CN114955863A - 一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法及系统 - Google Patents

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梁曦匀
王世祥
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Abstract

本发明提供一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，包括周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；将每一周期时刻上吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上吊车吊臂头端与带电设备之间的间距。本发明还提供一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统。实施本发明，通过卫星定位技术实现精准测距，以防范吊车吊臂误碰带电设备，提高了测量精度。

Description

一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法及系统
技术领域
本发明涉及吊车吊装技术领域，尤其涉及一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法及系统。
背景技术
电力系统存在许多事故场景，主要是由移动物体触碰带电的电气设备导致的。尤其是，在现有的吊装施工中，用于电气设备安装、维护或检修的吊车吊臂容易发生误碰，引发安全事故，造成非常严重的后果。
在现有的防电气误碰方法中，大多数是通过吊车自身电场感应方法实现电气隔离或闭锁吊车吊臂的控制，但该方法对电场传感器具有极大的依赖性，且电场传感器在工频电场下常受到安装位置及其他非电气物体等外部干扰，使得实际感应能力弱，具有较大的局限性。
因此，亟需一种基于外部监测的防止吊车吊臂误碰带电设备的方法来保护电气安全。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法及系统，通过卫星定位技术实现精准测距，以防范吊车吊臂误碰带电设备，提高了测量精度。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，所述方法包括以下步骤：
周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
其中，所述三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的。
其中，所述吊车吊臂头端的经纬度是通过预先安装的卫星传感器与北斗卫星进行通信获得的。
其中，所述方法进一步包括：
若判定出某一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警。
本发明实施例还提供了一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，包括：
经纬度获取单元，用于周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
三维坐标修正单元，用于将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
间距测量单元，用于获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
其中，所述三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的。
其中，所述吊车吊臂头端的经纬度是通过预先安装的卫星传感器与北斗卫星进行通信获得的。
其中，还包括：
预警单元，用于若判定出某一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明基于三维位置误差修正模型，对吊车吊装作业时每一周期时刻上吊车吊臂头端的经纬度转换后的三维位置坐标值进行修正，并结合带电设备的三维位置坐标值进行计算，从而能够准确得到每一周期时刻上吊车吊臂头端与带电设备之间的间距，因此能够通过卫星定位技术实现精准测距，以防范吊车吊臂误碰带电设备，提高了测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法中一维状态下标准正态分布概率函数的曲线图；
图3为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法中二维状态下标准正态分布概率函数的曲线图；
图4为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法中三维状态下标准正态分布概率函数的曲线图；
图5为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法中吊车吊臂与电气设备进行卫星通信的应用场景图；
图6为本发明实施例提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
具体过程为，吊车吊臂会随吊车吊装作业进程进行伸缩运动变化，可通过在吊车吊臂头端安装一卫星传感器与北斗卫星进行实时通信获得相应的经纬度。此时，计算机设备通过连接该卫星传感器并进行通信，接收该卫星传感器获得的经纬度，并对经纬度进行周期性(如间隔2S一次)采集，为了后续计算方便。
步骤S2、将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
具体过程为，首先，计算机设备预先构建有经纬度转换为XYZ三维位置坐标的映射关系表，从而将每一周期时刻上吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，以便后续的距离计算。
其次，计算机设备还预先构建有三维位置误差修正模型。其中，该三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的，并通过正态分布下的高置信区域选择原理来实现的。
此时，该正态分布下的高置信区域选择原理，具体为：由于定位信号存在误差形成的模糊区域，故将模糊区域的信号点设置为误差区内的随机分布，按照标准正态分布的概率分布，以2σ区间作为高置信度区域，即超过95.44％随机点分布域作为高置信度区域。例如，如图2所示，在一维状态下，其高置信区满足：≥95.44％集合A，集合A为信号发送域，集合B为识别信号域。又如，如图3所示，在二维状态下，其高置信区满足：集合A∩集合B≥95.44％^2＝91.09％，集合A为信号发送域，集合B为识别信号域。图3中的二维平面灰色部分为二维状态下的复合区间。又如，如图4所示，在三维状态下，其高置信区满足：集合A∩集合B≥95.44％^3＝86.93％，集合A为信号发送域，集合B为识别信号域。图4中的三维立体灰色部分为三维状态下的复合区间。
在图5中，吊车吊臂与带电设备(如电力铁塔)进行卫星通信时，由于带电设备安装位置是固定的，因此利用带电设备的固定位置信息来测算当前卫星状态下的三维位置误差修正模型。
此时，在X轴上设卫星采集的电气设备位置位于(B1，B2)之间，B1、B2分别通过“正态分布下的高置信区域选择原理”确定。在实际带电设备安装位置为C时，确定正负误差则为(B1－C，B2－C)，即σ＝(B2-B1)/2。而在X轴上设卫星采集吊车吊装未作业时的吊车吊臂头端位置为(A1，A2)，A1、A2分别通过“正态分布下的高置信区域选择原理”确定。导入上述误差范围后计算出的位置正负误差为(A1－B1+C，A2－B2+C)，即σ/＝(A2-A1+B1-B2)/2。
进一步的，基于上述σ/＝(A2-A1+B1-B2)/2，构建吊车吊臂头端的X轴正态分布函数。同理，分别在Y轴及Z轴上，确定相应的σ/＝(A2-A1+B1-B2)/2，且进一步构建吊车吊臂头端的Y轴正态分布函数和Z轴正态分布函数。最后，将X轴正态分布函数、Y轴正态分布函数和Z轴正态分布函数组合成三维位置误差修正模型。
应当说明的是，带电设备安装位置C是固定的，且该安装位置是在带电之前通过临时安装卫星传感器一次获得的经纬度并基于上述映射关系表转换而成的三维位置坐标值。
最后、利用上述三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上吊车吊臂头端的三维位置坐标值进行修正。
步骤S3、获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
具体过程为，鉴于带电设备的体积大小，计算机设备对该带电设备进行等比例仿真，且基于上述带电设备的安装位置C(如带电母线的中心点，变压器的中心点等)，对应模拟仿真出该带电设备上所有结构的三维位置坐标值。
因此，在对吊车吊臂头端与带电设备之间的间距测量时，获取的带电设备的三维位置坐标值可以是某一个具体位置的三维位置坐标值，也可以时某一个区域范围内任一个点的三维位置坐标值，这样有利于安全距离预警。例如，吊车吊装作业时，带电设备为带电母线，则可选吊车吊臂距离带电母线上最近的一个点的三维位置坐标值为该带电设备的三维位置坐标值。又如，吊车吊装作业时，带电设备为带电变压器，则可选带电变压器朝向吊车吊臂的一个面，并选择该吊车吊臂头端距离该选面的垂直投影点的三维位置坐标值为该带电设备的三维位置坐标值。应当说明的是，带电设备的三维位置坐标值的选择是计算机设备基于吊车吊臂头端的当前位置，通过自动模拟仿真出来的。
通过常用的两点之间XYZ轴距离计算公式，将每一周期时刻上吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别与带电设备的三维位置坐标值进行计算，得到每一周期时刻上吊车吊臂头端与带电设备之间的间距，从而实现精准测距，提高了测量精度。
在本发明实施例中，所述方法进一步包括：若判定出某一周期时刻上吊车吊臂头端与带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警，以防范吊车吊臂误碰带电设备。应当说明的是，该安全距离阈值是根据带电设备的类型在对应电力系统中的安全设计要求进行设计的。
如图6所示，为本发明实施例中，提供的一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，包括：
经纬度获取单元110，用于周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
三维坐标修正单元120，用于将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
间距测量单元130，用于获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
其中，所述三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的。
其中，所述吊车吊臂头端的经纬度是通过预先安装的卫星传感器与北斗卫星进行通信获得的。
其中，还包括：
预警单元，用于若判定出某一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明基于三维位置误差修正模型，对吊车吊装作业时每一周期时刻上吊车吊臂头端的经纬度转换后的三维位置坐标值进行修正，并结合带电设备的三维位置坐标值进行计算，从而能够准确得到每一周期时刻上吊车吊臂头端与带电设备之间的间距，因此能够通过卫星定位技术实现精准测距，以防范吊车吊臂误碰带电设备，提高了测量精度。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
2.如权利要求1所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，其特征在于，所述三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的。
3.如权利要求1所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，其特征在于，所述吊车吊臂头端的经纬度是通过预先安装的卫星传感器与北斗卫星进行通信获得的。
4.如权利要求1所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
若判定出某一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警。
5.一种精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，其特征在于，包括：
经纬度获取单元，用于周期性获取吊车吊装作业时吊车吊臂头端的经纬度；
三维坐标修正单元，用于将每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的经纬度均转换为相应的三维位置坐标值，并基于预设的三维位置误差修正模型，对每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标值均进行修正；
间距测量单元，用于获取带电设备的三维位置坐标值，并与每一周期时刻上所述吊车吊臂头端的三维位置坐标修正值分别进行计算，得到每一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距。
6.如权利要求5所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，其特征在于，所述三维位置误差修正模型是基于标准正态分布函数构建而成的。
7.如权利要求5所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，其特征在于，所述吊车吊臂头端的经纬度是通过预先安装的卫星传感器与北斗卫星进行通信获得的。
8.如权利要求5所述的精准测量吊车吊臂与带电设备之间间距的系统，其特征在于，还包括：
预警单元，用于若判定出某一周期时刻上所述吊车吊臂头端与所述带电设备之间的间距小于预设的安全距离阈值，则进行报警。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115367644A (zh) * 2022-09-23 2022-11-22 广东师大维智信息科技有限公司 一种基于仿真的吊车监测方法及系统
CN117207202A (zh) * 2023-11-09 2023-12-12 国网山东省电力公司东营供电公司 带电作业机器人防碰撞约束控制方法、系统、终端及介质

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