CN102346029B - 架空线弧垂观测角检测装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种架空线弧垂观测角检测装置及其控制方法，装置包括：处理器、存储模块、输入模块、输出模块以及电源，其中处理器的输入端与输入模块相连，输出端接有输出模块；处理器还与存储模块进行双向连接，处理器的工作电源端接有电源。方法包括：选择观测架空线弧垂的观测方法；输入相关测量数据；判断输入的测量数据是否有误，如无误，则通过角度换算模块进行角度换算；通过角度计算模块进行角度计算；通过无穷级数模块计算出架空线弧垂观测角；显示观测角度。本发明可对多种架空线弧垂观测方法进行角度计算，可使不会计算架空线弧垂角度的工作人员具有计算能力，极大减少了计算人员的工作量；携带方便，可在各种施工环境下使用。

Description

架空线弧垂观测角检测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种计算装置，具体的说是一种架空线弧垂观测角检测装置。

背景技术

在电力系统送变电工程中，架空送电线路的施工往往在野外进行，施工环境不一，条件有限，不便使用大型计算机设备实现施工参数的计算。架空线弧垂观测角是十分重要的施工参数，目前对架空线弧垂观测角等参数通常采用手工测量、人工计算的方法，计算公式繁琐复杂，通常需要耗费大量的时间和精力，且计算精度和准确性不能保证。目前方便在野外施工时应用的架空线弧垂观测角检测装置尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种计算方便、精度高、准确性高的架空线弧垂观测角测量装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明架空线弧垂观测角检测装置包括：处理器、存储模块、输入模块、输出模块以及电源，其中处理器的输入端与输入模块相连，输出端接有输出模块；处理器还与存储模块进行双向连接，处理器的工作电源端接有电源。

所述输出模块具有显示功能，其显示界面包括选择菜单、数据输入界面、报错显示界面及结果显示界面。

所述处理器具有负责处理、运算设备内部的所有数据功能，存储模块中存有计算控制程序，该计算控制程序包括界面模块、角度换算模块、角度计算模块以及无穷级数模块，其中角度换算模块实现角度与弧度的换算；角度计算模块根据不同的观测方法对架空线弧垂观测角进行计算；无穷级数模块在角度计算中实现无穷级数计算。

本发明架空线弧垂观测角检测方法包括以下步骤：

选择观测架空线弧垂的观测方法；

输入相关测量数据；

判断输入的测量数据是否有误，如无误，则通过角度换算模块进行角度换算；

通过角度计算模块进行角度计算；

通过无穷级数模块计算出架空线弧垂观测角；

显示观测角度。

还包括以下步骤：

当输入有误数据时，提示有误信息并删除，接续输入相关测量数据步骤。

所述观测方法包括档端角度观测方法和档外角度观测方法，其中档端角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线在紧线时的悬挂点角度β；

获取被测档档距L；

测量经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f。

当选择档端角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\mathrm{tg\β}-{(2\sqrt{f}-\sqrt{a})}^2/L]$

档外角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线在远、近杆塔紧线时的悬挂点角度β1、β；

获取被测档档距L；

获取经纬仪至近杆塔的架空线悬挂点之间水平距离L₁。

测量经纬仪中心至近杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f。

当选择档外角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\sqrt{{(B/2)}^2+C}+(B/2)]$

式中B、C为中间变量，B＝2/L[A-4f-8fL₁/L]；

C＝1/L²(8Af+16af-16f²-A²)；A＝(L+L₁)tgβ1-L1tgβ。

采用无穷级数的方法对反正切函数进行计算，得到架空线弧垂观测角，公式如下：

$\arctan \left(x\right)=\underset{n=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(-1)}^n{x}^{2n+1}}{2n+1};$

其中0＜＝x＜＝1，n为整数，x为架空线弧垂观测角的弧度。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明可对多种架空线弧垂观测方法进行角度计算，可使不会计算架空线弧垂角度的工作人员具有计算能力，扩大了计算业务人群。

2.本发明计算速度快、准确率高，极大减少了计算人员的工作量。

3.本发明携带方便、实用简单不受施工现场环境的影响，可在各种施工环境下使用。

附图说明

图1为本发明装置结构框图；

图2为本发明装置中运行的软件结构框图；

图3为本发明架空线弧垂观测角档外检测原理示意图；

图4为本发明架空线弧垂观测角档内检测原理示意图；

图5为本发明方法流程图；

图6为将本发明应用于手机的手机结构框图；

图7为将本发明应用于手机的手机软件、硬件配置图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明架空线弧垂观测角检测装置包括：处理器、存储模块、输入模块、输出模块以及电源，其中处理器的输入端与输入模块相连，输出端接有输出模块；处理器还与存储模块进行双向连接，处理器的工作电源端接有电源；所述输出模块具有显示功能，其显示界面包括选择菜单、数据输入界面、报错显示界面及结果显示界面；所述处理器具有负责处理、运算设备内部的所有数据功能，存储模块中存有计算控制程序，该计算控制程序包括界面模块、角度换算模块、角度计算模块以及无穷级数模块，其中角度换算模块实现角度与弧度的换算；角度计算模块根据不同的观测方法对架空线弧垂观测角进行计算；无穷级数模块在角度计算中实现无穷级数计算。

本实施例将本发明装置及方法应用于智能手机中，如图6所示，智能手机硬件主要有：处理器、通信模块、近场通信模块、存储模块、电源、SIM卡模块、输入模块、外部接口、输出模块。本发明利用了手机里的处理器、存储模块、电源、输入模块以及输出模块。处理器的输入端接收输入模块中键盘输入的控制信号和参数，运行计算控制程序，在输出模块中显示结果；处理器具有负责处理、运算内部的所有数据功能，将界面模块、角度换算模块、角度计算模块以及无穷级数模块打包成″.jar″文件，保存在存储模块中，通过处理器及内存的处理，运行软件，实现各模块功能。

如图7所示，为智能手机软件、硬件配置图。智能手机系统结构主要分为以下几个层次：最底层为多种硬件平台，主要包括：处理器、内存以及其它设备如Bluetooth等；有了硬件层后就可以在其上建立软件平台。为了能支持第三方应用，智能手机建立一个开放的操作系统，还要具有相应的硬件驱动即设备驱动程序；当操作系统建立后，为了使操作系统更加便于使用，智能手机提供相应的GUI(定义图形用户界面)，还有JVM(Java虚拟机)和Brew(二进制运行环境)，是为便于第三方进行应用开发而提供的手机应用软件开发环境。文件系统库是相应的数据库文件便于数据管理；最上的两层主要与应用有关。桌面主控程序主要对系统中的各种应用进行合理的控制。这里的应用主要有互联网、Office、多媒体、PIM(个人信息管理器)等等。

本实施例利用了智能手机中的“多种硬件平台”、“设备驱动”、“优化的操作系统内核”、“GUI”、“文件系统库”、“JVM、Brew”、“桌面主控制程序”以及“PIM”。使用了智能手机中的JVM(千字节Java虚拟机)，由于在全球大部分智能手机中都预装了JVM，因此，使用Java技术开发出来的应用系统可以运行到这些智能手机上。

计算控制程序开发后，将界面模块、角度换算模块、角度计算模块以及无穷级数模块等模块打包成“.jar”文件，保存在智能手机存储器中即可运行。

如图3所示，为档外观测架空线弧垂观测角示意图。f为该档架空线弛度，L为观测档档距，L₁为经纬仪至近杆塔的架空线悬挂点之间水平距离，β为紧线时近杆塔架空线悬挂点角度观测值，β₁为紧线时远杆塔架空线悬挂点角度观测值，a为经纬仪中心至近悬挂点间的垂直距离。

a＝架空线悬挂点高度(已知数据)-经纬仪中心高度(实际测量数据)

如图4所示，为档端观测架空线弧垂观测角示意图。f为该档架空线弛度，L为观测档档距，β为紧线时架空线悬挂点角度观测值，a为经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离，

a＝架空线悬挂点高度(已知数据)-经纬仪中心高度(实际测量数据)

如图5所示，本发明检测方法如下：

选择观测架空线弧垂的观测方法；

输入相关测量数据；

判断输入的测量数据是否有误，如无误，则通过角度换算模块进行角度换算；

通过角度计算模块进行角度计算；

通过无穷级数模块计算出架空线弧垂观测角；

显示观测角度。

所述观测方法包括档端角度观测方法和档外角度观测方法，其中档端角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线的滑车角，即测量架空线在紧线时的悬挂点角度β；

获取被测档档距L，即两塔之间的距离；

测量经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f，即平行两杆塔悬挂点所作架空线弧垂的切线与两杆塔悬挂点所做的线段中心的垂直距离。

当选择档端角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\mathrm{tg\β}-{(2\sqrt{f}-\sqrt{a})}^2/L].$

档外角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线的滑车角，即测量架空线在紧线时架空线悬挂点角度β、β1；

获取被测档档距L，即两塔之间的距离；

测量经纬仪中心至近杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f。

获取经纬仪至近杆塔的架空线悬挂点之间水平距离L₁；

当选择档外角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\sqrt{{(B/2)}^2+C}+(B/2)$

式中B、C为中间变量，B＝2/L[A-4f-8fL₁/L]；

C＝1/L²(8Af+16af-16f²-A²)；

A＝(L+L₁)tgβ₁-L1tgβ；

采用无穷级数的方法对反正切函数进行计算，得到架空线弧垂观测角，公式如下：

$\arctan \left(x\right)=\underset{n=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(-1)}^n{x}^{2n+1}}{2n+1};$

其中0＜＝x＜＝1，n为整数(n在理论为无穷大的整数，计算控制程序中n可以为500，可以为1000，足够大就可以)，x为架空线弧垂观测角的正切值。

应用档端角度观测方法进行测量时，在手机屏幕的操作界面上输入紧线时架空线悬挂点角度观测值β：3°45′51″，该档架空线的弛度f：23.069m，观测档档距L：566m，经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离垂直距离a：27.04m。

运行结果为架空线弧垂观测角角度θ：1°48′13″。

应用档外角度观测方法进行测量时，在手机屏幕的操作界面上输入紧线时近杆塔架空线悬挂点角度观测值β：12°35′、远杆塔架空线悬挂点角度观测值β1：3°55′34″、该档架空线的弛度f：6.38m、观测档档距L：334m、经纬仪至近杆塔的架空线悬挂点之间水平距离L₁：295m，经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离垂直距离a：65.85m。

运行结果为架空线弧垂观测角角度θ：3°37′38″。

Claims (3)

1.一种架空线弧垂观测角检测方法，其特征在于，应用于智能手机，包括以下步骤：

选择观测架空线弧垂的观测方法；

观测得到相关测量数据；

判断观测得到的测量数据是否有误，如无误，则通过角度换算模块进行角度换算；当观测值有误时，提示有误信息并删除，接续观测得到相关测量数据步骤；

通过角度计算模块进行角度计算；

通过无穷级数模块计算出架空线弧垂观测角；

显示观测角度；

所述采用无穷级数的方法对反正切函数进行计算，得到架空线弧垂观测角，公式如下：

$\arctan \left(x\right)=\underset{n-0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(-1)}^n{x}^{2n+1}}{2n+1};$

其中0＜＝x＜＝1，n在理论上为无穷大的整数，令n为1000以内的整数；x为架空线弧垂观测角的弧度。

2.按权利要求1所述的架空线弧垂观测角检测方法，其特征在于：所述观测方法包括档端角度观测方法和档外角度观测方法，其中档端角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线在紧线时的悬挂点角度β；

获取被测档档距L；

测量经纬仪中心至所在杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f；

当选择档端角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\mathrm{tg\β}-{(2\sqrt{f}-\sqrt{a})}^2/L].$

3.按权利要求2所述的架空线弧垂观测角检测方法，其特征在于：档外角度观测方法为：

通过经纬仪观测架空线在紧线时的悬挂点角度β、β1；

获取被测档档距L；

获取经纬仪至近杆塔的架空线悬挂点之间水平距离L₁；

测量经纬仪中心至近杆塔架空线悬挂点间的垂直距离a；

获取该档架空线的弛度f；

当选择档外角度观测方法时，采用以下公式计算架空线弧垂观测角：

$\mathrm{\θ}=\mathrm{arctg}[\sqrt{{(B/2)}^2+C}+(B/2)]$

式中B，C为中间变量，B＝2/L[A-4f-8fL₁/L]；

C＝1/L²(8Af+16af-16f²-A²)；A＝(L+L₁)tgβ1-Lltgβ。

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