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套用于铁路通信。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。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。但上述手段存在一定的主观性，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。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，需要採用先进的技术设备对铁塔进行实时的安全监测，为铁塔的集中整治、中修、大修提供基础参考数据。
基本介绍
- 外文名：Communications tower deformation monitoring
- 中文名：通信塔变形监测
- 译者：赵建周
- 出版时间：2014.4.1
系统功能
铁塔安全监测系统採用成熟的信号採集、控制、网路通信等技术，结合一流的感测技术、智慧型视频分析技术，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。
数据採集与测量
系统採集单元应能自动周期性地採集被监测铁塔的运行状态，进行处理、存储和上报。并且可随时接收并回响监测中心的查询命令，通过监测模组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。
感测层
感测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2所示
倾斜振动监测
铁塔倾斜振动监测设备主要由倾斜感测器、振动感测器等组件组成。
气象监测
气象监测系统主要由风速风向计、温湿度感测器等组件组成，用来实时监测铁塔现场的气象信息，并结合铁塔的倾斜角度和振动幅度，通过告警分析数学模型进行当前的告警状态分析。
塔基沉降监测
塔基沉降监测系统主要由压力感测器和沉降採集处理机组成，用来实时监测铁塔的塔基沉降状态及平衡状态。
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。
其它
其他现场设备包括通信模组（Zigbee、GPRS等）、语音驱赶设备、太阳能板、蓄电池等，满足现场设备在不同环境及套用线路对无线通信、供电、及语音广播等功能的需求。
监测单元
监测测单元汇聚收集前端各类铁塔安全监测数据，并进行数据预处理，由协定转换模组完成前端多种协定数据的标準化工作。经过格式化后的标準协定数据通过传输数据通道上传到监测中心。
监测单元功能主要由铁塔监测採集处理主机实现。採集机硬体应採用模组化结构设计，同一採集单元能同时接入多个不同类型监测设备，完成风速风向、温湿度、倾斜度、振动频率及路基沉降等监测数据的採集、初步分析和预处理以及对铁塔防盗告警的实时状态监测。
现场採集单元具备自检和对监测铁塔状态的巡检功能，实现对铁塔安全隐患的诊断、定位及告警；同时，能够将故障信息上传至监测中心并接受监测中心的集中监测管理。
监测中心
监测中心根据实际业务的需求，实现监测数据和告警数据的分析、存储和转发。监测中心实现面向全路範围的铁塔安全监测管理，满足信息交换、资源共享、故障定位、性能分析等功能。
监测中心由资料库伺服器、告警伺服器、通信伺服器、Web伺服器、视频伺服器等设备上的不同功能模组来实现，如图3所示。
监测中心对本辖区内各监测对象的告警等重要信息进行处理、存储、显示、输出，具备对各类信息按指定时段统计分析的功能，为维护管理人员提供监测告警、预警及铁塔安全状态等信息的查询显示和报表输出功能，并提供监测信息维护、系统运行参数配置、用户许可权管理及系统日誌管理等系统管理功能。此外，监测中心具有自检和对监测设备、监测单元的故障进行监测以及将故障告警信息传送至维护终端的功能。
图3：监测中心示意图
监测中心应与授时伺服器保持时钟同步，并向各监测单元授时，同步监测单元时钟。
监测中心应预留与上级管理部门管理信息系统的通信接口，用于传送铁塔安全状态的告警、预警等信息，并根据需要传送感测器监测信息报表。监测中心预留与国家气象部门、地震部门等的通信接口，用于接收气象灾害和地质灾害的预报、预警信息。
维护终端
维护终端宜採用易于部署及维护的B/S架构来实现。维护终端以图形、视频、文本、声、光等方式，提供风速风向、温湿度、倾斜度、振动频率、塔基沉降、铁塔周界实时状态等监测信息，以及告警、预警信息和相应的工作预案，并具备信息查询和报表输出功能。当某个基站的铁塔出现异常情况时，系统主界面通过对异常铁塔图示的警示渲染和语音播报向维护人员发出告警提示。
维护终端通过分散式汇流排平台与业务逻辑层之间进行通信，以讯息模式实现各种模组信息的互动，实时的向维护人员呈现管辖範围内铁塔的监测数据和告警信息。这样各层不仅相对独立，而且可以灵活的部署在不同的物理位置，有利于按照不同的维护管理需求进行系统的扩展和维护。
监测数据通道
监测数据通道是监测数据和告警、预警信息在监测中心与监测单元之间数据传输的通道。系统设计应充分考虑到既有线通信铁塔安全监测和新建线路通信铁塔安全监测施工条件的不同，传输方式分别採用无线组网方案和有线组网方案。
监测数据通信通道应利用铁路通信网，优先选用数字传输通道。客运专线监测数据通信通道宜採用IP数据网或2M专线传输方式；其他铁路线路根据情况可以採用传输设备本身的辅助数据通道、GPRS等其他数据传输方式，也可混合组网。
有线传输组网方式
铁塔安全监测系统宜利用铁路数据网或铁路专网传输通道（FE、2M）等方式进行组网。
採用进行系统组网时，每个採集主机应具有一个IP位址，如图4所示。
无线传输组网方式
铁塔安全监测系统也可用无线方式实现组网。无线传输方式，宜採用GSM/GPRS/3G等方式进行系统组网，如下图6所示。通信铁塔上部署的前端採集处理主机配置有无线通信模组，通过无线方式把各类监测数据传送到铁塔安全监测中心（如公网伺服器）。维护人员使用连线在公网上的各类终端，通过安装在终端上的浏览器登录铁塔安全监测系统，实时获取被监测铁塔状况。
系统配置要求
系统配置应根据监测地区气候环境及地理环境的不同，选择不同的监测项目，具体规定如表1所示。
表1铁塔监测项目配置要求
环境类别
监测项目
注：特殊地区一般指交通枢纽、人口密集、地理複杂等地区。