铁路通信铁塔安全监测说明

通信铁塔灾害监测预警系统介绍

第一章前言

近年来，随着铁路无线通信技术的飞速发展，通信铁塔越来越多的应用于铁路通信。然而，地壳运动、恶劣气候、老化氧化、潜在的人为偷盗破坏等因素，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。

目前，传统的铁路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。尤其高速铁路不断发展，高速铁路运行速度越高，运营密度更加密集，铁路通信铁塔安装在紧靠铁路线一方，通信铁塔一旦出现倾斜、倒塌等对高铁运行畅通和安全将产生巨大影响。因此铁路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。

第二章 系统功能

铁塔安全监测系统采用成熟的信号采集、控制、网络通信等技术，结合一流的传感技术、

智能视频分析技术，对铁塔运行健康状况以及危及铁塔安全的各类自然灾害和人为破坏进行实时监测、并及时预警和告警。系统的主要功能包括以下几部分。

1.数据采集与测量

系统采集单元应能自动周期性地采集被监测铁塔的运行状态，进行处理、存储和上报。

并且可随时接收并响应监测中心的查询命令，通过监测模块对相应监测指标进行查询和向监测中心传送。系统的监测指标包括下面几种。

1.1铁塔倾斜监测

系统应能监测到铁塔的倾斜度变化，根据铁路通信工程验收规范，考虑风荷载等外力的

作用下，当铁塔的倾斜度超过预设门限值时，系统应产生告警信号。

铁塔倾斜监测

塔基沉降监测倾斜、振动、风速压力传感器

高清摄像机

视频分析仪铁塔防盗报警

2 防盗告警监测

2.1视频周界防护

系统应能通过在铁塔上部署的高清夜视摄像机、前端视频分析仪等设备，实现对铁塔周界重点区域的安全布控，实时监测并分析侵入铁塔限界的物体对通信铁塔安全所产生的影响。

视频监控应具有联动功能，当有倾斜度、路基沉降、防盗等告警发生时，启动视频监控并进行预定时长的录像，同时视频信息自动传送到监控中心。

2.2塔基沉降监测

系统应能监测到铁塔塔基的不均匀沉降，当不均匀沉降值超过预设门限值时，系统应产生告警信号。

2.3实时告警和预警

系统采取分级告警的方式，及时在监测中心维护管理终端上发出分级告警信号，具有多地点、多事件的并发告警功能。

系统可以在维护终端界面固定区域明显标示出告警信息，采用声光告警的形式，提示值班人员，并自动产生派工单。

系统可以根据铁塔的运行情况及相关监测数据，综合历史监测数据，分析出铁塔的健康状态并准确的判断对铁路运营的影响及危害程度，为运用维护提供预警信息。

2.4查询统计分析

系统具有根据告警时间、告警地点、告警类型、告警等级等对历史数据进行多条件查询、统计分析的功能。

系统应能够按照单个铁塔、单条线路铁塔、某一路局铁塔及全路铁塔等多种组合方式生成监测数据的日、月、年统计报表和变化曲线。

2.5 系统管理

系统管理功能包括配置管理、告警管理、性能管理和安全管理功能等内容。

2.6配置管理

监测系统应能方便地添加、删除监测对象，配置、修改监测对象的参数。

系统应提供配置数据的查询、统计手段，用户可对设备配置数据进行查询、统计、报表和打印。

2.7告警管理

告警管理提供对监测对象的故障告警信息进行集中监测和管理。能够实现对告警数据的实时采集和集中监测，能准确定位故障。

2.8告警级别分类

a)紧急告警：已经或即将危及铁塔及行车安全，应立即处理的告警；

b)重要告警：可能影响铁塔及通信安全，需要安排时间处理的告警；

c)一般告警：向维护人员提示的信息；

系统应提供告警级别设置功能，用户可灵活设置告警的级别。

2.9告警状态分类

a)新产生告警：未确认、未清除的告警；

b)已确认告警：未清除但已确认的告警；

c)未确认告警：未被确认但已经清除的告警；

d)已清除告警：已被确认并已经清除的告警。

2.10运用维护管理

运用维护管理功能包括用户及权限管理、系统日志管理等。

用户管理：系统具有用户管理功能和用户组管理功能。用户管理功能包括对用户信息的增加、删除、修改和查询。

用户组管理功能包括对用户组信息的增加、删除、修改和查询。

用户管理功能和用户组管理功能只能由授权的用户实施。

权限管理：系统应具有车间、通信段、路局等多级权限管理功能。管理员具有对系统操作和控制的所有权限，为最高级权限。操作员只能进行普通的信息查看、告警确认、报表生成等操作。重要的参数和系统配置参数的修改必须使用安全密码才能进行。

系统日志管理，包括系统访问日志和系统操作日志。

系统访问日志包括用户名称、登录终端标识、登录时间和退出时间等。系统操作日志包括实施操作的用户名称、操作时间、操作对象、操作结果等。

第三章产品设备功能介绍

传感层负责获取铁塔安全监测数据，如倾斜度、振动频率、风速风向、温湿度、视频围界告警信息、塔基沉降等数据，如图1所示。

图1：铁塔安全防护采集传感层设备

3.1 倾斜探测器

此探测器主要用于检测铁塔或其他有机会倾斜的物体的角度变化，可以预设一个允许变化的角度超过这个角度就输出报警信号，只要铁塔在前后左右两个方向发生变化主机实时监测。防止铁塔或发生事故。此探测器为防水设计。

功能特点

恶劣环境下也能正常工作

优良的长期稳定性和抗震性

可调频率响应

内置故障探测

3.2温度传感器

主要应用于高压输电铁塔的覆冰监测。当温度低于-5℃、湿度达到70%时较容易结冰，温湿度探测模块超过预设值时开始报警，同时会启动高清球机进行视频辅助观察。

相对湿度和温度一体测量，可兼测露点；全量程校准，数字信号输出；内置式安装，优越的长期稳定性；自动休眠，低功耗设计。

功能特点

相对湿度和温度一体测量，同时可兼测露点；

全量程校准，数字信号输出；

内置式安装；

优越的长期稳定性；

3.3风力风向探测器

风速风向传感器由风速传感器和风向传感器组成。风杯采用碳纤维材，强度高，起动好。风向重锤采用附翼板，提高了动态特性。风传感器互换性好、量程大、线性好、抗雷击能力强、工作可靠。工作原理风速传感器的感应元件是三杯风组件，由三个碳纤维风杯和杯架组

成。转换器为多齿转杯和狭缝光耦。当风杯受水平风力作用而旋转时，通过活轴转杯在狭缝光耦中的转动，输出频率的信号。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。

3.4塔基沉降监测

塔基沉降探测器主要用于监测输电铁塔所在的地基发生病害现象。当软土地基的地质条件较差，加上勘察失误、设计不当或施工质量低劣以及自然灾害等原因，使输电铁塔产生不均匀下沉，使其发生倾斜、挠曲、开裂、位移等，引起杆塔内部应力变化，严重威胁线路安全。

3.5视频防盗监测

铁塔防盗报警监测系统主要由高清夜视摄像机、视频分析仪等组成，可监视到铁塔所在位置的现场情况，实现对铁塔周界重点区域的安全布控。实时监测并分析侵入铁塔限界的物体对通信铁塔工作所产生的影响。

采用多角度阵列式集成红外灯，使光均匀分布，图像画面亮度均匀；

光源恒流驱动，工作稳定，不受温度影响，寿命是传统LED的5至10倍；

红外灯效能高，照射距离在100米以上；

采用功能完善的高性能数字DSP设计，性能稳定、可靠性高；

全铝金属外壳设计，散热效果优良；

采用密封的模块化结构设计，防水性能达到IP66 ；

精密步进电机驱动，运行平稳，反应灵敏；

采用EEPROM数据存储方式，断电后存储数据不丢失，具有断电记忆恢复功能；

64个预置位任意存贮，4组巡航组，每组可以存储16个预置点；

支持两点之间左右扫描；支持360°扫描；支持看守位功能；

支持全天侯(24小时)监控,夜间自动彩转黑,并开启红外灯照射；

自动光圈，自动聚焦，自动白平衡；

网络红外变速球：可选配网络化模块。

3.6塔材防盗预警探测器

铁塔预警探测器是我们根据电力铁塔防盗而研制的，具有抗电磁场的干扰和野外防雷、防阳光而出现误报。原理微波和红外探测技术集中运用在一体。在控制范围内，只有二种报警技术的探测器都产生报警信号时，才输出报警信号。它既能保持微波探测器可靠性强、与热源无关的优点又集被动红外探测器无需照明和亮度要求、可昼夜运行的特点，大大降低探测器的误报率。这种复合型报警探测器的误报率则是单技术微波报警器误报率的几百分之一。

3.7语音预警探测器

语音预警探测器可以自行随意录音，当小偷或者有动物靠近铁塔，触动到塔材防盗预警探测器时，语音预警探测器就可以自动播放录音，启动提醒和警告来提醒并以这种方式吓退小偷制止破坏行为。

3.8风能

风能应用于地理位置高，空旷的地方配合太阳能给设备进行充电，适用于风力充

足，但阳光不足的地区。设备采用CPU智能控制，纯光控、光时控、手动等多种负载

工作模式，太阳能及风力发电机互补式充电及控制。风机升压，真正实现微风发电功

能。采用PWM脉冲充电模式，科学的蓄电池管理方式。LED及数码管显示，用户可实

时了解系统运行状态。具有过充、过放、过载、短路、反接等多种保护功能。

第四章软件介绍

中心管理平台软件

中心管理平台软件是中国铁道科学研究院电子计算技术研究所联合北京路局相关高级工程师历经2年时间开发和完善的大型平台软件，此软件采用微软SQLSERVER大型后台数据库，B/S架构设计，可以同时支持多客户端在线访问，运行速度快，性能稳定，部署方便，安全性极高。

功能特点

远程设置终端数据，软件可以设置代码集成到前端设备内。选择功能填写参数到前端主机，回信息对比设置是否正确。

客户端软件自动升级，客户端软件实时与中心服务器连接，可以自动搜索最新版本，每次登录软件自动升级下载，无需远程操作。

数据自动统计更新，软件实时监测前端设备数据每间隔30秒自动更新一次，最新数据自动统计并生成曲线图，软件可以直接控制前端设备调传信息。

客户端软件针对工业自动化图形监控系统的开发工具。该软件界面友好，采用拖拽式、积木式集成开发环境，简单易用、直观清晰。拥有强大的图形编辑系统，采用独特的组

态图元形成机制，可进行图元的自由绘制、多级组合分解，并能迅速转换为可灵活控制

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的组态方案。软件是基于服务架构、基于B/S的专业信息系统。软件以社会经济数据、

气象雨水情数据、预报数据、预警数据、组织机构数据和地理信息数据为基础，实现以

预警为核心的实时监视、内部预警、预警发布、预警响应、信息查询和配置管理功能。