智慧桿塔傾斜監控技術的應用

作者簡介：張祺偉（1987—），男，工程師，學士；研究方向：通信網絡安全。

摘要：桿塔是通信業務開展的重要基礎之一。桿塔通常的設計使用壽命在50年。桿塔周邊地質發生的復雜變化極易影響桿塔固定的穩定性，從而造成桿塔的傾斜，進而威脅通信網絡的安全。因此，為了很好保障桿塔安全穩定運行，文章將智能傾斜監測技術運用于桿塔的傾斜監測中。此技術可有效實現管理人員對桿塔狀態進行實時動態遠程監測。通過實時掌握通信桿塔及通信網絡的運行狀態，管理人員可提早發現并處理故障隱患，進而充分保障通信網絡的運行安全。

關鍵詞：桿塔；通信業務；智能；傾斜監測；動態監測

中圖分類號：TN914文獻標志碼：A

0引言

通信桿塔是提供通信服務的重要硬件基礎。隨著信號桿塔建設的加速和市場經濟的推進，通信桿塔的數量已經突破百萬。桿塔傾斜輕則導致通信系統的中斷，重則會對周邊人員產生人身傷害。因此，桿塔傾斜是通信運維重要排查的潛在風險之一。我國通信技術呈現跨越式發展。一方面：5G技術、共享技術等應用迫使通信桿塔的載荷大幅提升；另一方面：桿塔周邊存在較多影響桿塔穩定的因素，氣候條件對桿塔混凝土基座產生較大影響，風載荷加劇了桿塔的疲勞，影響桿塔與地面基座連接螺栓的緊固性［1］。

因此，在通信桿塔的使用過程中，隨著使用年限的不斷增長，桿塔本身具有傾斜風險。傳統的桿塔維護主要采用人工巡檢的方式。隨著通信基站的幾何倍數增加，人工運維的周期性與時效性無法得到有效保障［2］。此外，有些桿塔處于山區等偏遠地區，其桿塔運維更是存在較大困難。因此，傳統的人工巡檢模式顯然無法適應現代通信維保的相關要求。隨著智能化技術的深入使用，通信桿塔的智能化維保將會成為未來的重要發展方向。為此，智能化的桿塔傾斜監測技術的應用可以大幅提升桿塔傾斜的監測效率，提升其監測效率與準確性，確保通信基站使用的安全性，進而有效保障我國通信事業的健康發展。

1通信桿塔傾斜的要素分析

通信桿塔的安裝形式較為靈活，其主要根據信號輻射范圍、配置用戶數量以及安裝環境等進行通信桿塔的綜合配置［3］。目前，桿塔在安裝過程中，主要采用自立式和拉線塔2種形式。自立式桿塔與拉線塔均需要在地面安裝相應固定底座。固定底座通常采用混凝土結構進行底座澆筑。自立式桿塔需要較大的固定安裝底座。拉線塔采用中心底座加四周線桿固定的形式進行桿塔固定。因此，混凝土底座的應力強度設計主要從以下3個方面進行分析。

（1）環境要素：設計人員要充分考慮到隨著使用時間的增長，周邊地質（例如土壤的酸堿性以及濕度等因素）對混凝土結構產生的環境侵蝕進而造成的地基強度衰減、焊縫開裂、鋼材銹蝕和破損等問題。

（2）氣候條件：溫度、濕度、風量等因素都會引發桿塔的傾斜，通過微小的量變產生最終的質變。

（3）風荷載：除去不可抗力因素之外，大風對桿塔的影響較為明顯。為了確保桿塔的使用安全，在進行源頭設計時，設計人員應當及時明確桿塔使用區域的風力情況，及時做好相應的桿塔基礎設計，確保桿塔長時間使用的安全性。

以上3個要素是桿塔傾斜常見的原因。因此，在進行巡檢時，運維人員可采用專用傾斜測量設備/傳感器進行桿塔傾斜情況的判斷。運維人員使用較為費時費力，其攜帶也較為不便，通常只做定期測量。此外，有些區域較為特殊，運維人員沒有良好的測量區域開展測量工作，測量結果誤差較大。此外，某些重要基站盡管已經做了桿塔傾斜監測，但其技術主要依托有線網絡。在前期的建設中，施工人員需要進行大量的布線工作，較為費時費力。此外，當通信基站監測點需要進行調整時，其點位調整較為困難。因此，針對當前的桿塔傾斜的測量，管理人員需要采用新技術進行管理模式創新。

2智能桿塔傾斜監測技術分析

智能桿塔傾斜監測技術系統主要包括數據采集單元、數據傳輸單元、數據分析處理單元。

21數據采集單元

本系統在進行數據采集時主要采用一體化式的監控裝置。本裝置通過專用處理芯片，實現了桿塔橫軸與縱軸傾斜度采集，可將采集得到的電信號通過集中控制系統轉換為數字信號。該一體化數據采集單元集成了多種功能，包括測量橫軸、縱軸的傾斜度傳感器、影像采集裝置、可再生能源供電等功能。其中，測量傾斜度的傳感器針對桿塔的垂直度進行測量。當產生較大的傾斜角度時，此種情況說明桿塔存在傾覆的風險。影像采集裝置主要可對周邊環境進行掃描，對于可能對桿塔造成風險的區域做出風險預警，提醒工作人員進行風險確認?？紤]到本系統能耗較低的情況，設計人員可通過采用“光伏板+蓄電池”的模式實現本系統的全天無外市電供電。

22數據傳輸單元

在進行數據傳輸時，智能監測系統完全打破了各監測站點“信息孤島現象”。通過物聯網技術的應用，各監測站點數據通過3G/4G/5G網絡實現了數據的遠程發送功能。通過專用的遠程通信模塊的加裝，各通信基站被納入大網絡內。運維人員無須去往基站，便可實時獲取各基站的運行狀態數據。

23數據處理分析單元

遠程傳輸的數據通過專用的后臺軟件進行直觀展示。后臺進行相關監測數據的存儲、監視、分析、報警。監控系統智能化程度高。管理人員可通過監控系統及時掌控現場情況，其數據通信網絡拓撲如圖1所示。

3智能桿塔監測系統的應用分析

通過可視化監控界面，管理人員可直觀實現桿塔傾斜角度的順線方向與橫向方向的集中監測。如圖2所示，在正常角度范圍內的桿塔呈現藍色狀態。當傾斜角度超出設定值時，桿塔的顏色變為紅色。此時，監控系統提示操作人員桿塔在順線/橫向方向存在故障。管理人員告知運維人員桿塔故障的原因并及時排查故障。此種管理模式可有效避免桿塔隱患從“小故障”變為“大事故”。此外，所有桿塔的監測數據全部可以通過曲線的形式以歷史數據的形式呈現。從歷史曲線的走勢中，管理人員可清楚獲取桿塔的運行狀態信息。

在監測桿塔傾斜的過程中，管理人員需要針對的桿塔所在使用環境中可能威脅到桿塔正常運行的潛在風險要素進行識別，及早干預，避免潛在事故的發生。當系統自動監測到危險源時，監控系統會自動用紅框進行危險源標注，將該危險源信息及時通過移動通信系統傳輸到管理人員進行信息報警，運維人員進行故障排除。該系統可將高清拍攝照片回傳至監控中心，尤其是針對可能存在的通信器材被盜而引發通信事故。

綜上所述，通過采用全面可視化+數字化的監視模式，管理人員針對桿塔傾斜現象實現了全角度、無死角的監測。此舉有力保障了桿塔的平穩運行。

4結語

桿塔作為移動通信設備的重要承載者，其安全性至關重要。傳統的桿塔傾斜監測方式較為陳舊，桿塔監測效率較低。本文通過將智能監測系統引入桿塔傾斜的管理，其有效實現了桿塔監測的集中區域化智能監測。此種模式大幅提升了桿塔的管理效率，為后續桿塔相關運維提供了有益參考。

參考文獻

［1］王佳偉.低成本、低功耗桿塔傾角監測儀設計［D］.太原：太原理工大學，2024.

［2］白婷，趙新華，黃定衛，等.桿塔傾角監測與報警系統的設計［J］.計算機測量與控制，2013（1）：10-13.

［3］曹麗琴，王琪，黃堃，等.基于微機電系統傳感器的桿塔傾斜度無線監測系統［J］.科學技術與工程，2021（2）：616-622.

（編輯王永超）