通讯塔、信号塔安全自动化监测方案

      现代电信服务普及率到2024 年前将达到 97% 的水平。通信设施逐渐成为人类生产、生活密不可分的一部分， 随着无线通信技术的飞速发展，通信铁塔的建设力度越来越大，努力确保通信铁塔的安全运行显得格外重要。

一、通信塔行业背景

       在现实生活中，存在着众多可能损害通信设施的不确定因素，诸如地壳运动、恶劣气候、老化氧化、潜在的人为破坏等因素，都会给铁塔带来一定的安全隐患，甚至导致铁塔倾斜、倒塌等，使生产和生活蒙受无法估量的损失，所以对通信塔全方位的因素监测是十分必要的。

       目前，传统的通信铁塔维护主要靠定期巡检、人为观测，这些是非常必要的安全防护手段，但是局限性太大，无法做到全方位、及时、准确的观测。尤其是某些参数人工实测困难，并且不容易及时发现问题，无法满足铁塔实时监测的需求。尤其通信信号需求不断加大，运营密度更加密集，通信铁塔一旦出现倾斜、倒塌等对人员及通信安全将产生巨大影响。因此针对通信铁塔进行实时的安全监测已势在必行。为了消除铁塔安全隐患，避免出现倾斜、倒塌等危及人员或行车安全的事件发生，需要采用先进的监控技术设备对铁塔进行实时的安全监测，为铁塔的提前有效及时发现问题，以及将来的集中整治、中修、大修提供基础参考数据。本项目拟采用专业自动化远程监测系统，实现对通信塔设施的远程无线智能信息监测，把各种预警信息采集并远程传输，从而实现对通信设施的实时安全监控，减少损失。

       上海派逸自动化科技有限公司采用基于物联网的铁塔监控技术，能有效规避当前维护方式所存在的不足。通过对通信塔设施的远程监测，能把各种现场数据就地采集和集中管理并进行科学预测，为有效维护、提高运营效率提供有效支撑。

二、通讯塔安全自动化监测的目的与意义

       工程测量在通信塔的建设中发挥基础性的作用，是电子通信工程的眼睛、尖刀兵，为工程建设规划、施工以及保证工程安全顺利进行提供保障。针对通信塔工程建设、健康监测的特点及难点，从通信塔设计理论，通信塔施工过程和运营期的结构保障上分析，主要有以下几点原因需要健康监测：

（1）保障通信塔运营安全

       在通信塔倾斜现象发生发展初期，巡线人员很难用肉眼观察到微小变化，利用智能化传感器对塔体倾斜角度、沉降量进行实时监测，可以及时了解运行通信塔的安全、可靠状况；根据相关监测数据判断塔体倾斜、沉降发展趋势，为通信铁塔设施运行和设计部门提供实际依据，及时将预警信息发给运行负责人，从而避免在自然环境和外界条件的作用下，塔体发生倾斜、沉降、开裂等现象引起通信塔的变形、倾斜、甚至倒塔，进而严重影响人们的生产生活，造成巨大损失。

（2）延长通信塔使用寿命

       利用监测数据，为协助运行部门查找塔体故障点，制定合理、主动、预防性的养护措施提供技术支持，提醒运行维护人员加固地基，指导相关人员检修和维护，有效降低通信塔运营养护成本，并且最大限度延长通信塔的使用年限。

（3）积累通信塔设计施工经验

       通信塔工程所穿越的底层结构复杂多变，河床地势起伏变化急剧、河床冲刷深度大，并且设计施工经验相对不足。对通信塔进行长期全方位的安全监测，可以积累工程设计经验，为提高通信塔设计、施工和运行整体水平提供基础数据支持。

三、通讯塔安全自动化监测技术方案原理

       通信塔安全自动化监测系统主要应用现代化的传感技术、GPS技术、计算机技术、现代网络通讯通信技术对在不同的天气或环境下实时反映通信塔倾斜、沉降情况，根据对实时监测数据的实时分析，对分析后适当的数据存储、分类、提取、统计等处理，为中心站日常管理提供各类报表、图形，为通信塔监测预警分析提供决策依据和参考以达到在最短的时间通过短消息、E-MAIL或者声响预警、报警的功效。

四、通讯塔安全监测内容

1. 通讯塔塔体倾斜变形监测

       通讯塔塔体倾斜变形监测将倾⻆传感器通过安装支架安装于塔体中低部，通信塔的倾斜变形情况可通过安装支架传递给倾⻆传感器。倾⻆传感器内置抗冲击2000g的高性能MEMS低g值加速度传感器，通过非线性补偿、横轴误差补偿、滤波技术等，直接输出与实际倾斜⻆度成比例的模拟信号、⻆度的ASCII码数据以及设定⻆度点比较的开关量信号。

       TST400系列倾角传感器是一款智能型的倾角测量传感器，采用派逸科技专有的自动测试技术，对温度漂移特性、非线性、横轴误差、正交误差、灵敏轴的空间位置等进行了测试、校正和补偿，还进行了在各种不同角速率和角加速度冲击条件下的模拟寿命测试和温度循环等，并可根据特殊需求进行更严格和更多的测试、校正补偿。该产品采用MEMS加速度计原理，并结合专有的振动抑制技术，可以根据现场条件，在线进行振动抑制能力的调整。

2. 通讯塔塔尖动态两轴姿态监测

       倾角传感器将专为运动中的物体提供高刷新率的动态横滚、俯仰⻆测量的动态倾⻆传感器通过安装支架安装于塔体顶部，通信塔的塔尖动态两轴姿态情况可通过安装支架传递给倾⻆传感器，动态倾⻆传感器采用先进的惯导技术，在不借助GPS等的辅助下，依然可以精确地测量载体的动态横滚⻆和俯仰角。

       派逸的TST810动态倾⻆传感器具有强大的野外现场适用能力，内置三轴加速度计和三轴陀螺仪，在不需要任何外部辅助的情况下，能实现无漂移的动态倾角测量。

3. 通信塔振动监测

       振动传感器是一款先进的内置FFT实时分析功能的振动测量产品，能快速有效地检测出被测载体在X/Y/Z 三个轴向上的振幅与振动频率，实时准确地帮助用户了解和掌握被测载体的振动运行情况。

      派逸的TSA100振动传感器内置高速处理芯片，能够实时地采集、处理和分析原始振动加速度信号和频率信号，整个数据处理过程只需要1ms。同时TSA100 振动传感器的横轴误差仅为≤±1.5%FS，并且可根据用户的需求，提供≤ ±1%、≤±0.5%、≤±0.1%的横轴误差选择，具有比同类振动传感器（横轴误差一般为3%左右）更高的实际测量精度。

       利用监测数据分析结论，协助运营部查找塔体故障点，制定合理、主动、预防性的养护措施提供技术支持，执行有效的运维调度工作，大幅度降低运维成本，且最大限度延长通信塔的使用年限。

4. 通信塔塔顶风速监测

       风速传感器是一种高响应、低门限、恒温风杯的光电型风速计，转换器由装接于风速计转轴上的齿盘组成，齿盘安置于光电耦合器的发光管与光电三极管之间并能随轴转动，光电耦合器装于印制电路板上。转盘有多个齿度，当齿盘随轴转动时，发光管LED发射的光束被齿盘上的齿度切割，光电三极管即产生脉冲输出。每个齿遮住光束时表现为低电平(即0态)，轴转动一圈，多次切割光束而输出一高一低的脉冲信号（输出频率信号与风速成正比），智能数采仪实时获取此脉冲信号并上传到平台。

5. 通信塔顶部风向监测

       风向传感器的变换器采用精密导电塑料电位器，当风向发生变化，尾翼转动通过轴杆带动电位器轴芯转动，从而在电位器的活动端产生变化的电阻信号输出。

五. 关键安装技术

1. 同一通讯塔内的基于几何中心线的安装对准技术；
2. 不同通讯塔的统一对准安装技术；
3. 基于塔体结构CAE分析的最佳安装点分析技术；
4. 基于不同地质环境与条件的沉降观测布点技术。