鐵塔安全監測系統的建設與應用

蘇利軍 張志明

1.2.內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心781臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

1 系統建設背景

鐵塔是廣播電視傳輸發射過程中重要的硬件保障設施。作為天線的支撐物，鐵塔廣泛應用于地面數字電視覆蓋、微波信號傳輸、調頻廣播信號覆蓋、中波和短波發射臺等，在廣播電視信號傳輸與發射工作過程中起著至關重要的作用，是保障安全播出的重要環節。

鐵塔的安全直接影響著廣播電視的播出安全。然而雷電、大風、水災、地震以及山體滑坡等自然災害會對鐵塔的垂直穩定性產生一定影響，會對鐵塔造成不同程度的損壞，甚至出現鐵塔傾斜、倒塔等重大事故，對廣播電視傳輸發射和鐵塔周圍人員人身安全造成嚴重威脅。

同時，鐵塔自身的金屬氧化、老化、腐蝕以及缺乏日常監測也會影響鐵塔的使用壽命，影響其穩定性。以781 臺為例，目前共有5 座自立塔和3 座桿式中波塔，大部分使用年限都在10 年以上，有的已使用30年以上，加之781 臺下轄臺站之間距離較遠，人員分散，機房巡檢人員大多又不具備鐵塔監測技能，很難及時發現鐵塔出現的隱患問題。為了更好地監測鐵塔狀態，及時發現各類安全隱患，避免安全播出事故的發生，除了每年定期對鐵塔進行檢修維護外，還需對鐵塔的運行狀態進行實時全方位的監測。因此，781 臺與北京金納科技有限公司合作研發了鐵塔安全監測系統，該系統填補了781臺鐵塔監測的空白，為鐵塔安全運行提供了有力保障。

2 系統主要功能

鐵塔安全監測系統實現了遠程鐵塔垂直度監測、鐵塔基礎沉降監測、風向監測、風速監測、溫濕度監測、接地電阻監測，并實時記錄鐵塔運行數據，記錄、分析外界風速、風向、溫濕度變化等對鐵塔運行安全的影響，及時發現隱患，確保鐵塔運行的安全。如圖1、圖2 所示。

圖1 監測系統網絡拓撲圖

圖2 系統界面圖

傾斜度監測：系統采用高精度激光測量技術，實時采集鐵塔的傾斜度數據，當鐵塔傾斜度超過規定的預警值時發出報警信號。

偏移量監測：系統采用高精度激光測量技術，實時采集鐵塔的偏移量數據，當鐵塔偏移量超過規定的預警值時發出偏移量超標報警信號。

基礎沉降監測：系統采用高精度激光測量技術，實時監測鐵塔的塔基沉降，當鐵塔發生沉降時發出報警信號。

頂部風向、風速監測：系統具有風速風向監測功能，可以實時監測鐵塔上方的風向、風速。

接地電阻的變化監測：系統具有接地電阻實時監測功能，可以實時監測鐵塔的接地電阻變化，避免鐵塔因接地電阻變化造成雷擊事故。

戶外溫濕度監測：本系統對鐵塔進行實時監測的同時，還實時監測鐵塔頂部的溫濕度變化，掌握溫濕度對鐵塔數據的影響。如圖3 所示。

圖3 鐵塔監測示意圖

桅桿監測：本系統對桅桿進行實時監測，實時監測桅桿的傾斜度變化，全面掌握鐵塔數據。

自立塔監測系統主要設備如表1 所示。

表1 自立塔監測系統主要設備

3 系統特點

3.1 直觀性

鐵塔安全監測系統可以實時采集風速、風向、溫度、濕度、鐵塔垂直度、鐵塔基礎沉降、接地電阻等多種環境變化參數，并且可對實時監測的風速、風向及鐵塔垂直度的數據經過傳輸記錄在數據處理系統，經過數據分析，繪制鐵塔偏移的曲線圖。進一步提高了對鐵塔監測的能力，值班人員通過顯示屏就可以直觀的掌控室外風向、風速、溫度、濕度及鐵塔傾斜方向、傾斜的數據。

3.2 智能化

系統具備數據存儲、歷史數據查詢、報表、數據分析、數據處理等功能。系統在數據采集的同時，將鐵塔及相關參數的變化量進行實時記錄存儲，可根據鐵塔基礎沉降變化、鐵塔傾斜變化、鐵塔傾斜方位變化、風向、風速、溫度、濕度等特征來自行判斷鐵塔存在的異常情況。具備極強的隱患統計功能，對鐵塔變化規律進行統計分析，并以曲線圖的形式展示以及數據導出。還可以從后臺查看監測的歷史數據、接收報警信息和鐵塔變化的工作參數。

3.3 高精度

系統實時上報、及時分析、隨時記錄、有警必報。鐵塔基礎沉降、鐵塔垂直度偏移精確到絲米（0.1 毫米）級，既省去了人工測量的人工成本又減少了人工測量時人為因素和設備因素的誤差，而且不受人工測量的時間和氣候條件的限制，可以實時的進行監測和記錄。

3.4 低功耗

系統采用低功耗、節能設計。總功率不超過50 瓦，塔上設備均采用12 伏安全電壓供電，數據傳輸采用室外用網線。設備體積小，重量輕，安裝方便。

3.5 高質量

系統的室外單元均采用防水金屬外殼，設備與金屬外殼設有絕緣裝置，箱體特殊定制密封圈，能夠做到防雷電、防雨、防潮、防沙塵，適用于各種惡劣的氣候環境。

3.6 擴展性

系統接口開放，后期擴展性好，可并入智慧機房值班管控系統，由機房的智能管理實現在機房內對鐵塔的管理。

結束語

鐵塔安全監測系統已在781臺自立塔安裝調試使用，目前各設備運行穩定，效果良好，后期將進一步推廣應用于781 臺另外幾座自立塔和拉線塔上。該系統的投入使用，大大提高了781 臺廣播電視安全播出保障水平，為今后標準化、智慧化管理兩臺兩站打下堅實基礎。