一种自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统的制作方法

本发明属于输电线路铁塔加固，具体涉及一种自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统。

背景技术：

1、目前，输电塔结构本身存在承载力不足或后期损伤的问题，最终导致构件的破坏，甚至引发输电塔结构的倒塌，严重影响人们的正常生产生活，甚至影响灾害救援工作。对于已经发生屈曲破坏的输电塔角钢构件，轻微破坏的情况虽然角钢构件可以继续使用，但是已经发生变形只能更换，造成大量的材料资源浪费，因此提高电网抵御自然灾害的能力，对于输电塔进行服役后的加固防护，对于输电塔进行破坏后的杆件进行修复，保证电网在严重的自然灾害下安全稳定运行及供电安全具有重要意义。

2、现阶段，输电塔加固方案主要有两类：第一类是在输电塔的主材上通过各种方法加辅助材料，或直接采用另一规格的构件替换原结构中易发生损坏的薄弱构件，以加强构件的承载能力，达到提升铁塔稳定性的目的；第二类是通过在输电塔的节间增设横隔面，增强输电塔薄弱节间的抗剪能力和整体稳定性，提升结构的整体承载能力。然而，传统的加固方法大多需要对输电塔的原杆件打孔，导致对原杆件存在削弱，影响输电塔的传力路径和承载能力；或对原有的受力构件进行临时拆卸，这将使铁塔的塔材内力重分布，输电铁塔中的杆件受力更加复杂，导致输电铁塔的承载力确定不明确。

3、相关技术cn202111449970.6公开了一种基于防屈曲耗能的输电塔角钢加固装置，利用加固件与安装有阻尼伸缩件的抵压件进行组合加固，在加固件边沿通过连接件对接抵压件即可完成加固，方便实施对角钢的加固；利用阻尼伸缩件吸收角钢的循环载荷，从而降低对角钢的疲劳损伤。但这种加固方式需要在角钢上附着新的构件，且阻尼伸缩构件重量较大，安装后对加固角钢构件的后续检修和监测造成了极大的不便。

4、相关技术cn202111232201.0公开了一种防弯扭失稳的输电塔加固装置，在一定程度上解决了输电塔角钢的弯扭问题，但其功能极其有限，通常只能解决角钢横向的弯曲扭转问题，而对于角钢纵向的屈曲束手无策。此外，这种加固方式还需要在原有塔材上进行打孔处理，对原有构件存在削弱作用，也会在角钢构件上产生应力集中现象，使得原构件内的应力分布情况更加复杂和难以预测。

5、相关技术cn202210383992.5公开了一种输电铁塔角钢加固装置，采用间隙板和槽钢相结合的形式对输电铁塔角钢进行加固，相当于在原有角钢的基础上外加一组新的组合角钢，避开节点和横隔面，达到连续加固的目的，从而提高加固协同受力整体性，能够有效提高输电塔的抗倒塌性能。但这种加固方式使用的钢材相对较多，同时也会对输电塔整体的自重产生影响，增大输电塔的承载负担，此外，在一定程度上也增大了挡风面积，加大了塔身风荷载。

6、输电线路老旧杆塔使用年限过长，很多主材或侧材角钢已经在长时间的复杂应力作用下发生屈曲或变形，然而这种变形是可以进行矫正和重新加固的，需要解决的问题大部分是要将已经屈曲变形的角钢使用外力或角钢自身的承载耗能进行矫正；或者直接将已经无法复原的屈曲角钢进行更换或添加辅助材料以提升已屈曲角钢所在杆塔的承载性能和稳定性能。而传统的角钢加固方法均是在原有构件上附着或打孔通过螺栓连接增加新的构件，从而实现对于老旧杆塔角钢构件的加固。这样的加固方式会在一定程度上增加角钢的承载负担，并且这些新添加的构件也会在后续的角钢强度监测和破坏程度检修过程中带来较大的麻烦，影响后续输电杆塔的运行与维护。

7、有鉴于此，有必要研发一种能够快速矫正加固，即安即用，即拆即固，自动化与简便程度高的自动检测与多点矫正的老旧杆塔角钢加固方案。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统，能够约束角钢构件发生受压失稳，对屈曲的角钢进行检测和矫正，提高已屈曲角钢的受压承载力；解决上述背景技术中提出的缺陷，达到快速、精准、简便和自动化程度高地对老旧输电杆塔角钢进行高效地矫正加固。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统，包括外壳体、超声波检测单元、数据处理单元、滚轮行进单元和液压矫正单元；

3、所述超声波检测单元连接在所述外壳体的前侧，所述超声波检测单元用于对所述待加固角钢对象的角钢屈曲参数进行检查，所述角钢屈曲参数包括度数和屈曲长度；

4、所述数据处理单元固定在所述外壳体上，所述超声波检测单元、所述滚轮行进单元、所述液压矫正单元均和所述数据处理单元电连接，所述数据处理单元用于对所述超声波检测单元传送的所述待加固角钢对象的角钢屈曲参数进行处理得到角钢屈曲参数电信号；

5、所述外壳体包裹在待加固角钢对象的外围，所述滚轮行进单元包括第一行进子单元、第二行进子单元、第三行进子单元和第四行进子单元；所述第一行进子单元和所述第二行进子单元处于所述外壳体的前侧，所述第一行进子单元和所述第二行进子单元对所述待加固角钢对象进行夹紧；所述第三行进子单元和所述第四行进子单元处于所述外壳体的后侧，所述第三行进子单元和所述第四行进子单元对所述待加固角钢对象进行夹紧；所述滚轮行进单元用于根据所述数据处理单元传送的所述待加固角钢对象的角钢屈曲参数电信号沿所述待加固角钢对象行进；

6、所述液压矫正单元包括第一液压矫正子单元、第二液压矫正子单元、第三液压矫正子单元和第四液压矫正子单元，所述第一液压矫正子单元、所述第三液压矫正子单元连接在所述外壳体的一侧；所述第二液压矫正子单元、所述第四液压矫正子单元连接在所述外壳体的一侧；所述液压矫正单元用于根据所述数据处理单元传送的所述待加固角钢对象的角钢屈曲参数电信号对所述待加固角钢对象进行矫正。

7、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述超声波检测单元包括超声波数据模块和超声波检测模块；所述超声波数据模块与所述外壳体铆接，所述超声波数据模块和所述超声波检测模块之间固定连接；

8、所述超声波检测模块包括超声波发射探头和超声波接收探头，所述超声波检测模块用于测量探头到所述待加固角钢对象的距离；所述超声波发射探头电连接有发射电路，所述超声波接收探头电连接有接收电路；

9、所述超声波数据模块包括超声波发射电路、超声波接收电路、第一单片机、超声信号输出电路和超声电源电路；所述超声波发射电路、所述超声波接收电路均与所述第一单片机进行电连接；所述第一单片机再通过所述超声信号输出电路与所述数据处理单元进行电连接；所述超声电源电路和所述第一单片机进行电连接。

10、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述数据处理单元包括数据传输模块和数据处理模块；

11、所述数据传输模块包括数据处理信号输入电路、数据处理信号输出电路和总电源电路；所述数据处理模块包括第二单片机、数据处理器和系统总电源；

12、所述数据处理模块和下侧的所述数据传输模块固定连接，所述数据传输模块与所述外壳体进行铆固连接；

13、所述数据处理信号输入电路、所述总电源电路均和所述第二单片机电连接，所述第二单片机和所述数据处理器之间电连接，所述数据处理器和所述数据处理信号输出电路之间电连接；所述系统总电源和所述第二单片机之间电连接；所述系统总电源用于对所述超声波检测单元、液压矫正单元和滚轮行进单元供能，所述数据处理信号输出电路以电连接方式对所述液压矫正单元和滚轮行进单元进行行为指挥。

14、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述第一行进子单元、所述第二行进子单元、所述第三行进子单元、所述第四行进子单元均包括左侧滚轮、右侧滚轮、左滚轮连杆、右滚轮连杆、左滚轮传动齿轮、右滚轮传动齿轮、行进电机、电机传动连杆、第三单片机、行进信号输入电路、行进信号输出电路、行进单元正极电源电路和行进单元负极电源电路；

15、所述左侧滚轮和所述右侧滚轮夹紧在所述待加固角钢对象上；所述左侧滚轮连接所述左滚轮连杆，所述左滚轮连杆的末端形成有左滚轮驱动齿轮，所述左滚轮驱动齿轮和所述左滚轮传动齿轮啮合；所述右侧滚轮连接所述右滚轮连杆，所述右滚轮连杆的末端形成有右滚轮驱动齿轮，所述右滚轮驱动齿轮和所述右滚轮传动齿轮啮合；所述行进电机连接所述电机传动连杆，所述电机传动连杆连接所述左滚轮传动齿轮和所述右滚轮传动齿轮；

16、所述行进电机和所述第三单片机之间电连接，所述第三单片机通过所述行进信号输入电路、所述行进信号输出电路和所述数据处理单元之间电连接；

17、所述第三单片机还通过所述行进单元正极电源电路、所述行进单元负极电源电路与所述数据处理单元中的所述系统总电源电连接。

18、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述第一液压矫正子单元、所述第二液压矫正子单元、所述第三液压矫正子单元、所述第四液压矫正子单元均包括矫正信息模块；

19、所述矫正信息模块包括液压矫正信号输入电路、液压矫正信号输出电路、第四单片机、液压矫正正极电源电路和液压矫正负极电源电路；所述第四单片机通过所述液压矫正信号输入电路、所述液压矫正信号输出电路与所述数据处理单元之间电连接；所述第四单片机通过所述液压矫正正极电源电路、所述液压矫正负极电源电路与所述数据处理单元中的所述系统总电源电连接。

20、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述第一液压矫正子单元、所述第二液压矫正子单元、所述第三液压矫正子单元、所述第四液压矫正子单元均包括矫正实施模块；

21、所述矫正实施模块包括推杆叉头、液压推杆、液压活塞、输油管、电磁换向阀、油泵、注油口、油缸和液压电机；所述推杆叉头连接所述液压推杆，所述液压推杆连接所述液压活塞，所述液压活塞连接所述油缸，所述油缸内部设有所述电磁换向阀，所述电磁换向阀连接所述油泵，所述油泵连接所述液压电机，所述液压电机和所述第四单片机之间电连接；所述输油管连接所述油缸；所述注油口连接所述油缸。

22、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述超声波检测模块测量探头到所述待加固角钢对象的距离的公式为：

23、 ；

24、式中，为探头到所述待加固角钢对象的距离，为声速，为超声波发射探头发出超声波和超声波接收探头接收超声波的时间差；

25、通过所述第一单片机对超声波发射和超声波接收数据进行处理以得到距离随时间改变的数据。

26、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述数据处理单元接收到所述超声波检测单元的角钢距离随时间改变的数据后，经由所述第二单片机和所述数据处理器进行处理，模拟出角钢的屈曲度数和屈曲长度，得出所述液压矫正单元的矫正力度和矫正速度。

27、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述数据处理单元将得到所述液压矫正单元的矫正力度和矫正速度以电信号的形式传输给液压矫正单元，所述数据处理单元得到所述液压矫正单元的反馈信号后，经所述数据处理器处理再以电信号的形式经由所述数据处理单元传输给所述滚轮行进单元以进行所述滚轮行进单元的行进控制。

28、作为自动检测结合多点矫正的老旧杆塔角钢加固系统优选方案，所述滚轮行进单元带动整体加固系统进行沿所述待加固角钢对象进行纵向移动；所述超声波检测单元进行所述待加固角钢对象的屈曲度数的检测；

29、所述超声波检测单元检测出的探头到所述待加固角钢对象的距离随时间改变的数据，转化为电信号传输至所述数据处理单元，所述数据处理单元将探头到所述待加固角钢对象的距离转化为角钢屈曲度数和屈曲长度的模型具体转化方式为：以距离为纵坐标，以行进时间t为横坐标，建立结合此两项数据建立直角坐标系中的一阶线性图像，即能得到角钢屈曲度数和屈曲长度的模型，所述数据处理单元判断角钢屈曲度数和屈曲长度是否处于预设的正常范围，若角钢屈曲度数和屈曲长度处于预设的正常范围，整个加固系统继续前进，若角钢屈曲度数和屈曲长度超出预设的正常范围，则传导矫正指令至所述液压矫正单元，所述液压矫正单元开始工作，所述滚轮行进单元停止行进；

30、待所述液压矫正单元矫正完毕后，所述数据处理单元再次判断角钢屈曲度数和屈曲长度是否处于预设的正常范围，若角钢屈曲度数和屈曲长度处于预设的正常范围，所述数据处理单元传导行进信息至所述滚轮行进单元，所述滚轮行进单元带动整体加固系统继续前进，直至整个角钢检测完毕，完成矫正加固。

31、本发明具有如下优点：超声波检测单元连接在外壳体的前侧，超声波检测单元用于对待加固角钢对象的角钢屈曲参数进行检查，角钢屈曲参数包括度数和屈曲长度；数据处理单元固定在外壳体上，超声波检测单元、滚轮行进单元、液压矫正单元均和数据处理单元电连接，数据处理单元用于对超声波检测单元传送的待加固角钢对象的角钢屈曲参数进行处理得到角钢屈曲参数电信号；外壳体包裹在待加固角钢对象的外围，滚轮行进单元包括第一行进子单元、第二行进子单元、第三行进子单元和第四行进子单元；第一行进子单元和第二行进子单元处于外壳体的前侧，第一行进子单元和第二行进子单元对待加固角钢对象进行夹紧；第三行进子单元和第四行进子单元处于外壳体的后侧，第三行进子单元和第四行进子单元对待加固角钢对象进行夹紧；滚轮行进单元用于根据数据处理单元传送的待加固角钢对象的角钢屈曲参数电信号沿待加固角钢对象行进；液压矫正单元包括第一液压矫正子单元、第二液压矫正子单元、第三液压矫正子单元和第四液压矫正子单元，第一液压矫正子单元、第三液压矫正子单元连接在外壳体的一侧；第二液压矫正子单元、第四液压矫正子单元连接在外壳体的一侧；液压矫正单元用于根据数据处理单元传送的待加固角钢对象的角钢屈曲参数电信号对待加固角钢对象进行矫正。本发明能够对已经发生屈曲破坏的角钢构件进行矫正修复，提高输电塔的整体稳定承载能力；无需对原铁塔角钢进行打孔，避免出现应力集中现象，保障了输电塔的正常使用；各个部件均可依照待加固角钢的尺寸来进行调整，保障了系统的灵活性；不必在原有角钢上增添构件，即用即拆，保障了输电塔的自重稳定性；无需对原有的受力构件进行临时拆卸，避免产生局部应力重分布；与其他加固系统相比，后续监测和检修更为方便；构造简单，拆装方便，维护便捷；自动化程度高，过程方便快捷。