CN106679628B - 一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统。其系统包含设置参数模块、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块和判断是否存在垂直度问题模块。设置参数模块：设置正整数N、摆动中线偏离阈值X和倾角数据变化阈值Y；提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块：提取连续N个倾角数据计算方差和均值，并根据方差与设定的变化阈值Y的大小关系判断倾角数据变化是否过大；判断是否存在垂直度问题模块：根据均值和设定摆动阈值X的大小关系判断是否存在垂直度问题。本发明的方法及系统解决了通信铁塔垂直度人工检测判断的准确率低及效率低的技术问题。

Description

一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统
技术领域
本发明属于通信铁塔维护技术领域，特别是涉及一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统。
背景技术
目前通信铁塔主要由人工进行检测和维护，采用目测或简单工具测量的方法判断铁塔是否有问题。该方法具有三个缺点，一是不能准确判断通信铁塔的垂直度问题，二是检测效率低、时间和人力成本非常大，三是不能及时将维护结果反馈并进行管理。为此提出一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通信铁塔垂直度人工检测的准确率低和效率低的问题，提出一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法及系统。
本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块传输至系统，系统对传感数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。
基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。
本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，倾角传感器定时采集铁塔相应位置(通常在塔身中上部)的倾角数据(倾角数据是指铁塔的中轴线与垂线的夹角)，通过通信模块发送至系统数据库存储，系统通过数据分析实现通信铁塔垂直度问题的检测。
本发明提出的基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测系统，包括设置参数模块、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块、判断是否存在垂直度问题模块。
1、设置参数模块：系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X、倾角数据变化阈值Y。
2、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块：系统提取连续N个倾角数据分别记为w1～wN，计算其均值μ和方差σ2，其中
Figure BDA0001199005940000021
Figure BDA0001199005940000022
如果σ2<Y，则系统判定倾角数据变化正常，进入判断是否存在垂直度问题模块；否则系统判定倾角数据变化过大，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块。
3、判断是否存在垂直度问题模块：根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定。如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。
基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测系统的系统框图，如图3所示。
本发明的基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法的实施基础是系统已经通过传感器收集并存储倾角数据。该方法按如下步骤实现垂直度检测：
步骤1、设置参数。
系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X、倾角数据变化阈值Y。
步骤2、提取数据。
系统连续的N个倾角数据分别记为w1～wN。
步骤3、计算倾角数据的均值和方差。
计算其均值μ和方差σ2，其中
Figure BDA0001199005940000031
Figure BDA0001199005940000032
步骤4、判断倾角数据变化是否过大。
如果σ2<Y，则系统判定此时倾角数据变化正常，进入步骤5；否则系统判定倾角数据变化过大，返回步骤2。
步骤5、判断是否存在垂直度问题。
根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定。如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回步骤2；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。至此，基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法结束。
基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法的方法流程图如图4所示。
本发明的方法及系统具有以下两个优点：
(1)通过计算倾角数据的均值和方差进行垂直度检测的方法，有效提高垂直度检测的准确性。
(2)实现了通信铁塔垂直度的自动判断，提高铁塔的维护效率。
附图说明
图1是本发明的应用场景示意图；
图2是本发明的应用场景整体系统架构图；
图3是本发明的系统框图；
图4是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块发送至系统，系统对传感数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。
基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。
本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，倾角传感器定时采集铁塔相应位置(通常在塔身中上部)的倾角数据(倾角数据是指铁塔的中轴线与垂线的夹角)，通过通信模块发送至系统数据库存储，系统通过数据分析实现通信铁塔垂直度问题的检测。本发明方法及系统实施例按照如下实现：
本发明提出的基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测系统，包括设置参数模块、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块、判断是否存在垂直度问题模块。
1、设置参数模块：系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X、倾角数据变化阈值Y。本实施例中系统设置正整数N＝5、摆动中线偏离阈值X＝0.1°、倾角数据变化阈值Y＝0.02。
2、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块：系统提取连续N个(N是事先设置的常量)倾角数据分别记为w1～wN，计算其均值μ和方差σ2，其中
Figure BDA0001199005940000051
如果σ2<Y，则系统判断此时倾角数据变化正常，进入判断是否存在垂直度问题模块；否则系统判定倾角数据变化过大，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块。本实施例中，提取最新的连续五个倾角数据，A1～A5分别为0.3°、0.2°、-0.1°、0.2°、0.1°，计算得到μ＝0.14，σ2＝0.0184。此时σ2<Y，进入判断是否存在垂直度问题模块。
3、判断是否存在垂直度问题模块：根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定。如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。本实施例中，此时μ＝0.14>X＝0.1，系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。
本发明的基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测方法的实施基础是系统已经通过传感器收集并存储倾角数据。该方法按如下步骤实现垂直度检测：
步骤1、设置参数。
系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X、倾角数据变化阈值Y。本实施例中系统设置正整数N＝5、摆动中线偏离阈值X＝0.1°、倾角数据变化阈值Y＝0.01。
步骤2、提取数据。
系统提取连续的N个倾角数据分别记为w1～wN。本实施例中，设置N＝5，系统提取最新的连续五个倾角数据，A1～A5分别为0.3°、0.2°、-0.1°、0.2°、0.1°。
步骤3、计算倾角数据的均值和方差。
计算其均值μ和方差σ2，其中
Figure BDA0001199005940000061
Figure BDA0001199005940000062
本实施例中，计算得到μ＝0.14，σ2＝0.0184。
步骤4、判断倾角数据变化是否过大。
如果σ2<Y，则系统判定此时倾角数据变化正常，进入步骤5；否则系统判定倾角数据变化过大，返回步骤2。本实施例中σ2<Y，进入步骤5。
步骤5、判断是否存在垂直度问题。
根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定。如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回步骤2；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。本实施例中，此时μ＝0.14>X＝0.1，系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。至此，基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测结束。
当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测系统，其特征在于包括设置参数模块、提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块和判断是否存在垂直度问题模块；
设置参数模块：系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X和倾角数据变化阈值Y；
提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块：系统提取最新的连续N个倾角数据分别记为w1~wN，计算均值μ和方差
Figure 51240DEST_PATH_IMAGE001
，其中
Figure 324090DEST_PATH_IMAGE002
，；如果
Figure 568044DEST_PATH_IMAGE004
，则系统判定此时倾角数据变化正常，进入判断是否存在垂直度问题模块；否则系统判定倾角数据变化过大，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块；
判断是否存在垂直度问题模块：根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定；如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回提取数据并判断倾角数据变化是否过大模块；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。
2.一种基于倾角数据的通信铁塔垂直度检测系统的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、设置参数：系统设置正整数N、摆动中线偏离阈值X、倾角数据变化阈值Y；
步骤2、提取数据：系统提取最新的连续N个倾角数据分别记为w1~wN；
步骤3、计算倾角数据的均值和方差：根据步骤2中的N个倾角数据w1~wN计算均值μ和方差
Figure 66021DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 725990DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤4、判断倾角数据变化是否过大：如果
Figure 608495DEST_PATH_IMAGE004
，则系统判定此时倾角数据变化正常，进入步骤5；否则系统判定倾角数据变化过大，返回步骤2；
步骤5、判断是否存在垂直度问题：根据倾角数据均值μ和摆动中线平均偏离阈值X进行垂直度判定；如果μ<X，则系统判定此时通信铁塔垂直度良好，返回步骤2；否则系统判定此时通信铁塔出现垂直度问题。
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