速传感器A(1-10)，并在相邻杆件分别加装加速度传感器B(1-11)和加速度传感器C(1-12)，并在其上一级铁塔斜材处加装激励装置(1-9)；控制器(1-2)，弧形聚合物电池(1-3)，主控单元(1-4)，4G无线模块(1-5)，蓝牙模块(1-6)，驱动模块(1-7)，A/D模块(1-8)和激励装置(1-9)放置于长方形不锈铁钢箱体(1)内，安装在铁塔横担处。

6.根据权利要求4所述的利用基于人工激励的输电铁塔螺栓松动监测系统进行的方法，其特征在于，所述的步骤2具体为，

步骤2.1，通过主控单元(1-4)及驱动模块(1-7)控制激励装置(1-9)产生脉冲激励，使得输电铁塔发生振动，加速度传感器A、加速度传感器B和加速度传感器C同时拾取此时的铁塔振动信息，同时主控(1-4)通过A/D模块采样得到激励装置(1-9)的脉冲激励信号；

步骤2.2，对步骤2.1中得到的脉冲激励信号和加速度信号进行处理，得出铁塔不同位置的阻尼比矩阵。