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摘 要：山体滑坡及电力杆塔在线监测系统是基于物联网技术实现对山体滑坡和杆塔倾斜进行实时监测，系统通过高精度GPS定位、测斜传感器、风速风向传感器和雨量计综合实现对山体滑坡情况和电力杆塔倾斜情况进行监测。并通过系统自带3G无线数据传输单元把获得的状态数据发送到系统后台服务系统。该系统能快速定位因各种原因引起倾斜杆塔的位置，使的管理人员能够快速对倾斜杆塔采取必要措施，确保杆塔安全使用。该系统的实施提高了对杆塔的整体监控能力，有力保障了电力供应系统安全、稳定、高效的运行。
关键词：电力杆塔测斜技术；GPS定位；物联网技术；3G无线数据传输；
中图分类号：TP212.14 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0080-02
1 系统总体设计
监测系统由三部分组成：基于测斜传感器的电力杆塔倾斜度监测、基于GPS的滑坡体监测、环境监测（含降雨量监测，温湿度监测，风速风向监测），其中环境监测为倾斜度监测及滑坡体监测提供分析参考依据。
2 硬件系统
2.1 GPS接收机
VNet3型GPS接收机监测方法先进、无须通视，布点灵活、方便。GPS接收机不受恶劣天气影响（如特大雷雨、暴雨天气），全天候24小时进行实时数据采集工作。数据可靠、同步输出、多种传输方式系统稳定，实时采集、1～20 Hz输出可调、独家单历元高精度算法、解算过程无需人工干预，多模通讯，多样供电、直流7～36 V宽频，系统先进、LINUX操作系统，多用户访问，设备在输出原始数据同时备份循环存储，保证数据安全，高精解算、1秒单历元解算，平面：（2.5 mm），高程：±（5.0 mm），支持瞬变和徐变两种模式，兼容性强、高精度解算结果写入数据数据库SQL SERVER、通用系统集成数据接口，管理方便、系统自动化程度高、傻瓜式操作、接收机支持远程访问、在线升级、现场动静尽在掌握。
2.2 测斜传感器
固定式测斜仪是重力加速度型测斜仪，测量地球引力在测量方向上的分量。测斜探头已固定在外置测斜管内，当探头随测斜仪一起发生倾斜时通过读数仪或自动化采集系统可以直接读出倾斜的角度，并同时测量X、Y两个方向。
2.3 雨量计
容栅式雨量计把降雨量变成数字电信号再由采集器发送至服务器，只要通电便可以实时监测雨量，并可按相应时间存储雨量。
2.4 风速风向传感器
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为码盘和光电组件。当风标随风向变化而转动时，通过轴带动码盘在光电组件缝隙中转动。3 系统软件
系统功能软件包括自动化监测系统、分析处理系统及智能预警系统三部分，自动化监测系统实现监测数据的接入、计算及存储，分析处理软件实现监测值计算、告警判断、监测数据预测，分析平台提供基础数据配置、数据分析、统计及展示功能。
3.1 软件系统架构
应用服务平台采用SOA架构，基于 NET平台和B/S多层体系架构，分为展示层、应用层、平台层、数据层和数据接口层。通过各层次组件间服务的承载关系，实现系统功能。
展示层包括界面表示层和界面控制层，其中界面表示层负责业务数据收集、数据展示和客户端数据校验，采用功能强大的JQuery前端展现框架，构建操作简洁、直观、使用方便的操作界面。
另外灵活运用采用ActiveX图形控件、3D图形控件、Office控件以及AJAX页面数据刷新技术，提供最佳数据展现和用户体验。
应用层包括业务逻辑层和业务服务层。业务逻辑层执行逻辑计算、完成业务功能逻辑，提供模型管理、、数据处理、 安全分析、预警反馈、曲线及报表生成、综合管理等应用功能。业务服务层实现监测模型、数据解算及分析、预警反馈等基础服务。
数据层包括数据持久层、数据处理服务层和数据接收服务接口，数据持久层采用使用Hibernate O/R mapping 框架；数据库服务层采用Oracle 9i 以上数据库存储持久化数据；数据接收服务接口利用高性能的完全端口编程，可满足多个采集终端同时数据接入要求；数据存储与处理不仅提供接收实时数据的存储，而且还定期对实时数据进行汇总，满足统计分析要求。
3.2 分析处理系统开发
分析处理系统部署在现场采集工作站上，实现对自动化采集系统采集的数据进行实时分析处理，并与滑坡体施工进度及监测标准像结合判断滑坡体安全状态，再以此为基础提供生成预警信息并发布。
3.3 智能预警平台开发
智能预警平台提供模型管理、综合分析、预警反馈、报表输出等统计分析支撑功能。
智能预警平台由滑坡模型管理、测点信息管理、综合安全分析、监测报表管理、预警反馈和系统管理等模块组成。下面简要描述各模块功能。
3.3.1 滑坡体模型管理
滑坡体模型管理提供对滑坡体基本信息、滑坡立体图及平面图、滑坡体测点等相关信息维护。
①滑坡体基本信息维护。提供对滑坡体基本信息、周边环境状况、地层及水文地质情况、地形数据等相关信息的录入、修改和查询功能。
②滑坡体平面图及GIS图维护。提供对滑坡体平面图及GIS图绘制和导入功能，可导入标准格式的平面图或GIS图，在此基础上进行修改。
③监测频率管理。提供对监测频率的管理，可按照监测点、监测项目、天气数据修改监测频率，并发送到监测终端按照最新监测频率采集数据。
3.3.2 数据综合分析
提供对数据的趋势分析、理论比对分析、进度关联分析、3D图形数据分析等综合分析及展现功能。用不同颜色表示测点当前所在区间，如用绿色表示处于安全区，黄色表示处于预警区，红色表示处于报警区。
①变化趋势分析。提供某一监测点监测数据历时曲线及变化速率曲线自动生成，可按时、日、周、月为周期绘制曲线，同时显示该监测点当前数据、历史最高值、最低值、平均值、控制值等信息。提供对多个关联监测点监测数据历时曲线及变化速率曲线对比分析功能。
②可视化模型数据分析。在滑坡体三维仿真模型上动态显示各监测点的最新值，对于超出报警值的各监测点区域用不同颜色进行显示。
3.3.3 监测报表管理
监测报表管理提供监测记录、日报表、阶段性报告、总结报等监测报表的自动生成、在线编辑、审核、发布和查询功能。
4 系统测试
原型设备联机调试：在硬件设备以及配套驱动完成设计和设备完成组装之后，系统通过串口与上位机进行联合调试，上位机超级终端发送指令，通过无线或者网络的方式把相关信息传送到采集终端，采集终端获得相关指令之后，返回对应的监测值。
5 结 论
通过本系统的实施，使得电力公司线路巡检部门通过系统界面能够实时掌握当前滑坡区域滑坡体运动趋势及滑坡区域电力杆塔倾斜情况，及时发现高压线路中存在的安全隐患，提前做好防护措施，为电力杆塔远程集中管理提供了全面的解决方案。
参考文献
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
[2] 李波，杜垚.内置TCP/IP协议的GPRS模块的应用[J].单片机与嵌入式 系统应用，2006，（10）.
关键词：电力杆塔测斜技术；GPS定位；物联网技术；3G无线数据传输；
中图分类号：TP212.14 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0080-02
1 系统总体设计
监测系统由三部分组成：基于测斜传感器的电力杆塔倾斜度监测、基于GPS的滑坡体监测、环境监测（含降雨量监测，温湿度监测，风速风向监测），其中环境监测为倾斜度监测及滑坡体监测提供分析参考依据。
2 硬件系统
2.1 GPS接收机
VNet3型GPS接收机监测方法先进、无须通视，布点灵活、方便。GPS接收机不受恶劣天气影响（如特大雷雨、暴雨天气），全天候24小时进行实时数据采集工作。数据可靠、同步输出、多种传输方式系统稳定，实时采集、1～20 Hz输出可调、独家单历元高精度算法、解算过程无需人工干预，多模通讯，多样供电、直流7～36 V宽频，系统先进、LINUX操作系统，多用户访问，设备在输出原始数据同时备份循环存储，保证数据安全，高精解算、1秒单历元解算，平面：（2.5 mm），高程：±（5.0 mm），支持瞬变和徐变两种模式，兼容性强、高精度解算结果写入数据数据库SQL SERVER、通用系统集成数据接口，管理方便、系统自动化程度高、傻瓜式操作、接收机支持远程访问、在线升级、现场动静尽在掌握。
2.2 测斜传感器
固定式测斜仪是重力加速度型测斜仪，测量地球引力在测量方向上的分量。测斜探头已固定在外置测斜管内，当探头随测斜仪一起发生倾斜时通过读数仪或自动化采集系统可以直接读出倾斜的角度，并同时测量X、Y两个方向。
2.3 雨量计
容栅式雨量计把降雨量变成数字电信号再由采集器发送至服务器，只要通电便可以实时监测雨量，并可按相应时间存储雨量。
2.4 风速风向传感器
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为码盘和光电组件。当风标随风向变化而转动时，通过轴带动码盘在光电组件缝隙中转动。3 系统软件
系统功能软件包括自动化监测系统、分析处理系统及智能预警系统三部分，自动化监测系统实现监测数据的接入、计算及存储，分析处理软件实现监测值计算、告警判断、监测数据预测，分析平台提供基础数据配置、数据分析、统计及展示功能。
3.1 软件系统架构
应用服务平台采用SOA架构，基于 NET平台和B/S多层体系架构，分为展示层、应用层、平台层、数据层和数据接口层。通过各层次组件间服务的承载关系，实现系统功能。
展示层包括界面表示层和界面控制层，其中界面表示层负责业务数据收集、数据展示和客户端数据校验，采用功能强大的JQuery前端展现框架，构建操作简洁、直观、使用方便的操作界面。
另外灵活运用采用ActiveX图形控件、3D图形控件、Office控件以及AJAX页面数据刷新技术，提供最佳数据展现和用户体验。
应用层包括业务逻辑层和业务服务层。业务逻辑层执行逻辑计算、完成业务功能逻辑，提供模型管理、、数据处理、 安全分析、预警反馈、曲线及报表生成、综合管理等应用功能。业务服务层实现监测模型、数据解算及分析、预警反馈等基础服务。
数据层包括数据持久层、数据处理服务层和数据接收服务接口，数据持久层采用使用Hibernate O/R mapping 框架；数据库服务层采用Oracle 9i 以上数据库存储持久化数据；数据接收服务接口利用高性能的完全端口编程，可满足多个采集终端同时数据接入要求；数据存储与处理不仅提供接收实时数据的存储，而且还定期对实时数据进行汇总，满足统计分析要求。
3.2 分析处理系统开发
分析处理系统部署在现场采集工作站上，实现对自动化采集系统采集的数据进行实时分析处理，并与滑坡体施工进度及监测标准像结合判断滑坡体安全状态，再以此为基础提供生成预警信息并发布。
3.3 智能预警平台开发
智能预警平台提供模型管理、综合分析、预警反馈、报表输出等统计分析支撑功能。
智能预警平台由滑坡模型管理、测点信息管理、综合安全分析、监测报表管理、预警反馈和系统管理等模块组成。下面简要描述各模块功能。
3.3.1 滑坡体模型管理
滑坡体模型管理提供对滑坡体基本信息、滑坡立体图及平面图、滑坡体测点等相关信息维护。
①滑坡体基本信息维护。提供对滑坡体基本信息、周边环境状况、地层及水文地质情况、地形数据等相关信息的录入、修改和查询功能。
②滑坡体平面图及GIS图维护。提供对滑坡体平面图及GIS图绘制和导入功能，可导入标准格式的平面图或GIS图，在此基础上进行修改。
③监测频率管理。提供对监测频率的管理，可按照监测点、监测项目、天气数据修改监测频率，并发送到监测终端按照最新监测频率采集数据。
3.3.2 数据综合分析
提供对数据的趋势分析、理论比对分析、进度关联分析、3D图形数据分析等综合分析及展现功能。用不同颜色表示测点当前所在区间，如用绿色表示处于安全区，黄色表示处于预警区，红色表示处于报警区。
①变化趋势分析。提供某一监测点监测数据历时曲线及变化速率曲线自动生成，可按时、日、周、月为周期绘制曲线，同时显示该监测点当前数据、历史最高值、最低值、平均值、控制值等信息。提供对多个关联监测点监测数据历时曲线及变化速率曲线对比分析功能。
②可视化模型数据分析。在滑坡体三维仿真模型上动态显示各监测点的最新值，对于超出报警值的各监测点区域用不同颜色进行显示。
3.3.3 监测报表管理
监测报表管理提供监测记录、日报表、阶段性报告、总结报等监测报表的自动生成、在线编辑、审核、发布和查询功能。
4 系统测试
原型设备联机调试：在硬件设备以及配套驱动完成设计和设备完成组装之后，系统通过串口与上位机进行联合调试，上位机超级终端发送指令，通过无线或者网络的方式把相关信息传送到采集终端，采集终端获得相关指令之后，返回对应的监测值。
5 结 论
通过本系统的实施，使得电力公司线路巡检部门通过系统界面能够实时掌握当前滑坡区域滑坡体运动趋势及滑坡区域电力杆塔倾斜情况，及时发现高压线路中存在的安全隐患，提前做好防护措施，为电力杆塔远程集中管理提供了全面的解决方案。
参考文献
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
[2] 李波，杜垚.内置TCP/IP协议的GPRS模块的应用[J].单片机与嵌入式 系统应用，2006，（10）.