发明内容
本发明的目的是提供一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法,能够利用光幕传感器实现高灵敏度的室外输电线路舞动轨迹测量,具有测量精度高的优点,同时还能保证输电线路舞动轨迹测量的连续性与完整性。
本发明采用下述技术方案:
一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法,依次包括以下步骤:
A:利用光幕传感器中设置的横向光电开关和纵向光电开关采集输电线路舞动时的运动轨迹;
B:当输电线路在舞动过程中切割到纵坐标为0的横向光电开关或纵向光电开关所发射的光束时,开始计时;之后记录输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间;当输电线路在舞动过程中第二次切割到纵坐标为0的横向光电开关所发射的光束时,停止计时;再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集Tx和Ty中;
C:计算输电线路在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间差ΔTx,以及输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差ΔTy;
D:根据输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间、所对应的横向光电开关和纵向光电开关的位置以及各个横向光电开关和纵向光电开关之间的距离,分别计算得出输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度Vx与纵向速度Vy;
E:根据已知的横向光电开关和纵向光电开关的位置,获得在每次切割的过程中输电线路的舞动位移,即任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式;
F:利用步骤E中得到的任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式后,即可绘制出输电线路的舞动轨迹。
所述的步骤B中,在停止计时后,确定输电线路的舞动范围,其纵向的舞动范围为[0,ia](i≤n),横向的舞动范围为[ja,ka](j≥0,k≤m,j<k),根据输出结果分别确定i,j,k的值(此值可根据光电开关是否有过输出直接判定);然后确定输电线路的x轴起始舞动位置Xinitial,此位置由首次切过纵向光电开关的位置确定,记Xinitial=sa,j≤s≤k;再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集Tx和Ty中,其中Tx=[t0,t1,t2,……,t2(k-j)-1],Ty=[0,t’1,t’2,……,t’2i],其中tc表示切过横向光电开关所发射的光束时的时刻,tc∈Tx;t’d分别表示切过纵向光电开关所发射的光束时的时刻,t’d∈Ty。
所述的步骤C中:在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间差ΔTx为:
ΔTx=[T1,T2,T3,……,T2(k-j)],Tm=tm-tm-1,Tm∈ΔTx,T2(k-j)=t0+t’2i-t2(k-j)-1;
输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差ΔTy为:
ΔTy=[T’1,T’2,T’3,……,T’2i],T’m=t’m-t’m-1,T’m∈ΔTy。
所述的步骤D中:输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度Vx与纵向速度Vy分别为;
所述的步骤E中,在每次切割的过程中输电线路的舞动位移分别为:
Sx=[S0,S1,S2…,S2(k-j)],;
Sm∈Sx;
Sy=[S’0,S’1,S’2,…,S’2i];
所述的横向光电开关和纵向光电开关发射端和接收端的布置间隔为4cm,横向光电开关共布置53个,纵向光电开关共布置53个。
本发明能够利用光幕传感器实现高灵敏度的室外输电线路舞动轨迹测量,具有测量精度高的优点,同时还能保证输电线路舞动轨迹测量的连续性与完整性。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述:
如图1所示,本发明所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法,依次包括以下步骤:
A:利用光幕传感器中设置的横向光电开关和纵向光电开关采集输电线路舞动时的运动轨迹;
其中,横向光电开关和纵向光电开关发射端和接收端的布置间隔为a,横向光电开关共布置m+1个,纵向光电开关共布置n+1个,横向与纵向的意义是指光束的方向,即横向光幕开关指光束与地面平行的光幕开关,纵向光幕开关指光束与地面垂直的光幕开关。横向光电开关按照从下至上的顺序分别记为横向光电开关0,横向光电开关1,…,横向光电开关m+1;纵向光电开关按照从左至右的顺序依次记为纵向光电开关0,纵向光电开关1,…,纵向光电开关n+1。使横向光电开关0和纵向光电开关0的位置相互重合并令此点为坐标原点,则纵向和横向各光电开关的位置可分别表示为:
X=[0,a,2a,3a,4a,5a,…,na];
Y=[0,a,2a,3a,4a,5a,…,ma];
B:当输电线路在舞动过程中切割到纵坐标为0的横向光电开关或纵向光电开关所发射的光束时,开始计时;之后记录输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间;当输电线路在舞动过程中第二次切割到纵坐标为0的横向光电开关所发射的光束时,停止计时。此时,首先确定输电线路的舞动范围,其纵向的舞动范围为[0,ia](i≤n),横向的舞动范围为[ja,ka](j≥0,k≤m,j<k),根据输出结果分别确定i,j,k的值(此值可根据光电开关是否有过输出直接判定)。同时,确定输电线路的x轴起始舞动位置Xinitial,此位置由首次切过纵向光电开关的位置确定,记Xinitial=sa,j≤s≤k。随后,将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集Tx和Ty中,其中Tx=[t0,t1,t2,……,t2(k-j)-1],Tx中共有2(k-j)个时间点,表示共切割了2(k-j)次光电开关发射的光束,其中第k+1到j-1号光轴各被切割2次,第k号和j号光轴因为只是被切割了一次,共计2(k-j)次,从而有2(k-j)个时间点;Ty=[0,t’1,t’2,……,t’2i],Ty中共有2i+1个时间点,表示共切割了2i+1次光电开关发射的光束,第0号至i-1号光电开关发射的光束各被切割了2次,第i号光电开关发射的光束被切割1次,共计2i+1次,从而有2i+1个时间点,tc表示切过横向光电开关所发射的光束时的时刻,tc∈Tx;t’d分别表示切过纵向光电开关所发射的光束时的时刻,t’d∈Ty;
C:计算输电线路在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间差ΔTx,以及输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差ΔTy;
ΔTx=[T1,T2,T3,……,T2(k-j)],Tm=tm-tm-1,Tm∈ΔTx,T2(k-j)=t0+t’2i-t2(k-j)-1;
ΔTy=[T’1,T’2,T’3,……,T’2i],T’m=t’m-t’m-1,T’m∈ΔTy;
D:根据输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间、所对应的横向光电开关和纵向光电开关的位置以及各个横向光电开关和纵向光电开关之间的距离,分别计算得出输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度Vx与纵向速度Vy,
E:根据已知的横向光电开关和纵向光电开关的位置,获得在每次切割的过程中输电线路的舞动位移分别为:
Sx=[S0,S1,S2…,S2(k-j)],;
Sm∈Sx;
Sy=[S’0,S’1,S’2,…,S’2i];
S’m∈Sy;
结合步骤D中得到的输电线路舞动时的横向速度Vx和纵向速度Vy,利用平均速度代替瞬时速度,并将输电线路的瞬时坐标(X,Y)利用平均速度来表示,即可得到输电线路舞动的横向轨迹和纵向轨迹与时间t的关系,表示为:
F:利用步骤E中得到的任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式后,即可绘制出输电线路的舞动轨迹。
以下结合具体实施例对本发明所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法进行进一步阐述:
A:利用光幕传感器中设置的横向光电开关和纵向光电开关采集输电线路舞动时的运动轨迹;其中,横向光电开关和纵向光电开关发射端和接收端的布置间隔为4cm,横向光电开关共布置53个,纵向光电开关共布置53个。横向光电开关按照从下至上的顺序分别记为横向光电开关0,横向光电开关1,…,横向光电开关52;纵向光电开关按照从左向右从左至右的顺序依次记为纵向光电开关0,纵向光电开关1,…,纵向光电开关52。使横向光电开关0和纵向光电开关0的位置相互重合并令此点为坐标原点,则纵向和横向各光电开关的位置可分别表示为:
X=[0,4,8,12,16,20,…,208]
Y=[0,4,8,12,16,20,…,208]
B:当输电线路在舞动过程中切割到纵坐标为0的横向光电开关或纵向光电开关所发射的光束时,开始计时;之后记录输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间,当输电线路在舞动过程中第二次切割到纵坐标为0的横向光电开关所发射的光束时,停止计时。此时,首先确定输电线路的舞动范围,其纵向的舞动范围为[0,4i](i<=52),横向的舞动范围为[4j,4k](j≥0,k≤52,j<k),根据输出结果分别确定i,j,k的值(此值可根据光电开关是否有过输出直接判定)。同时,确定输电线路的x轴起始舞动位置Xinitial,此位置由首次切过纵向光电开关的位置确定,记Xinitia=4s,j≤s≤k。随后,将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集Tx和Ty中,其中Tx=[t0,t1,t2,……,t2(k-j)-1],Ty=[0,t’1,t’2,……,t’2i],tc表示切过横向光电开关所发射的光束时的时刻,tc∈Tx;t’d分别表示切过纵向光电开关所发射的光束时的时刻,t’d∈Ty;
C:计算输电线路在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间差ΔTx,以及输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差ΔTy;
ΔTx=[T1,T2,T3,……,T2(k-j)],Tm=tm-tm-1,Tm∈ΔTx,T2(k-j)=t0+t’2i-t2(k-j)-1;
ΔTy=[T’1,T’2,T’3,……,T’2i],T’m=t’m-t’m-1,T’m∈ΔTy;
D:根据输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间、所对应的横向光电开关和纵向光电开关的位置以及各个横向光电开关和纵向光电开关之间的距离,计算得出在输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度Vx与纵向速度Vy;
E:根据已知的横向光电开关和纵向光电开关的位置,获得在每次切割的过程中输电线路的舞动位移分别为:
Sx=[S0,S1,S2…,S2(k-j)];
Sm∈Sx;
Sy=[S’0,S’1,S’2,…,S’2i];
S’m∈Sy;
结合步骤D中得到的输电线路舞动时的横向速度Vx和纵向速度Vy,利用平均速度代替瞬时速度,并将输电线路的瞬时坐标(X,Y)利用平均速度来表示,即可得到输电线路舞动的横向轨迹和纵向轨迹与时间t的关系,表示为:
F:利用步骤E中得到的任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式后,即可绘制出输电线路的舞动轨迹。