信號塔監測

近年來，隨著鐵路無線通信技術的飛速發展，通信鐵塔越來越多的套用於鐵路通信。然而，地殼運動、惡劣氣候、老化氧化、潛在的人為偷盜破壞等因素，都會給鐵塔帶來一定的安全隱患，甚至導致鐵塔傾斜、倒塌等。傳統的鐵路通信鐵塔維護主要靠定期巡檢、人為觀測，這些是非常必要的安全防護手段。但上述手段存在一定的主觀性，某些參數人工實測困難，並且不容易及時發現問題，無法滿足鐵塔實時監測的需求。為了消除鐵塔安全隱患，避免出現傾斜、倒塌等危及行車安全的事件發生，需要採用先進的技術設備對鐵塔進行實時的安全監測，為鐵塔的集中整治、中修、大修提供基礎參考數據。

基本介紹

• 外文名：Communications tower deformation monitoring
• 中文名：通信塔變形監測
• 譯者：趙建周
• 出版時間：2014.4.1

系統功能

鐵塔安全監測系統採用成熟的信號採集、控制、網路通信等技術，結合一流的感測技術、智慧型視頻分析技術，對鐵塔運行健康狀況以及危及鐵塔安全的各類自然災害和人為破壞進行實時監測、並及時預警和告警。系統的主要功能包括以下幾部分。

數據採集與測量

系統採集單元應能自動周期性地採集被監測鐵塔的運行狀態，進行處理、存儲和上報。並且可隨時接收並回響監測中心的查詢命令，通過監測模組對相應監測指標進行查詢和向監測中心傳送。系統的監測指標包括下面幾種。

感測層

感測層負責獲取鐵塔安全監測數據，如傾斜度、振動頻率、風速風向、溫濕度、視頻圍界告警信息、塔基沉降等數據，如圖2所示

傾斜振動監測

鐵塔傾斜振動監測設備主要由傾斜感測器、振動感測器等組件組成。

氣象監測

氣象監測系統主要由風速風向計、溫濕度感測器等組件組成，用來實時監測鐵塔現場的氣象信息，並結合鐵塔的傾斜角度和振動幅度，通過告警分析數學模型進行當前的告警狀態分析。

塔基沉降監測

塔基沉降監測系統主要由壓力感測器和沉降採集處理機組成，用來實時監測鐵塔的塔基沉降狀態及平衡狀態。

視頻防盜監測

鐵塔防盜報警監測系統主要由高清夜視攝像機、視頻分析儀等組成，可監視到鐵塔所在位置的現場情況，實現對鐵塔周界重點區域的安全布控。實時監測並分析侵入鐵塔限界的物體對通信鐵塔工作所產生的影響。

其它

其他現場設備包括通信模組（Zigbee、GPRS等）、語音驅趕設備、太陽能板、蓄電池等，滿足現場設備在不同環境及套用線路對無線通信、供電、及語音廣播等功能的需求。

監測單元

監測測單元匯聚收集前端各類鐵塔安全監測數據，並進行數據預處理，由協定轉換模組完成前端多種協定數據的標準化工作。經過格式化後的標準協定數據通過傳輸數據通道上傳到監測中心。

監測單元功能主要由鐵塔監測採集處理主機實現。採集機硬體應採用模組化結構設計，同一採集單元能同時接入多個不同類型監測設備，完成風速風向、溫濕度、傾斜度、振動頻率及路基沉降等監測數據的採集、初步分析和預處理以及對鐵塔防盜告警的實時狀態監測。

現場採集單元具備自檢和對監測鐵塔狀態的巡檢功能，實現對鐵塔安全隱患的診斷、定位及告警；同時，能夠將故障信息上傳至監測中心並接受監測中心的集中監測管理。

監測中心

監測中心根據實際業務的需求，實現監測數據和告警數據的分析、存儲和轉發。監測中心實現面向全路範圍的鐵塔安全監測管理，滿足信息交換、資源共享、故障定位、性能分析等功能。

監測中心由資料庫伺服器、告警伺服器、通信伺服器、Web伺服器、視頻伺服器等設備上的不同功能模組來實現，如圖3所示。

監測中心對本轄區內各監測對象的告警等重要信息進行處理、存儲、顯示、輸出，具備對各類信息按指定時段統計分析的功能，為維護管理人員提供監測告警、預警及鐵塔安全狀態等信息的查詢顯示和報表輸出功能，並提供監測信息維護、系統運行參數配置、用戶許可權管理及系統日誌管理等系統管理功能。此外，監測中心具有自檢和對監測設備、監測單元的故障進行監測以及將故障告警信息傳送至維護終端的功能。

圖3：監測中心示意圖

監測中心應與授時伺服器保持時鐘同步，並向各監測單元授時，同步監測單元時鐘。

監測中心應預留與上級管理部門管理信息系統的通信接口，用於傳送鐵塔安全狀態的告警、預警等信息，並根據需要傳送感測器監測信息報表。監測中心預留與國家氣象部門、地震部門等的通信接口，用於接收氣象災害和地質災害的預報、預警信息。

維護終端

維護終端宜採用易於部署及維護的B/S架構來實現。維護終端以圖形、視頻、文本、聲、光等方式，提供風速風向、溫濕度、傾斜度、振動頻率、塔基沉降、鐵塔周界實時狀態等監測信息，以及告警、預警信息和相應的工作預案，並具備信息查詢和報表輸出功能。當某個基站的鐵塔出現異常情況時，系統主界面通過對異常鐵塔圖示的警示渲染和語音播報向維護人員發出告警提示。

維護終端通過分散式匯流排平台與業務邏輯層之間進行通信，以訊息模式實現各種模組信息的互動，實時的向維護人員呈現管轄範圍內鐵塔的監測數據和告警信息。這樣各層不僅相對獨立，而且可以靈活的部署在不同的物理位置，有利於按照不同的維護管理需求進行系統的擴展和維護。

監測數據通道

監測數據通道是監測數據和告警、預警信息在監測中心與監測單元之間數據傳輸的通道。系統設計應充分考慮到既有線通信鐵塔安全監測和新建線路通信鐵塔安全監測施工條件的不同，傳輸方式分別採用無線組網方案和有線組網方案。

監測數據通信通道應利用鐵路通信網，優先選用數字傳輸通道。客運專線監測數據通信通道宜採用IP數據網或2M專線傳輸方式；其他鐵路線路根據情況可以採用傳輸設備本身的輔助數據通道、GPRS等其他數據傳輸方式，也可混合組網。

有線傳輸組網方式

鐵塔安全監測系統宜利用鐵路數據網或鐵路專網傳輸通道（FE、2M）等方式進行組網。

採用進行系統組網時，每個採集主機應具有一個IP位址，如圖4所示。

無線傳輸組網方式

鐵塔安全監測系統也可用無線方式實現組網。無線傳輸方式，宜採用GSM/GPRS/3G等方式進行系統組網，如下圖6所示。通信鐵塔上部署的前端採集處理主機配置有無線通信模組，通過無線方式把各類監測數據傳送到鐵塔安全監測中心（如公網伺服器）。維護人員使用連線在公網上的各類終端，通過安裝在終端上的瀏覽器登錄鐵塔安全監測系統，實時獲取被監測鐵塔狀況。

系統配置要求

系統配置應根據監測地區氣候環境及地理環境的不同，選擇不同的監測項目，具體規定如表1所示。

表1鐵塔監測項目配置要求

環境類別

監測項目

註：特殊地區一般指交通樞紐、人口密集、地理複雜等地區。