一种货运索道运行过程监测预警装置及方法

技术领域

本发明涉及输电线路施工技术领域，具体涉及一种货运索道运行过程监测预警装置及方法。

背景技术

输电线路施工货运索道使用较为频繁，采用索道运输大型塔材单件重量大、长度大，钢丝绳、转向滑车、运行小车等索道部件均为受力部件，使用过程中易磨损、变形。同时，在索道运输过程中，由于索道长度较大，且一般跨越多个山丘，架设支架间距大，索道运输情况难以全面观测。目前货运索道施工中缺乏工作索张力、运行小车运行位置等索道运行连续实时数据监测及预警装置。

发明内容

为了解决货运索道运行过程中的运行状态监测及预警问题，本发明提供一种货运索道运行过程监测及预警装置，所述监测及预警装置包括位于货运索道上料点的首端设备、位于货运索道下料点的末端设备、接收终端以及随货运索道的牵引索移动的运行设备；所述首端设备、末端设备和运行设备均含有数据采集设备和组网设备，由此所述首端设备、末端设备和运行设备形成与所述接收终端通信连接的自组网，所述自组网将所述首端设备、末端设备和运行设备采集的数据传输给所述接收终端，所述接收终端根据所述数据对货运索道的运行过程进行监测及预警。

优选的，所述首端设备包括与上料点的承载索连接的首端承载索拉力传感器、与上料点的转向滑车连接的首端滑车拉力传感器和分别与所述首端承载索拉力传感器和首端滑车拉力传感器通信连接的基准站；所述基准站、末端设备和运行设备形成自组网。

优选的，所述基准站包括首端基站、与所述首端基站连接的一根或多根首端天线、首端定位采集设备和首端电池；所述首端基站、首端定位采集设备、首端滑车拉力传感器和首端承载索拉力传感器分别与所述首端电池电连接；所述首端定位采集设备、首端滑车拉力传感器和首端承载索拉力传感器分别与所述首端基站通信连接；所述首端基站、末端设备和运行设备形成自组网。

优选的，所述末端设备包括与下料点的承载索连接的末端承载索拉力传感器、与下料点的转向滑车连接的末端滑车拉力传感器和分别与所述末端承载索拉力传感器和末端滑车拉力传感器通信连接的末端中继站；所述末端中继站、首端基站和运行设备形成自组网。

优选的，所述末端中继站包括末端基站、末端电池以及与所述末端基站连接的一根或多根末端天线；所述末端基站、末端承载索拉力传感器和末端滑车拉力传感器分别与所述末端电池电连接；所述末端承载索拉力传感器和末端滑车拉力传感器分别于所述末端基站通信连接；所述末端基站、首端基站和运行设备形成自组网。

优选的，所述运行设备包括运行小车拉力传感器和移动站；所述移动站固定在与所述牵引索连接的运行小车上；所述运行小车拉力传感器一端与所述运行小车连接，另一端与物料连接；所述运行小车拉力传感器与所述移动站通信连接；所述移动站、末端基站和首端基站形成自组网。

优选的，所述移动站包括移动站基站、与所述移动站基站连接的一根或多根移动站天线、移动站电池和移动站数据采集设备；所述移动站基站、移动站数据采集设备和运行小车拉力传感器分别与所述移动站电池电连接；所述移动站数据采集设备和运行小车拉力传感器分别与所述移动站基站通信连接；所述移动站基站、末端基站和首端基站形成自组网。

优选的，所述移动站数据采集设备包括移动站定位采集设备、摄像设备和测距传感器；所述移动站定位采集设备、摄像设备和测距传感器分别与所述移动站电池电连接，且分别与所述移动站基站通信连接。

优选的，所述监测及预警装置还包括一个或多个设置在架设于货运索道上料点和下料点之间的支架上的中继站设备；所述中继站设备含有组网设备，由此所述中继站设备、首端设备、末端设备和运行设备形成自组网。

优选的，所述首端设备还包括首端数据传输设备；所述首端数据传输设备与所述首端电池电连接；所述首端数据传输设备分别通过数据线与所述首端承载索拉力传感器和首端滑车拉力传感器连接，且与所述首端基站无线通信连接。

基于同一发明思路，本发明还提出一种货运索道运行过程监测及预警方法，所述监测及预警方法包括：

通过监测及预警装置的首端设备、末端设备和运行设备中的组网设备建立与与所述监测及预警装置的接收终端通信连接的自组网，通过所述首端设备、末端设备和运行设备中的数据采集设备采集监测数据，并通过所述自组网将所述监测数据传输给所述接收终端；

由接收终端根据所述监测数据对货运索道的运行过程进行监测及预警；

其中，所述监测及预警装置为本发明提出的货运索道运行过程监测及预警装置。

优选的，所述由接收终端根据所述监测数据对货运索道的运行过程进行监测及预警包括：

由所述接收终端设置索道部件的预设额定值，并将所述监测数据与所述预设额定值进行对比，当所述监测数据超过所述预设额定值时由所述接收终端发出警报。

优选的，所述预设额定值包括承载索受力预设值、转向滑车受力预设值、运行小车受力预设值、运行小车对地距离预设值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的货运索道运行过程监测预警装置及方法，通过首端设备、末端设备和运行设备中的组网设备建立与接收终端通信连接的自组网，实现货运索道架设区域的无线网络覆盖，通过首端设备、末端设备、运行设备中的数据采集设备采集货运索道运行过程监测数据，并通过自组网将采集的监测数据传输至接收终端，实现货运索道运行过程的实时监测和预警。

附图说明

图1为货运索道运行过程监测及预警装置在索道运输中的工作示意图；

图2为货运索道运行过程监测及预警装置的首端设备的组成示意图；

图3为货运索道运行过程监测及预警装置的首端设备各部件连接关系示意图；

图4为货运索道运行过程监测及预警装置的末端设备的组成示意图；

图5为货运索道运行过程监测及预警装置的末端设备各部件连接关系示意图；

图6为货运索道运行过程监测及预警装置的运行设备的组成示意图；

图7为货运索道运行过程监测及预警装置的运行设备各部件连接关系示意图；

图8为货运索道运行过程监测及预警装置的中继站设备的组成示意图；

图9为货运索道运行过程监测及预警装置的中继站设备各部件连接关系示意图；

图10为货运索道运行过程监测及预警装置的初始布置示意图；

附图标记：1、首端设备；2、末端设备；3、运行设备；4、中继站设备；5、接收终端；6、承载索；7、转向滑车；8、运行小车；9、物料；10、牵引索；11、支架；12、基准站；13、首端滑车拉力传感器；14、首端承载索拉力传感器；121、首端基站；122、首端天线；123、首端定位采集设备；124、首端电池；125、首端数据传输设备；21、末端承载索拉力传感器；22、末端中继站；23、末端滑车拉力传感器；221、末端基站；222、末端天线；223、末端电池；224、末端数据传输设备；31、运行小车拉力传感器；32、移动站；321、移动站基站；322、移动站天线；323、移动站数据采集设备；324、移动站电池；3231、移动站定位采集设备；3232、摄像设备；3233、测距传感器；41、中继站基站、42、中继站天线；43、中继站电池。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

本实施例提供一种货运索道运行过程监测及预警装置，如图1所示，监测及预警装置包括位于上料点的首端设备1、位于下料点的末端设备2、接收终端5以及随货运索道的牵引索10移动的运行设备3；首端设备1、末端设备2和运行设备3均含有数据采集设备和组网设备，由此首端设备1、末端设备2和运行设备3形成与接收终端5通信连接的自组网，自组网将首端设备1、末端设备2和运行设备3采集的数据传输给接收终端5，接收终端5根据数据对货运索道的运行过程进行监测及预警。

该货运索道运行过程监测及预警装置可用于货运索道在长距离运输物料过程的运行状态实时监测及预警，可实时监测货运索道运行安全状态，对索道运行风险进行及时预警。

首端设备1设置在货运索道的上料点处。如图2所示，首端设备1包括与上料点的承载索6连接的首端承载索拉力传感器14、与上料点的转向滑车7连接的首端滑车拉力传感器13和分别与首端承载索拉力传感器14和首端滑车拉力传感器13通信连接的基准站12；基准站12、末端设备2和运行设备3形成自组网。首端承载索拉力传感器14设置在上料点处的承载索6上，用于监测上料点处的承载索6的受力情况，首端滑车拉力传感器13与上料点处的转向滑车7连接，用于监测上料点处的转向滑车7的受力情况。

基准站12放置在上料点的地面上，包括首端基站121、首端天线122、首端定位采集设备123和首端电池124；首端基站121、首端定位采集设备123、首端滑车拉力传感器13和首端承载索拉力传感器14分别与首端电池124电连接，以获得电能；首端定位采集设备123、首端滑车拉力传感器13和首端承载索拉力传感器14分别与首端基站121通信连接，首端基站121与接收终端5无线通信连接。首端天线122与首端基站121连接，根据需要可设置一根或多根。首端设备1各部件连接关系图如图3所示。

首端滑车拉力传感器13和首端承载索拉力传感器14可以为集成有无线传输装置的无线拉力传感器，也可以为不具有无线传输功能的普通拉力传感器，此时，需要设置首端数据传输设备125，首端数据传输设备125与首端电池124电连接，并分别通过数据线与首端承载索拉力传感器14和首端滑车拉力传感器13连接，同时与首端基站121无线通信连接，由此将首端承载索拉力传感器14和首端滑车拉力传感器13的监测数据传输给首端基站121，再由首端基站121通过首端天线122传输至接收终端5。

末端设备2设置在货运索道的下料点处，如图4所示，末端设备2包括与下料点的承载索6连接的末端承载索拉力传感器21、与下料点的转向滑车7连接的末端滑车拉力传感器23和分别与末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23通信连接的末端中继站22。末端承载索拉力传感器21设置在下料点处的承载索6上，用于监测下料点处的承载索6的受力情况，末端滑车拉力传感器23与下料点处的转向滑车7连接，用于监测下料点处的转向滑车7的受力情况。

末端中继站22放置在下料点的地面上，包括末端基站221、末端电池223以及与末端基站221连接的一根或多根末端天线222；末端基站221、末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23分别与末端电池223电连接；末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23分别于末端基站221通信连接，末端基站221与首端基站121无线通信连接。末端设备2各部件连接关系图如图5所示。

末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23可以为集成有无线传输装置的无线拉力传感器，也可以为不具有无线传输功能的普通拉力传感器，此时，需要设置末端数据传输设备224，末端数据传输设备224与末端电池223电连接，并分别通过数据线与末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23连接，同时与末端基站221无线通信连接，由此将末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23的监测数据传输给末端基站221，再由末端基站221通过末端天线222传输至接收终端5。

如图6所示，运行设备3设置在牵引索10下方，包括运行小车拉力传感器31和移动站32，移动站32固定在运行小车8上，牵引索10与运行小车8通过抱索器夹持连接，运行小车拉力传感器31一端与运行小车8连接，另一端与物料9连接，用于监测运行小车8的受力情况。移动站32包括移动站基站321、与移动站基站321连接的一根或多根移动站天线322、移动站电池324和移动站数据采集设备323；移动站基站321、移动站数据采集设备323和运行小车拉力传感器31分别与移动站电池324电连接；移动站数据采集设备323和运行小车拉力传感器31分别与移动站基站321通信连接；移动站基站321、末端基站221和首端基站121相互无线通信连接形成自组网，该自组网可向接收终端5传输数据。运行设备3各部件连接关系图如图7所示。移动站数据采集设备323包括移动站定位采集设备3231、摄像设备3232和测距传感器3233；移动站定位采集设备3231、摄像设备3232和测距传感器3233分别与移动站电池324电连接，且分别与移动站基站321通信连接。运行小车拉力传感器31可以为集成有无线传输装置的无线拉力传感器，也可以为不具有无线传输功能的普通拉力传感器，此时，需要设置数据传输设备，数据传输设备与移动站电池324电连接，并通过数据线与运行小车拉力传感器31连接，同时与移动站基站321无线通信连接，由此将运行小车拉力传感器31的监测数据传输给移动站基站321，再由移动站基站321通过运行天线322传输至接收终端5。

因此，通过运行设备3可实现货运索道运行过程运行小车8的位置数据、影像数据、对地距离数据采集，以上数据通过自组网传输至接收终端5，从而实现运行小车8的运行状态的实时监测。

对于上料点和下料点距离较远的货运索道，为了提高信号传输质量，该监测及预警装置还可在架设于货运索道上料点和下料点之间的支架11上设置中继站设备4，根据信号传输需要中继站设备4的数量为一个或多个；中继站设备4含有组网设备，由此中继站设备4、首端设备1、末端设备2和运行设备3形成自组网。

如图8所示，中继站设备4包括中继站基站41、中继站天线42、中继站电池43。中继站基站41与中继站电池43电连接，中继站基站41的外部连接有中继站天线42，以提高传输距离和效果。通过中继站基站41、首端基站121、末端基站221和移动站基站321相互无线通信连接建立自组网，覆盖货运索道架设区域实现数据传输。中继站设备4各部件连接关系图如图9所示。

该监测及预警装置通过首端设备1、末端设备2、运行设备3、中继站设备4中的基站(首端基站121、末端基站221、移动站基站321、中继站基站41)建立自组网实现无线网络覆盖货运索道架设区域实现数据传输，通过首端设备1、末端设备2、运行设备3中的拉力传感器(首端滑车拉力传感器13、末端承载索拉力传感器21、运行小车拉力传感器31)实现力学监测数据采集，通过运行设备3中的定位采集设备323实现运行小车8的位置监测数据采集，通过运行设备3中的摄像设备324实现影像监测数据采集，通过运行设备3中的测距传感器3233实现运行小车8的对地距离监测数据采集。以上监测数据通过自组网传输至设置于货运索道上料点处的接收终端5，实现货运索道运行过程的实时监测，接收终端5设有报警装置，报警装置根据索道运输吨位设置索道部件(承载索6、转向滑车7、运行小车8)额定受力、运行小车8的对地距离等预设额定值，当监测数据超过预设额定值时报警装置发出警报，从而实现超过预设额定值报警。

本实施例的货运索道运行过程监测及预警装置的具体布置方案如下：

(1)如图10所示，根据现场货运索道架设布置情况，在索道上料点布置首端设备1，分别通过首端承载索拉力传感器11和首端滑车拉力传感器13与索道上料点的承载索6和转向滑车7连接，同时将接收终端5布置于索道上料点。

(2)在索道下料点布置末端设备2，分别通过末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23与索道下料点的承载索6和转向滑车7连接。

(3)在运行小车8上安装运行设备3，并通过运行小车拉力传感器31与物料9连接。

(4)据索道运输长度及各支架架设布置情况选取部分中间的支架11，优先选取架设海拔高、相对距离远的支架11，在选取的支架11上安装中继站设备4。

(5)完成设备安装后，通过首端设备1、末端设备2、运行设备3、中继站设备4建立自组网覆盖货运索道架设区域。

(6)索道运输过程中，分别通过首端承载索拉力传感器11和首端滑车拉力传感器13实时监测索道上料点处的承载索6和转向滑车7的受力情况，通过末端承载索拉力传感器21和末端滑车拉力传感器23实时监测索道下料点处的承载索6和转向滑车7的受力情况，通过运行设备3分别对运行小车8的受力情况、运行位置、对地距离进行实时监测，并实时传输影像数据。

(7)监测数据通过自组网传输至接收终端5，当索道部件(承载索6、转向滑车7、运行小车8)受力、运行小车8的对地距离等监测数据超过预设额定值时通过报警装置发出预警。

本实施例的货运索道运行过程监测及预警装置针对货运索道长距离运输物料过程，可实现对工作索张力、索道部件受力、索道运行位置等货运索道运行数据及运行状态的实时监测，实现货运索道运行安全状态监测及预警，解决山区物料运输过程的远距离监控难题，减小施工安全风险。

实施例2：

本实施例提供一种货运索道运行过程监测及预警方法，监测及预警方法采用实施例1提供的货运索道运行过程监测及预警装置，该方法包括：通过监测及预警装置的首端设备1、末端设备2和运行设备3中的组网设备建立与监测及预警装置的接收终端5通信连接的自组网，通过首端设备1、末端设备2和运行设备3中的数据采集设备采集监测数据，并通过自组网将监测数据传输给接收终端5；由接收终端5根据监测数据对货运索道的运行过程进行监测及预警。

其中，监测数据包括首端承载索受力、末端承载索受力、转向滑车7受力、运行小车8受力、运行小车8位置数据、运行小车8对地距离和货运索道运行过程中的影像数据。

由接收终端5设置运行小车对地距离的预设额定值，并根据货运索道运输吨位分别设置首端承载索、末端承载索、转向滑车7和运行小车8的预设额定受力，将以上参数的监测数据分别与对应的预设额定值进行对比，当监测数据超过预设额定值时由接收终端5发出警报。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的权利要求范围之内。