螺丝松动在线监测：为输电铁塔“关节”装上永不疲倦的感知神经

输电铁塔是电网的“骨骼”，螺栓则是连接骨骼的“关节”。一基百米高的铁塔上，安装着约2万颗螺栓。一颗关键螺栓的松动，就可能在台风或覆冰时引发倒塔事故。近年来，国内外因螺栓松动引发的倒塔事故频发：2024年12月，云南曲靖一座110kV送出线路铁塔因构件和螺栓缺失坍塌，造成2人死亡、1人受伤，直接经济损失371.18万元；2023年5月，中国东部某省山区因暴雨引发山体滑坡导致铁塔倒塌，影响约10万户居民供电；2021年7月，巴西帕拉州在建输电塔倒塌，造成至少7人死亡。

触目惊心的事故背后，是传统螺栓检测方式的深层局限。当前，现有检测手段主要依赖人工爬塔敲击听音，不仅安全风险极高、效率低下（单塔检测约需2小时），且漏检率高，无法对松动程度进行量化评估。具体来看，传统方式存在四大短板：一是单一传感器识别精度受限，多采用单一的加速度震动传感器或声学传感器，缺乏多传感器融合方案；二是松动程度识别不连续，多数方法仅能判断“完全松动”或“完全紧固”两种极端状态；三是环境噪声抗干扰能力弱，声学检测极易受到风振等干扰影响；四是多螺栓同时识别与定位困难，难以精准锁定故障点。在此背景下，螺丝松动在线监测正从“可选项”变为电网安全运维的“必选项”。

从“人工登塔”到“地面一键全塔扫描”

鼎和创新电力塔螺栓松动智能检测系统，基于自主研发的声纹定位核心技术，构建了“端-边-云”协同一体的智能检测架构。系统采用“主动激励感知+AI声纹识别+多维融合定位”的技术路线，针对铁塔螺栓实施“激励唤醒—信号捕捉—差异定位”三步法。

在激励唤醒环节，系统通过激励声源装置精准发射10dB-80dB可调频率声压信号，主动激发螺栓振动——让紧固的螺栓和松动的螺栓“发出不同的声音”。声压可调的设计既能适应不同规格的螺栓，又避免对铁塔结构造成额外干扰。在信号捕捉环节，磁吸式工业诊断拾音器基于骨传导原理有效屏蔽外界环境噪音，多通道采集器支持20KHz以上的采样频率将声音信号转换为数字信号。在分析定位环节，系统提取MFCC（梅尔频率倒谱系数）、LPCC（线性预测倒谱系数）、小波包能量谱等多维特征，输入CNN-LSTM、Vision Transformer等深度学习模型中进行推理。系统将螺栓状态划分为正常（扭矩100%）、轻微松动（扭矩下降20%-40%）、中度松动（40%-70%）、严重松动（70%以上） 四个等级，结合北斗定位与倾角/沉降数据进行多维融合定位，螺栓松动识别准确率≥95%。

从“经验判断”到“量化检测”的系统优势

相比传统检测手段，这套螺丝松动在线监测系统在多个维度实现了质的突破。信噪比提升10dB以上，构建多传感器互补感知框架，在强环境噪声下依然能提取微弱信号。单塔检测时间从传统2小时缩短至30分钟以内，检测效率提升5倍以上。故障预警提前量突破7天，建立螺栓紧固状态劣化预测模型，实现从“被动抢修”到“主动预警”的跨越。

该方案已在国网山西超高压输电公司13条重点输电线路131基杆塔上完成试点验证。在1000千伏湛长Ⅰ线的一基铁塔处，电力运维人员安装好声波传感器，抡起激励锤砸向铁塔的A腿斜材，一侧的声纹智能分析系统把声音变成波纹，通过与“基波”进行对比，很快完成这一基铁塔上万个螺栓的松动检测，全程仅需20分钟。国网山西超高压输电公司晋东南地区运维人员单喆表示：“我们将声纹检测技术首次引入山西省特高压线路的检测工作中，全程仅需20分钟，覆盖了铁塔4塔腿、8斜材、16个内外侧检测点，大幅提升了线路智能化运维水平和检修效率。”

从“可选手段”到“刚性合规”

政策端正在加速推动螺丝松动在线监测从“试点”走向“标配”。2025年以来，《输电线路铁塔连接螺栓再紧固作业规程》《输电杆塔螺栓松动在线监测系统技术规范》（GXDSL-229-2026）、《电力设备声纹在线监测系统技术规范》（T/CIET 972-2025）等一系列标准密集落地。据Dataintelo数据，2025年全球输电塔螺栓张力监测市场估值已达18亿美元，预计2033年将增至32亿美元。

当每一颗螺栓的紧固状态都能被远程感知、每一丝松动趋势都能被提前预警，输电铁塔的“关节”安全便拥有了全天候、可量化的技术保障。鼎和创新电力塔螺栓松动智能检测系统，以主动激励声纹感知、AI智能诊断和边缘云协同为核心能力，为输电铁塔螺丝松动在线监测提供了一套从“人工登塔抽检”迈向“地面一键全塔扫描”的工程化解决方案——当“关节”有了感知神经，电网的骨架便真正站稳了。