CN112284335B - 一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及其监测方法，所述杆塔沉降倾斜监测系统包括北斗定位系统、监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站、无线通信单元、监控中心和报警单元；所述杆塔沉降倾斜监测系统根据所述监测基准站采集的坐标信息与基准坐标确定观测值的校正值，再根据所述第一监测流动站、所述第二监测流动站采集的坐标信息判断所述杆塔是否发生沉降和倾斜，并及时发出报警。本发明提供一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统和方法，能够准确计算出塔杆沉降值和倾斜角度，提高监测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及方法。
背景技术
跨地区、跨流域的输电线路在我国已普遍建立，在一些地形复杂，采空区较多的区域却很容易出现输电杆塔倾斜、沉降、位移问题，由此导致的杆塔倒伏、线路拉力与弧垂改变往往会直接影响输电线路的正常运行。大多数输电杆塔地处偏远，工作环境恶劣，可能遭受人为破坏(如盗窃电力设施等)或自然灾害的袭击(如暴风雨、覆冰等)。
为避免输电杆塔的正常运行受到影响，长期以来，电力企业对杆塔的运行维护主要依赖于人工的定期巡视和检修，但这种方法工作效率较低，维护成本较高。由于杆塔的倾斜、沉降、位移隐患是一个由量变到质变的过程，人工巡视在监测结果上存在着局限性，易造成对电力杆塔隐患的漏判。输电杆塔一直处于缺少监管维护的状态，亟需一种高精度的杆塔状态信息获取方式，对杆塔异常情况进行分析，并通过高可靠通信方式将状态信息传送至分析处理平台。随着无线通信以及北斗定位技术的日渐成熟，输电杆塔的状态监测课题获得了新的研究思路和强而有力的技术支持。
本发明提出一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，能够通过使用高精度测量天线，在已知坐标的点上安置GNSS接收机，利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线通信单元将校正值发送给流动站GNSS接收机，流动站利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行修正，消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，从而获得更高精度的测量目标值，进而更好的判断杆塔是否发生沉降和倾斜，并及时发出报警。
发明内容
本发明提供一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统和方法，能够准确计算出杆塔沉降值和倾斜角度，提高监测结果的准确性。
本发明具体为一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，所述杆塔沉降倾斜监测系统包括北斗定位系统、监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站、无线通信单元、监控中心和报警单元，所述北斗定位系统分别与所述监测基准站、所述第一监测流动站、所述第二监测流动站相连接，所述无线通信单元分别与所述监测基准站、所述第一监测流动站、所述第二监测流动站、所述监控中心相连接，所述监控中心还与所述报警单元相连接。
所述第一监测流动站、所述第二监测流动站分别安装在所述杆塔底部和所述杆塔顶部，所述监测基准站基准距离所述第一监测流动站、所述第二监测流动站相对距离小于10km。
所述第一监测流动站包括第一GNSS天线、第一GNSS接收机、第一供电模块、第一通信模块，所述第一GNSS天线与所述第一GNSS接收机、所述第一通信模块顺序连接，所述第一GNSS接收机还与所述第一供电模块相连接；
所述第二监测流动站包括第二GNSS天线、第二GNSS接收机、第二供电模块、第二通信模块，所述第二GNSS天线与所述第二GNSS接收机、所述第二通信模块顺序连接，所述第二GNSS接收机还与所述第二供电模块相连接；
所述监测基准站包括第三GNSS天线、第三GNSS接收机、第三供电模块、第三通信模块，所述第三GNSS天线与所述第三GNSS接收机、所述第三通信模块顺序连接，所述第三GNSS接收机还与所述第三供电模块相连接；
所述第一GNSS天线、所述第二GNSS天线、所述第三GNSS天线采用新型扼流圈型天线。
所述杆塔沉降倾斜监测系统根据所述监测基准站采集的坐标信息与基准坐标确定观测值的校正值，再根据所述第一监测流动站、所述第二监测流动站采集的坐标信息判断所述杆塔是否发生沉降和倾斜，并及时发出报警，具体包括以下步骤：
步骤(1)：确定监测基准站基准坐标；
步骤(2)：将所述监测基准站解算得到的位置坐标减去所述基准坐标，得到所述校正值；
步骤(3)：将所述第一监测流动站解算得到的位置坐标减去所述校正值，得到所述第一监测流动站监测点的坐标；
步骤(4)：将所述第一监测流动站监测点的坐标减去所述第一监测流动站参考坐标，得到所述第一监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；
步骤(5)：将所述第一监测流动站长期监测得到的所述偏移量绘制偏移曲线；
步骤(6)：判断所述偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，所述第一监测流动站出现偏移，进入步骤(7)；若不是，进入步骤(9)；
步骤(7)：判断所述偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，所述第一监测流动站发生位移，进入步骤(8)；若不是，进入步骤(9)；
步骤(8)：计算所述偏移量在H方向的偏移量，记为所述杆塔沉降值；
步骤(9)：所述第二监测流动站解算得到的位置坐标减去所述校正值，得到所述第二监测流动站得到监测点的坐标；
步骤(10)：将所述第二监测流动站得到监测点的坐标减去所述第二监测流动站参考坐标，得到所述第二监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；
步骤(11)：将所述第二监测流动站长期监测得到的所述偏移量绘制偏移曲线；
步骤(12)：判断所述偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，所述第二监测流动站出现偏移，进入步骤(13)；若不是，进入步骤(18)；
步骤(13)：判断所述偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，所述第二监测流动站发生位移，进入步骤(14)；若不是，进入步骤(18)；
步骤(14)：计算所述第一监测流动站监测点的坐标与所述第二监测流动站监测点的坐标H方向的差值；
步骤(15)：根据所述差值和所述杆塔长度计算出所述杆塔倾斜角度；
步骤(16)：判断所述杆塔沉降值是否大于沉降参考值，若是，控制所述报警单元发出报警；若不是，进入步骤(17)；
步骤(17)：判断所述杆塔倾斜角度是否大于倾斜角度参考值，若是，控制所述报警单元发出报警；若不是，进入步骤(18)；
步骤(18)：判断是否继续检测，若是，进入步骤(3)；若不是，结束。
与现有技术相比，有益效果是：所述杆塔沉降倾斜监测系统，通过使用高精度测量天线，在已知坐标的点上安置GNSS接收机，利用已知坐标和卫星星历计算出观测值的校正值，并通过无线通信单元将校正值发送给流动站GNSS接收机，流动站利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行修正，消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，从而获得更高精度的测量目标值，进而更好的判断杆塔是否发生沉降和倾斜。
附图说明
图1为本发明一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统的结构示意图。
图2为本发明一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统监测方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的杆塔沉降倾斜监测系统包括北斗定位系统、监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站、无线通信单元、监控中心和报警单元，北斗定位系统分别与监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站相连接，无线通信单元分别与监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站、监控中心相连接，监控中心还与报警单元相连接；第一监测流动站、第二监测流动站分别安装在杆塔底部和顶部，监测基准站基准距离第一监测流动站、第二监测流动站相对距离小于10km。
第一监测流动站包括第一GNSS天线、第一GNSS接收机、第一供电模块、第一通信模块，第一GNSS天线与第一GNSS接收机、第一通信模块顺序连接，第一GNSS接收机还与第一供电模块相连接；
第二监测流动站包括第二GNSS天线、第二GNSS接收机、第二供电模块、第二通信模块，第二GNSS天线与第二GNSS接收机、第二通信模块顺序连接，第二GNSS接收机还与第二供电模块相连接；
监测基准站包括第三GNSS天线、第三GNSS接收机、第三供电模块、第三通信模块，第三GNSS天线与第三GNSS接收机、第三通信模块顺序连接，第三GNSS接收机还与第三供电模块相连接；
第一GNSS天线、第二GNSS天线、第三GNSS天线采用新型扼流圈型天线，以抑制电磁干扰。
监测基准站基准坐标已知，或通过北斗定位系统解算出监测基准站监测数据24h后，将24h内的坐标数据取平均值，作为基准坐标。
第一监测流动站、第二监测流动站同时对北斗卫星进行连续观测，并将观测数据通过无线通信单元实时传输至监控中心。
如图2所示，本发明还提供一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：(1)：确定基准坐标；(2)：将监测基准站解算得到的位置坐标减去基准坐标，得到校正值；(3)：将第一监测流动站解算得到的位置坐标减去校正值，得到第一监测流动站监测点的坐标；(4)：将第一监测流动站监测点的坐标减去第一监测流动站参考坐标，得到第一监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；(5)：将第一监测流动站长期监测得到的偏移量绘制偏移曲线；(6)：判断偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，第一监测流动站出现偏移，进入(7)；若不是，进入(9)；(7)：判断偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，第一监测流动站发生位移，进入(8)；若不是，进入(9)；(8)：计算偏移量在H方向的偏移量，记为杆塔沉降值；(9)：第二监测流动站解算得到的位置坐标减去校正值，得到第二监测流动站得到监测点的坐标；(10)：将第二监测流动站得到监测点的坐标减去第二监测流动站参考坐标，得到第二监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；(11)：将第二监测流动站长期监测得到的偏移量绘制偏移曲线；(12)：判断偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，第二监测流动站出现偏移，进入(13)；若不是，进入(18)；(13)：判断偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，第二监测流动站发生位移，进入(14)；若不是，进入(18)；(14)：计算第一监测流动站监测点的坐标与第二监测流动站监测点的坐标H方向的差值；(15)：根据差值和杆塔长度计算出杆塔倾斜角度；(16)：判断杆塔沉降值是否大于沉降参考值，若是，报警；若不是，进入(17)；(17)：判断杆塔倾斜角度是否大于倾斜角度参考值，若是，报警；若不是，进入(18)；(18)：判断是否继续检测，若是，进入(3)；若不是，结束。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (1)
1.一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，其特征在于，所述杆塔沉降倾斜监测系统包括北斗定位系统、监测基准站、第一监测流动站、第二监测流动站、无线通信单元、监控中心和报警单元，所述北斗定位系统分别与所述监测基准站、所述第一监测流动站、所述第二监测流动站相连接，所述无线通信单元分别与所述监测基准站、所述第一监测流动站、所述第二监测流动站、所述监控中心相连接，所述监控中心还与所述报警单元相连接；所述杆塔沉降倾斜监测系统根据所述监测基准站采集的坐标信息与基准坐标确定观测值的校正值，再根据所述第一监测流动站、所述第二监测流动站采集的坐标信息判断所述杆塔是否发生沉降和倾斜，并及时发出报警；
所述第一监测流动站、所述第二监测流动站分别安装在所述杆塔底部和所述杆塔顶部，所述监测基准站距离所述第一监测流动站、所述第二监测流动站相对距离小于10 km；
所述第一监测流动站包括第一GNSS天线、第一GNSS接收机、第一供电模块、第一通信模块，所述第一GNSS天线与所述第一GNSS接收机、所述第一通信模块顺序连接，所述第一GNSS接收机还与所述第一供电模块相连接；
所述第二监测流动站包括第二GNSS天线、第二GNSS接收机、第二供电模块、第二通信模块，所述第二GNSS天线与所述第二GNSS接收机、所述第二通信模块顺序连接，所述第二GNSS接收机还与所述第二供电模块相连接；
所述监测基准站包括第三GNSS天线、第三GNSS接收机、第三供电模块、第三通信模块，所述第三GNSS天线与所述第三GNSS接收机、所述第三通信模块顺序连接，所述第三GNSS接收机还与所述第三供电模块相连接；
所述第一GNSS天线、所述第二GNSS天线、所述第三GNSS天线采用新型扼流圈型天线；
所述基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统的监测方法包括如下步骤：
步骤（1）：确定所述基准坐标；
步骤（2）：将所述监测基准站解算得到的位置坐标减去所述基准坐标，得到所述校正值；
步骤（3）：将所述第一监测流动站解算得到的位置坐标减去所述校正值，得到所述第一监测流动站监测点的坐标；
步骤（4）：将所述第一监测流动站监测点的坐标减去所述第一监测流动站参考坐标，得到所述第一监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；
步骤（5）：将所述第一监测流动站长期监测得到的所述偏移量绘制偏移曲线；
步骤（6）：判断所述偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，所述第一监测流动站出现偏移，进入步骤（7）；若不是，进入步骤（9）；
步骤（7）：判断所述偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，所述第一监测流动站发生位移，进入步骤（8）；若不是，进入步骤（9）；
步骤（8）：计算所述偏移量在H方向的偏移量，记为所述杆塔沉降值；
步骤（9）：所述第二监测流动站解算得到的位置坐标减去所述校正值，得到所述第二监测流动站得到监测点的坐标；
步骤（10）：将所述第二监测流动站得到监测点的坐标减去所述第二监测流动站参考坐标，得到所述第二监测流动站监测点的X、Y、H方向的偏移量；
步骤（11）：将所述第二监测流动站长期监测得到的所述偏移量绘制偏移曲线；
步骤（12）：判断所述偏移曲线是否持续呈单调变化的趋势，若是，所述第二监测流动站出现偏移，进入步骤（13）；若不是，进入步骤（18）；
步骤（13）：判断所述偏移量是否在X、Y方向累计发生一定的偏移，若是，所述第二监测流动站发生位移，进入步骤（14）；若不是，进入步骤（18）；
步骤（14）：计算所述第一监测流动站监测点的坐标与所述第二监测流动站监测点的坐标H方向的差值；
步骤（15）：根据所述差值和所述杆塔长度计算出所述杆塔倾斜角度；
步骤（16）：判断所述杆塔沉降值是否大于沉降参考值，若是，控制所述报警单元发出报警；若不是，进入步骤（17）；
步骤（17）：判断所述杆塔倾斜角度是否大于倾斜角度参考值，若是，控制所述报警单元发出报警；若不是，进入步骤（18）；
步骤（18）：判断是否继续检测，若是，进入步骤（3）；若不是，结束。
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