CN114427828A - 一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，属于电力铁塔技术领域，解决了对电力铁塔形变判断的问题，其技术方案要点是该方法是在电力铁塔塔基的四脚分别安装GNSS天线，四个天线连接同一个GNSS接收机，接收机通过收集四个天线接收的定位数据来判断铁塔的形变情况。GNSS接收机有四个RTK天线接口，在GNSS接收机内部设置有控制天线轮巡采集定位数据的工作机制模块，达到了对电力铁塔形变的判断，系统成本低，测量方式实现快速，准确；整个天线开关切换过程无需人工干涉，自动完成，操作更加安全可靠效果。
Description
技术领域
本发明涉及电力铁塔领域，特别地，涉及一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法。
背景技术
目前，公告号为CN 106679625 B的中国专利公开了一种基于北斗系统的广域范围电力铁塔高精度形变监测方法，包括以下步骤：根据北斗地基CORS网监测精度判断是否符合实时动态厘米级监测要求，若符合，则通过网络RTK虚拟参考站方法获得铁塔监测数据；否则通过双监测点基线姿态测量方法获得铁塔监测数据；对监测数据进行处理和分析，计算铁塔倾斜角度和沉降值；若铁塔倾斜角度和沉降值超出电力输电线路运行规程限度要求，确定塔位坐标，发布现场巡视维护指令；若铁塔倾斜角度、沉降值未过电力输电线路运行规程要求，则判断铁塔倾斜趋势。
上述方案基于北斗系统，并且运行复杂。对于铁搭形变参数的获取不够高效和准确，也不够节能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，具有能够完成四角铁塔形变测量，减小同步时间差，节能可靠的优势。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，包括在电力铁塔塔基的支脚部位分别安装GNSS天线，每个GNSS天线连接同一个GNSS接收机，GNSS接收机通过收集所有GNSS天线接收的定位数据来判断铁塔的形变情况，在GNSS接收机内部设置有控制天线轮巡采集定位数据的工作机制模块。
优选的，所述GNSS接收机上具有多个RTK天线接口，每个RTK天线接口对应连接每个GNSS天线。
优选的，所述GNSS接收机还连接有控制主板，工作机制模块包括数量和GNSS天线数量相同的天线开关模块，控制主板控制多个天线开关模块轮流循环工作，一个天线开关模块对应控制一个GNSS天线进行信号采集，根据GNSS天线序列号依次分别进行信号采集。
优选的，所述控制主板还连接有RTK板卡，RTK板卡接收到GNSS天线传输过来的各自的定位数据，从而根据每处各自数据来判断铁塔本身是否发生形变。
优选的，首先设置GPS定位频率为f，根据频率得到定位数据一次的周期T＝1/f；
接着默认开机为0时刻，GNSS天线的切换时序为：0-T1时间段设置天线一单个有效，T1-T2时间段天线二有效，T2-T3时间段天线三有效，T3-T4时间段天线四有效，依次类推；
在此过程中以ms级的定时器为时间计数器，配合GPS数据的接收进行数据补充和矫正切换条件，完成铁塔每个支脚部位的同步测量。
优选的，所述电力铁塔塔基的支脚部位具有四个。
优选的，所述控制主板上连接有数据传输模块，数据传输模块连接于后台服务器，后台服务器连接前端显示设备，前端显示设备用于呈现采集的数据。
优选的，所述天线开关模块包括控制信号端、晶体管开关模块、继电器模块，所述控制信号端连接于晶体管开关模块上，所述晶体管开关模块控制继电器模块的通断，继电器模块的常开开关串接在GNSS天线的传输线路上。
相比于背景技术，本发明技术效果主要体现在以下方面：
1、通过利用天线轮巡采集定位数据的方式实现对电力铁塔形变的测量，系统成本低，测量方式实现快速，准确；
2、一台GNSS接收机同时采集多个个不同点位的经纬度信息以及高程信息的目的，整个天线开关切换过程无需人工干涉，全部由CPU控制完成，操作更加安全可靠；
3、由控制主板的通用输入输出引脚直接控制晶体管，控制单个天线有效，减小同步时间差；
4、定时器和GPS接收状态共同控制天线切换条件，避免轮询次序出错。
附图说明
图1为实施例中系统结构方框图；
图2为实施例中天线开关模块电路图；
图3为实施例中GNSS接收机四天线检测设备代码流程框图；
图4为实施例中四角铁塔测量的同步方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例：
电力铁塔塔基的支脚部位的个数根据实际情况而定，一般普遍情况下具有四个。以此四个支脚部位的铁塔作为典型案例进行具体说明。基于权利要求的保护范围，我们知道，本方案基于典型案例的说明，本领域技术人员能够知晓，本方案同样适用于各种不同结构的电力铁塔，不管是四个支脚部位或其他数量的支脚部位。对于支脚部位的解释为电力铁塔下方的角落位置。
本发明提供一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，参考图1所示，对图1的解释为：天线一、天线二、天线三、天线四具体为GNSS天线。在电力铁塔塔基的支脚部位分别安装GNSS天线，每个GNSS天线连接同一个GNSS接收机，GNSS接收机通过收集所有GNSS天线接收的定位数据来判断铁塔的形变情况，在GNSS接收机内部设置有控制天线轮巡采集定位数据的工作机制模块。GNSS接收机上具有多个RTK天线接口，每个RTK天线接口对应连接每个GNSS天线。
GNSS接收机还连接有控制主板，工作机制模块包括数量和GNSS天线数量相同的天线开关模块，控制主板控制多个天线开关模块轮流循环工作，一个天线开关模块对应控制一个GNSS天线进行信号采集，根据GNSS天线序列号依次分别进行信号采集。
结合图2可见，工作机制模块的实现主要是依赖于天线开关模块。天线开关模块包括控制信号端S1-S4、晶体管开关模块、继电器模块。控制信号端连接于晶体管开关模块上，晶体管开关模块控制继电器模块的通断，继电器模块的常开开关串接在GNSS天线的传输线路上。在图2中，控制信号端S1-S4直接而由控制主板来发送命令，高电平的时候，此时可以使得晶体管开关模块导通，使得继电器模块得电动作。这样一来，根据S1-S4依次循环发送信号，实现天线依次输入信号给GNSS接收机。晶体管开关模块采用MOS管元件配合电阻实现电路偏置导通和关断，实现对继电器线圈的得电和断电控制。
控制主板还连接有RTK板卡，RTK板卡接收到GNSS天线传输过来的各自的定位数据，从而根据每处各自数据来判断铁塔本身是否发生形变。
参考图3所示，首先设备上电配置4G网络参数、采集GPS数据频率等设备参数。根据天线接收到的GPS信号，发送定位信息。形变监测过程主要通过顺时针方向，轮询切换铁塔四角的天线，从而获取四角位点GPS数据判断铁塔是否发生形变。
具体的，参考图4所示，首先设置GPS定位频率为f，根据频率得到定位数据一次的周期T＝1/f；
接着默认开机为0时刻，GNSS天线的切换时序为：0-T1时间段设置天线一单个有效，T1-T2时间段天线二有效，T2-T3时间段天线三有效，T3-T4时间段天线四有效，依次类推；
在此过程中以ms级的定时器为时间计数器，配合GPS数据的接收进行数据补充和矫正切换条件，完成铁塔每个支脚部位的同步测量。
控制主板控制天线开关模块依次切换GNSS天线一到四以实现一台GNSS接收机同时采集4个不同点位的经纬度信息以及高程信息的目的。信号接收过程中对于四个点位信息的采集由控制主板进行控制，GNSS接收机上电的同时控制主板发出控制命令，控制天线开关连接GNSS天线一，采集到定位数据后控制天线开关连接GNSS天线二，然后依次连接GNSS天线三与GNSS天线四，采集一周期后继续控制依次进行采集，以得到足够多的定位数据，使测量更加准确。
整个天线开关切换过程无需人工干涉，全部由控制主板控制完成，操作更加安全可靠。
控制主板上连接有数据传输模块，数据传输模块连接于后台服务器，后台服务器连接前端显示设备，前端显示设备用于呈现采集的数据。这样能够实现数据可视化，使得对电力铁塔的变形测量能够更加直观的观测到。
综上所述，本文提出的四角铁塔形变测量的同步方法优点：
a.由控制主板的通用输入输出引脚直接控制MOS开关控制单个天线有效，减小同步时间差。
b.定时器和GPS接收状态共同控制天线切换条件，避免轮询次序出错。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：包括在电力铁塔塔基的支脚部位分别安装GNSS天线，每个GNSS天线连接同一个GNSS接收机，GNSS接收机通过收集所有GNSS天线接收的定位数据来判断铁塔的形变情况，在GNSS接收机内部设置有控制天线轮巡采集定位数据的工作机制模块。
2.根据权利要求1所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述GNSS接收机上具有多个RTK天线接口，每个RTK天线接口对应连接每个GNSS天线。
3.根据权利要求2所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述GNSS接收机还连接有控制主板，工作机制模块包括数量和GNSS天线数量相同的天线开关模块，控制主板控制多个天线开关模块轮流循环工作，一个天线开关模块对应控制一个GNSS天线进行信号采集，根据GNSS天线序列号依次分别进行信号采集。
4.根据权利要求3所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述控制主板还连接有RTK板卡，RTK板卡接收到GNSS天线传输过来的各自的定位数据，从而根据每处各自数据来判断铁塔本身是否发生形变。
5.根据权利要求4所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：
首先设置GPS定位频率为f，根据频率得到定位数据一次的周期T＝1/f；
接着默认开机为0时刻，GNSS天线的切换时序为：0-T1时间段设置天线一单个有效，T1-T2时间段天线二有效，T2-T3时间段天线三有效，T3-T4时间段天线四有效，依次类推；
在此过程中以ms级的定时器为时间计数器，配合GPS数据的接收进行数据补充和矫正切换条件，完成铁塔每个支脚部位的同步测量。
6.根据权利要求1所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述电力铁塔塔基的支脚部位具有四个。
7.根据权利要求1所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述控制主板上连接有数据传输模块，数据传输模块连接于后台服务器，后台服务器连接前端显示设备，前端显示设备用于呈现采集的数据。
8.根据权利要求2所述的一种电力铁塔形变测量中的多天线接收机信号同步方法，其特征是：所述天线开关模块包括控制信号端、晶体管开关模块、继电器模块，所述控制信号端连接于晶体管开关模块上，所述晶体管开关模块控制继电器模块的通断，继电器模块的常开开关串接在GNSS天线的传输线路上。
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