CN103322957B - 基于射频识别对杆塔的拉线进行计算的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于射频识别对杆塔的拉线进行计算的方法和装置。该方法主要包括：在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中设置第一射频设别RFID电子标签和第一定位装置，在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置第二RFID电子标签和第二定位装置；移动读写器分别向所述第一RFID电子标签、第二RFID电子标签发射射频信号，根据RFID电子标签返回的地理位置坐标计算出杆塔的拉线长度和倾斜角。本发明实施例利用RFID抗金属电子标签的良好的穿透性，可以使巡测人员通过读写器和便携电脑获取RFID抗金属电子标签返回的地理坐标信息，进而方便、快捷地计算出杆塔的拉线长度和倾斜角。

Description

基于射频识别对杆塔的拉线进行计算的方法和装置

技术领域

本发明涉及输电线路巡检技术领域，尤其涉及一种基于RFID（RadioFrequencyIdentification，射频识别）对杆塔的拉线进行计算的方法和装置。

背景技术

目前，各级供电局担负着庞大的输电网络的巡检、维修任务，一个地区供电局需要巡检的供电线路可以达到100多条，需要巡检的杆塔可以达到4000多座，并且随着经济的飞速发展，各类用电也在急速上升，电网、电力设施数量将越来越庞大。为了确保供电的正常，必须提高供电线路的巡检水平与效率来适应社会发展。

在输电线路中，拉线杆塔是靠拉线稳定的，拉线杆塔的拉线布置有多种方式，常见的有单杆四方拉线、双杆“X”拉线及转角杆顺线拉线等。各个拉线与杆塔的垂直夹角是固定和相等的，一般为30°或45°。

在实际应用中，在山区线路由于地势起伏存在高差，拉线的位置需根据地势的起伏有时需要顺延，有时需要缩短。由于雨水、风力、泥石流等各种天气、地理原因，拉线盘和拉线棒出土处的位置有可能偏离原始设计位置，从而影响杆塔的稳定性。因此，在输电线路的日常巡检中，需要对杆塔的拉线进行检查，测量拉线盘的中心点的位置是否发生了偏移，偏移的方向信息，以及拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。

现有技术中的一种对杆塔的拉线进行计算的方法为：在杆塔位处支起经纬仪，根据设计图纸找到拉线的方向，利用经纬仪估算出拉线棒出土处距杆塔的距离L=H·tgβ，其中，β为拉线与地平面的夹角，H为拉线与杆塔之间的固定机构距离杆塔地平面的垂直高度。然后，巡检人员根据上述拉线的方向和距离，人工找到拉线棒出土处的位置，估算出埋在地下的拉线盘的中心点的位置，再利用经纬仪计算出拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。

上述现有技术中的一种对杆塔的拉线进行计算的方法的缺点为：在各种实际的复杂地理环境中，拉线棒出土处有可能位于陡峭的地势处，或者埋没在树木、草丛和石堆中，巡检人员寻找拉线棒出土处比较困难，可能无法接近拉线棒出土处，可能需要砍伐大量树木才能接近拉线棒出土处。因此，拉线棒出土处的定位比较困难，也无法计算出拉线盘的中心点的位置、拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。并且通过拉线棒的出土处的位置而估算拉线盘的位置容易带来误差。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法和装置，以实现巡检人员方便、准确地确定拉线盘的地理坐标。

一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法，包括：

在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中设置第一射频设别RFID电子标签和第一定位装置，在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置第二RFID电子标签和第二定位装置；

所述RFID电子标签的移动读写器分别向所述第一RFID电子标签、第二RFID电子标签发射射频信号，接收所述第一射频设别RFID电子标签返回的第一射频设别RFID电子标签的地理位置坐标和所述第二RFID电子标签返回的所述杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标；

所述移动读写器根据接收到的地理位置坐标计算出所述杆塔的拉线长度和倾斜角。

一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的装置，包括：第一射频设别RFID电子标签和第一定位装置、第二射频设别RFID电子标签和第二定位装置，移动读写器和便携电脑，

所述的第一射频设别RFID电子标签和第一定位装置设置在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中，所述的第二RFID电子标签和第二定位装置和设置在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上；

所述的移动读写器，用于分别向所述第一RFID电子标签、第二RFID电子标签发射射频信号，接收所述第一射频设别RFID电子标签返回的第一射频设别RFID电子标签的地理位置坐标和所述第二RFID电子标签返回的所述杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标；

所述的便携电脑，用于根据所述移动读写器接收到的地理位置坐标计算出所述杆塔的拉线长度和倾斜角。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过在拉线盘和杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置RFID抗金属电子标签和定位装置，利用RFID抗金属电子标签的良好的穿透性，可以使巡测人员通过读写器和便携电脑获取RFID抗金属电子标签返回的地理坐标信息，进而方便、快捷、准确地计算出杆塔的拉线长度和倾斜角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法的处理流程图；

图2为本发明实施例二提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的装置的具体结构图。

具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

该实施例提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤11、在埋在地下的拉线盘上设置RFID电子标签，在拉线和杆塔之间的固定机构位置也设置RFID抗金属电子标签。

RFID是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式的自动识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。

RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预。RFID系统重要的优点是非接触识别，能够适应各种恶劣环境，能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢等各种物体。RFID的阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。

超高频RFID抗金属电子标签更能够穿透金属物体，识别距离可以达到20-100米，本发明实施例中在拉线盘上设置的RFID电子标签即为超高频RFID抗金属电子标签。

在拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与超高频RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和覆盖层，将超高频RFID抗金属电子标签和定位装置放置于该凹槽内，上述覆盖层覆盖在凹槽的开口上，上述覆盖层为具有防水防尘性能的特质金属材料做成。上述定位装置可以为GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）或北斗定位系统，该定位装置和上述超高频RFID抗金属电子标签有线连接。

由于上述隐形嵌入结构在结构上是属于上述拉线盘的一部分，因此，上述隐形嵌入结构中的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标与上述拉线盘的中心点之间的地理坐标之间的差值是固定。在计算出上述超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标后，就可以方便地推算出上述拉线盘的中心点的地理坐标。

在拉线和杆塔之间的固定机构位置也设置上述隐形嵌入结构，在该隐形嵌入结构的凹槽中设置另一个超高频RFID抗金属电子标签和定位装置。

步骤12、巡检人员在GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）和电子地图导航系统的导航下，到达某个杆塔。

本发明实施例中，在输电线路的巡检人员的便携电脑中存储一些线路、杆塔信息的基础数据，该基础数据包括电压等级、斜线、拉线、直位等参数。上述基础数据是为了方便巡线人员在现场对线路、杆塔进行巡检时能够随时查看这些设施的固有数据，以及杆塔的历史缺陷，以帮助巡线人员准确、快速地判断杆塔是否异常。

在上述便携电脑中还设置有GPS和电子地图导航系统，上述便携电脑中存储有线路上各个杆塔的实际地理坐标数据，在电子地图上可以查看到所有线路与杆塔在地图上的实际地理位置。当巡线人员到达杆塔某一指定范围内时，便携电脑能够自动地提示，并显示巡线人员到达了该杆塔。上述电子地图导航系统自动提示巡线人员在按照既定的巡线路线行走时不会忽略某些不显眼的杆塔，大大减少了漏检线路、杆塔，提高了巡检的效率。

巡检人员在上述GPS和电子地图导航系统的导航下，到达某个待巡检的杆塔。

步骤13、移动读写器分别向拉线盘和在拉线和杆塔之间的固定机构中的RFID电子标签发射射频信号，上述RFID电子标签分别向上述读写器返回携带地理位置坐标信息的响应信号。

上述便携电脑和上述超高频RFID抗金属电子标签的读写器有线或者无线连接，该读写器由天线，耦合元件和芯片组成，可以读取上述拉线盘和在拉线和杆塔之间的固定机构中设置的RFID电子标签中存储的信息或者向上述超高频RFID抗金属电子标签中写入信息。

本发明实施例利用上述读写器向上述拉线盘和在拉线和杆塔之间的固定机构中设置的RFID电子标签发送射频信号。上述拉线盘中的隐形嵌入结构中RFID电子标签接收到上述射频信号后，通过上述隐形嵌入结构中的位置读取装置获取上述超高频RFID抗金属电子标签的地理位置坐标信息，向上述读写器发送携带上述超高频RFID抗金属电子标签的地理位置坐标信息（x₁，y₁，z₁）的响应信号。

上述拉线和杆塔之间的固定机构中的隐形嵌入结构中的RFID电子标签接收到上述射频信号后，通过上述隐形嵌入结构中的位置读取装置获取上述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息（x₂，y₂，z₂），向上述读写器发送携带上述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息的响应信号。

步骤14、便携电脑接收到上述拉线盘中的隐形嵌入结构中的RFID电子标签返回的响应信号后，获取该响应信号中携带的上述拉线盘中的超高频RFID抗金属电子标签的地理位置坐标（x₁，y₁，z₁）。

设上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标与上述拉线盘的中心点之间的坐标差值为（Δx，Δy，Δz），上述Δx,Δy,Δz是固定不变的。于是，上述便携电脑计算上述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F（x₃，y₃，z₃）的计算公式如下：

x₃=x₁+Δx

y₃=y₁+Δy

z₃=z₁+Δz

便携电脑根据上述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F（x₃，y₃，z₃）和上述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息（x₂，y₂，z₂）计算出拉线的长度为： $L=\sqrt[2]{{(x_2-x_3)}^2+{(y_2-y_3)}^2+{(Z_2-Z_3)}^2}$

便携电脑根据上述拉线的长度L和上述拉线和杆塔之间的固定机构的垂直坐标z₂计算出上述拉线与杆塔的垂直夹角

实施例二

该实施例提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的装置，其具体结构如图2所示，包括：杆塔21、拉线22、第一RFID电子标签24和第一定位装置23、第二RFID电子标签27和第一定位装置28、移动读写器25和便携电脑26。

所述的第一RFID电子标签和第一定位装置设置在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中，所述的第二RFID电子标签和第二定位装置和设置在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上；

所述的移动读写器，用于分别向所述第一RFID电子标签、第二RFID电子标签发射射频信号，接收所述第一射频设别RFID电子标签返回的第一射频设别RFID电子标签的地理位置坐标和所述第二RFID电子标签返回的所述杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标；

所述的便携电脑，用于根据所述移动读写器接收到的地理位置坐标计算出所述杆塔的拉线长度和倾斜角。

具体的，在所述拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和能够防水防尘的覆盖层，将所述第一RFID抗金属电子标签和第一定位装置放置于所述凹槽内，所述覆盖层覆盖在所述凹槽的开口上；

在拉线和杆塔之间的固定机构位置也设置所述隐形嵌入结构，在该隐形嵌入结构的凹槽中设置第二RFID抗金属电子标签和第二定位装置。

具体的，所述的第一RFID电子标签，具体用于接收到所述移动读写器发送的射频信号后，通过所述第一位置读取装置获取所述第一RFID抗金属电子标签的地理位置坐标信息（x₁，y₁，z₁），向所述的移动读写器发送携带所述第一RFID抗金属电子标签的地理位置坐标信息（x₁，y₁，z₁）的响应信号；

所述的第二RFID电子标签，具体用于接收到所述移动读写器发送的射频信号后，通过所述第二位置读取装置获取所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息（x₂，y₂，z₂），向所述的移动读写器发送携带所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息（x₂，y₂，z₂）的响应信号。

所述的便携电脑，具体用于设所述拉线盘中的凹槽中设置的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标与所述拉线盘的中心点之间的坐标差值为（Δx，Δy，Δz），计算所述拉线盘的中心点的当前的实际地理坐标F（x₃，y₃，z₃）的计算公式如下：

x₃=x₁+Δx

y₃=y₁+Δy

z₃=z₁+Δz

根据所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F（x₃，y₃，z₃）和所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息（x₂，y₂，z₂）计算出拉线的长度为： $L=\sqrt[2]{{(x_2-x_3)}^2+{(y_2-y_3)}^2+{(Z_2-Z_3)}^2}$

根据所述拉线的长度L和所述拉线和杆塔之间的固定机构的垂直坐标z₂计算出所述拉线与杆塔的垂直夹角

用本发明实施例的装置进行基于RFID对杆塔的拉线进行计算的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的设备中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个设备中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

综上所述，本发明实施例通过在拉线盘和杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置RFID抗金属电子标签和定位装置，利用RFID抗金属电子标签的良好的穿透性，可以使巡测人员通过读写器和便携电脑获取RFID抗金属电子标签返回的地理坐标信息，进而方便、快捷、准确地计算出杆塔的拉线长度和倾斜角。

本发明实施例可以使巡测人员不用人工寻找拉线棒的出土处，即使在拉线棒出土处位于陡峭的地势处，或者埋没在树木、草丛和石堆中的情况下，巡测人员可以不用接近拉线棒的出土处，而是通过读写器远距离地确定拉线盘的中心点的实际地理坐标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法，其特征在于，包括：

在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中设置第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置，在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置；

移动读写器向所述拉线盘中设置的第一射频识别RFID电子标签发送射频信号，所述第一射频识别RFID电子标签接收到所述射频信号后，通过第一位置读取装置获取所述第一射频识别RFID电子标签的地理位置坐标信息(x₁，y₁，z₁)，向所述读写器发送携带所述第一射频识别RFID电子标签的地理位置坐标信息(x₁，y₁，z₁)的响应信号；

所述读写器向所述拉线和杆塔之间的固定机构中设置的第二射频识别RFID电子标签发送射频信号，所述第二射频识别RFID电子标签接收到所述射频信号后，通过第二位置读取装置获取所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)，向所述读写器发送携带所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)的响应信号；

设所述拉线盘中的凹槽中设置的超高频射频识别RFID抗金属电子标签的地理坐标与所述拉线盘的中心点之间的坐标差值为(Δx，Δy，Δz)，便携电脑计算所述拉线盘的中心点的当前的实际地理坐标F(x₃，y_3，z₃)的计算公式如下：

x₃＝x₁+Δx

y₃＝y₁+Δy

z₃＝z₁+Δz

所述便携电脑根据所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F(x₃，y_3，z₃)和所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)计算出拉线的长度为： $L=\sqrt[2]{{(x_2-x_3)}^2+{(y_2-y_3)}^2+{(Z_2-Z_3)}^2}$

所述便携电脑根据所述拉线的长度L和所述拉线和杆塔之间的固定机构的垂直坐标z₂计算出所述拉线与杆塔的垂直夹角

2.根据权利要求1所述的基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法，其特征在于，所述的在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中设置第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置，在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上设置第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置，包括：

在拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与超高频射频识别RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和能够防水防尘的覆盖层，将第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置放置于所述凹槽内，所述覆盖层覆盖在所述凹槽的开口上；

在拉线和杆塔之间的固定机构位置也设置所述隐形嵌入结构，在该隐形嵌入结构的凹槽中设置第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置。

3.根据权利要求1至2任一项所述的基于RFID对杆塔的拉线进行计算的方法，其特征在于，所述的方法还包括：

在输电线路的巡检人员的便携电脑中存储一些线路、杆塔信息的基础数据，该基础数据包括电压等级、斜线、拉线、直位参数；

在所述便携电脑中还设置有全球定位系统和电子地图导航系统，所述电子地图导航系统中存储有线路上各个杆塔的实际地理坐标数据，在电子地图上可以查看到所有线路与杆塔在地图上的实际地理位置，当巡线人员到达杆塔某一指定范围内时，便携电脑能够自动地提示，并显示巡线人员到达了该杆塔；

巡检人员在所述全球定位系统和电子地图导航系统的导航下，到达某个待巡检的杆塔。

4.一种基于RFID对杆塔的拉线进行计算的装置，其特征在于，包括：第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置、第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置，移动读写器和便携电脑，

所述的第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置设置在杆塔的拉线的埋于地下的拉线盘中，所述的第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置和设置在杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构位置上；

所述的移动读写器，用于分别向所述第一射频识别RFID电子标签、第二射频识别RFID电子标签发射射频信号，接收所述第一射频识别RFID电子标签返回的第一射频识别RFID电子标签的地理位置坐标和所述第二射频识别RFID电子标签返回的所述杆塔的拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标；

所述的移动读写器，用于向所述拉线盘中设置的第一射频识别RFID电子标签发送射频信号，向所述拉线和杆塔之间的固定机构中设置的第二射频识别RFID电子标签发送射频信号；

所述的第一射频识别RFID电子标签，具体用于接收到所述移动读写器发送的射频信号后，通过第一位置读取装置获取所述第一射频识别RFID电子标签的地理位置坐标信息(x₁，y₁，z₁)，向所述的移动读写器发送携带所述第一射频识别RFID电子标签的地理位置坐标信息(x₁，y₁，z₁)的响应信号；

所述的第二射频识别RFID电子标签，具体用于接收到所述移动读写器发送的射频信号后，通过第二位置读取装置获取所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)，向所述的移动读写器发送携带所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)的响应信号；

所述的便携电脑，具体用于设所述拉线盘中的凹槽中设置的超高频射频识别RFID抗金属电子标签的地理坐标与所述拉线盘的中心点之间的坐标差值为(Δx，Δy，Δz)，计算所述拉线盘的中心点的当前的实际地理坐标F(x₃，y₃，z₃)的计算公式如下：

x₃＝x₁+Δx

y₃＝y₁+Δy

z₃＝z₁+Δz

根据所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F(x₃，y₃，z₃)和所述拉线和杆塔之间的固定机构的地理位置坐标信息(x₂，y₂，z₂)计算出拉线的长度为： $L=\sqrt[2]{{(x_2-x_3)}^2+{(y_2-y_3)}^2+{(Z_2-Z_3)}^2}$

根据所述拉线的长度L和所述拉线和杆塔之间的固定机构的垂直坐标z₂计算出所述拉线与杆塔的垂直夹角

5.根据权利要求4所述的基于RFID对杆塔的拉线进行计算的装置，其特征在于，在所述拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与超高频射频识别RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和能够防水防尘的覆盖层，将所述第一射频识别RFID电子标签和第一定位装置放置于所述凹槽内，所述覆盖层覆盖在所述凹槽的开口上；

在拉线和杆塔之间的固定机构位置也设置所述隐形嵌入结构，在该隐形嵌入结构的凹槽中设置第二射频识别RFID电子标签和第二定位装置。