CN117906558B - 一种基于5g的架空电力线路弧垂检测装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置及控制方法，具体涉及电力设备检测技术领域，包括固定导轨、设置在固定导轨内部的移动板、设置在移动板顶部的液压缸、设置在液压伸缩杆顶部的固定顶板、设置在固定顶板顶部的滑轨和推拉气缸、设置在推拉伸缩杆的一端且外壁与滑轨滑动连接的滑板以及设置在滑板顶部的弧长检测器，所述移动板的顶部设置有中央处理器，所述中央处理器的一侧设置有遥控终端，所述固定顶板的顶部设置有保护机构；还包括振频振幅采集模块，倾斜角度采集模块。本发明可以确保在恶劣天气等外界因素影响检测精确性的情况下，保证检测装置始终保持高精确性的工作状态，提高了装置的实用性和使用价值。

Description

一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置及控制方法

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置及控制方法。

背景技术

随着国民经济的快速增长，我国对电力的需求也急剧增加，作为电网中极其重要的组成部分，电力线路运行的安全性越来越受到电力系统运行的关注。其中，电力线路的弧垂是线路设计和运行的主要指标，对于电力线路的运行安全至关重要。弧垂是指在平坦地面上，相邻两基电杆上导线悬挂高度相同时，导线最低点与两悬挂点间连线的垂直距离。由于线路运行负荷的变化，以及大气温度、风、导线覆冰等周围环境的变化，都会造成线路弧垂的变化，而过大的弧垂不但会带来安全事故的隐患，也限制了线路的输送能力，尤其是在交叉跨越和人口密集地区。因此，对电力线路弧垂的巡视和检测就显得尤为重要。

随着5G等技术不断的优化升级，无论是即将商用或生态圈的完善，都将在近年有更好地整合和应用展开，特别是物联网应用的展开在加入人工智能和5G后，包括架空电力线路弧垂检测装置会变得越发成熟，为电力线路的弧垂检测提供有力支撑，为电力线路的弧垂检测带来更加便捷精确的装置。

现有技术存在以下不足：现有的架空电力线路弧垂检测装置在大风等恶劣条件下，不能一直保持高精确性的检测状态，是因为大风等恶劣条件下，架空的电力线路会出现高频高幅度的振动，会严重影响装置的检测精准性，经常造成工作人员的误判，并且高频高幅度的振动会使装置和电力线路之间发生过多的碰撞，造成损伤，进而造成不必要的经济损失，现有的装置在使用时，需要人力对电力线路进行干预，不仅费时费力，而且伴有一定的危险性，现有的电力线路弧垂检测装置的实用性较低，使用价值也不高。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置及控制方法以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，包括固定导轨、设置在固定导轨内部的移动板、设置在移动板顶部的液压缸、与液压缸的输出轴固定连接的液压伸缩杆、设置在液压伸缩杆顶部的固定顶板、设置在固定顶板顶部的滑轨和推拉气缸、与推拉气缸的输出轴固定连接的推拉伸缩杆、设置在推拉伸缩杆的一端且外壁与滑轨滑动连接的滑板以及设置在滑板顶部的弧长检测器，所述移动板的顶部设置有中央处理器，所述中央处理器的一侧设置有遥控终端，所述固定顶板的顶部设置有保护机构；

还包括：

振频振幅采集模块，设置在弧长检测器的两侧，用于实时获取电力线路的实际振动频率和实际振动幅度，并将实时获取的电力线路实际振动频率和实际振动幅度传输至中央处理器，中央处理器对电力线路的实际振动频率和实际振动幅度分别与预设的振动频率和预设的振动幅度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数和振动幅度偏差系数；

倾斜角度采集模块，设置在固定顶板的顶部，用于实时获取弧长检测器的实际倾斜角度，并将获取的弧长检测器实际倾斜角度传输至中央处理器，中央处理器对弧长检测器的实际倾斜角度与预设的倾斜角度进行公式化分析，生成倾斜角度偏差系数；

通过中央处理器对获取的振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构的工作状态。

优选的，所述保护机构包括升降气缸、升降伸缩杆、电推杆机、第一电推杆、第二电推杆、固定块、轴承块、连接轴、连接杆和夹筒，所述升降气缸的输出轴与升降伸缩杆一端固定连接，所述升降伸缩杆的另一端与电推杆机的底部固定连接，所述电推杆机的顶部与第一电推杆的一端、第二电推杆的一端均固定连接，所述第一电推杆的另一端和第二电推杆的另一端均与固定块的顶部固定连接，所述固定块的顶部与轴承块的外壁固定连接，所述轴承块的内壁与连接轴的外壁固定连接，所述连接轴的两端均与连接杆的侧面固定连接，所述连接杆的一端与夹筒的外壁固定连接。

优选的，所述中央处理器的输出端和输入端分别与遥控终端的输入端和输出端、液压缸的输入端和输出端、推拉气缸的输入端和输出端、弧长检测器的输入端和输出端、升降气缸的输入端和输出端、电推杆机的输入端和输出端、振频振幅采集模块的输入端和输出端以及倾斜角度采集模块的输入端和输出端均电性连接。

优选的，所述振动频率偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块获取T时间内电力线路的实际振动频率和获取中央处理器在T时间内对电力线路的预设振动频率，将电力线路的预设振动频率和实际振动频率分别标定为标定为P^预和P^实 _x，x表示T时间内不同时刻电力线路实际振动频率的编号，x＝1、2、3、4、……、t，t为正整数；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动频率建立集合，并将集合标定为H，则H＝{P^实 _x}＝{P^实 ₁、P^实 ₂、P^实 ₃、P^实 ₄、……、P^实 _t}，t表示集合内电力线路实际振动频率的编号，t为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率标定为P^实 _a，a表示集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率的编号，a＝1、2、3、4、……、j，j为正整数，且j≤t；

S4、计算振动频率偏差系数，计算的表达式为：

式中，P_c为振动频率偏差系数。

优选的，所述振动幅度偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块获取T时间内电力线路的实际振动幅度和获取中央处理器在T时间内对电力线路的预设振动幅度，将电力线路的预设振动幅度和实际振动幅度分别标定为F^预和F^实 _y，y表示T时间内不同时刻电力线路实际振动幅度的编号，y＝1、2、3、4、……、m，m为正整数；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动幅度建立集合，并将集合标定为L，则L＝{F^实 _y}＝{F^实 ₁、F^实 ₂、F^实 ₃、F^实 ₄、……、F^实 _m}，m表示集合内电力线路实际振动幅度的编号，m为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度标定为F^实 _b，b表示集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度的编号，b＝1、2、3、4、……、g，g为正整数，且g≤m；

S4、计算振动幅度偏差系数，计算的表达式为：

式中，F_c为振动幅度偏差系数。

优选的，所述倾斜角度偏差系数偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过倾斜角度采集模块获取弧长检测器的实际倾斜角度和获取中央处理器在T时间内对弧长检测器的预设倾斜角度，将弧长检测器的预设倾斜角度和实际倾斜角度分别标定为θ^预和θ^实 _z，z表示T时间内不同时刻弧长检测器的实际倾斜角度的编号，z＝1、2、3、4、……、n，n为正整数；

S2、将T时间内不同时刻弧长检测器的实际倾斜角度建立集合，并将集合标定为R，则R＝{θ^实 _z}＝{θ^实 ₁、θ^实 ₂、θ^实 ₃、θ^实 ₄、……、θ^实 _n}，n表示集合内弧长检测器实际倾斜角度的编号，n为正整数；

S3、将集合内大于弧长检测器预设倾斜角度的实际倾斜角度标定为θ^实 _d，d表示集合内大于弧长检测器预设倾斜角度的实际倾斜角度的编号，d＝1、2、3、4、……、k，k为正整数，且k≤n；

S4、计算倾斜角度偏差系数，计算的表达式为：

式中，θ_c为倾斜角度偏差系数。

优选的，所述评估系数的表达公式为：

通过中央处理器进行公式化分析，依据公式：

式中，Q_pg为评估系数，r₁、r₂和r₃分别为振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数的预设比例系数，且r₁、r₂和r₃均大于0。

优选的，将预先设定的评估系数参考阈值设定为Q_pgc，其中Q_pgc>0，通过中央处理器将计算出的评估系数Q_pg和预先设定的评估系数参考阈值Q_pgc进行比对，判断出弧长检测器是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构的工作状态，具体判断如下：

当Q_pg≤Q_pgc时，生成正常信号，中央处理器接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端，不通过遥控终端进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸和电推杆机，升降气缸和电推杆机接收待机信号后，进行待机工作；

当Q_pg>Q_pgc时，生成隐患信号，中央处理器接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端，通过遥控终端进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸和电推杆机，升降气缸和电推杆机接收辅助信号后，进行辅助工作。

优选的，一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、首先通过遥控终端将工作信号传输至中央处理器，中央处理器接收工作信号后，生成检测信号和采集信号，并将检测信号传输至液压缸、推拉气缸和弧长检测器，液压缸接收检测信号后，通过液压伸缩杆控制固定顶板上升到指定位置，推拉气缸接收检测信号后，通过推拉伸缩杆控制滑板在滑轨的内侧壁进行滑动，使电力线路进入弧长检测器，弧长检测器接收检测信号后，对电力线路的弧长进行检测，通过控制移动板在固定导轨的内侧壁上进行滑动，进而控制弧长检测器对架空电力电路的弧长检测，同时，中央处理器将生成的采集信号传输至振频振幅采集模块和倾斜角度采集模块，振频振幅采集模块和倾斜角度采集模块接收采集信号后，对电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器的实际倾斜角度进行信息采集，并将采集的信息传输至中央处理器；

步骤二、中央处理器接收振频振幅采集模块和倾斜角度采集模块采集的电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器的实际倾斜角度后，分别于预设的振动频率、预设的振动幅度和预设的倾斜角度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数，中央处理器对振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构的工作状态；

步骤三、若弧长检测器不处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成隐患信号，中央处理器接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端，通过遥控终端进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸和电推杆机，升降气缸和电推杆机接收辅助信号后，进行辅助工作；若弧长检测器处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成正常信号，中央处理器接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端，不通过遥控终端进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸和电推杆机，升降气缸和电推杆机接收待机信号后，进行待机工作。

与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过设置在弧长检测器两侧的振频振幅采集模块以及设置在固定顶板顶部的倾斜角度采集模块，可以实时获取电力线路的实际振动频率和实际振动幅度以及弧长检测器的实际倾斜角度，并传输至中央处理器，通过中央处理器惊醒综合分析，可以判断弧长检测器是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，提高了装置的智能化和使用价值；

2、本发明在弧长检测器不处于精确检测电力线路弧长的工作状态时，通过中央处理器控制保护机构中的升降气缸和电推杆机进行辅助工作，将高频高幅度的电力线路进行限位，确保弧长检测器可以对电力线路的弧长进行精确的检测，提高了装置对架空电力线路弧垂检测的精确性，操作简单，节省人力，进而降低了人工成本，提高了装置的便捷性和实用性，进一步提高了装置的使用价值；

3、本发明通过设置的保护机构，在恶劣天气条件下或者其他致使电力线路发生高频高幅度振动的条件下，在确保装置检测结果的精确性的前提下，可以减少高频高幅度振动的电力线路和装置之间发生过多的碰撞，进而可以减少过多的碰撞造成装置和电力线路的损伤，避免不必要的经济损失，提高了装置的保护性能，进一步提高了装置的使用价值。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明提出的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的立体结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的滑轨、推拉气缸、弧长检测器、保护机构、振频振幅采集模块和倾斜角度采集模块安装结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的保护机构结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的连接轴、轴承块和连接杆安装结构示意图；

图5为本发明的模块示意图。

图中：1、固定导轨；2、移动板；3、中央处理器；4、遥控终端；5、液压缸；6、液压伸缩杆；7、固定顶板；8、滑轨；9、推拉气缸；10、推拉伸缩杆；11、滑板；12、弧长检测器；13、保护机构；1301、升降气缸；1302、升降伸缩杆；1303、电推杆机；1304、第一电推杆；1305、第二电推杆；1306、固定块；1307、轴承块；1308、连接轴；1309、连接杆；1310、夹筒；14、振频振幅采集模块；15、倾斜角度采集模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-4所示，一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，包括固定导轨1、设置在固定导轨1内部的移动板2、设置在移动板2顶部的液压缸5、与液压缸5的输出轴固定连接的液压伸缩杆6、设置在液压伸缩杆6顶部的固定顶板7、设置在固定顶板7顶部的滑轨8和推拉气缸9、与推拉气缸9的输出轴固定连接的推拉伸缩杆10、设置在推拉伸缩杆10的一端且外壁与滑轨8滑动连接的滑板11以及设置在滑板11顶部的弧长检测器12，移动板2的顶部设置有中央处理器3，中央处理器3的一侧设置有遥控终端4，固定顶板7的顶部设置有保护机构13；

还包括：

振频振幅采集模块14，设置在弧长检测器12的两侧，用于实时获取电力线路的实际振动频率和实际振动幅度，并将实时获取的电力线路实际振动频率和实际振动幅度传输至中央处理器3，中央处理器3对电力线路的实际振动频率和实际振动幅度分别与预设的振动频率和预设的振动幅度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数和振动幅度偏差系数；

需要说明的是，振频振幅采集模块14可以是激光测振仪或者其他能够实时获取电力线路的实际振动频率和实际振动幅度的设备，振频振幅采集模块14可根据实际需求进行选取，在此不做具体的限定；

倾斜角度采集模块15，设置在固定顶板7的顶部，用于实时获取弧长检测器12的实际倾斜角度，并将获取的弧长检测器12实际倾斜角度传输至中央处理器3，中央处理器3对弧长检测器12的实际倾斜角度与预设的倾斜角度进行公式化分析，生成倾斜角度偏差系数；

需要说明的是，倾斜角度采集模块15可以是倾斜传感器或者其他能够实时获取弧长检测器12的实际倾斜角度的设备，倾斜角度采集模块15在此不做具体的限定，可根据实际需求进行选取；

通过中央处理器3对获取的振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器12是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构13的工作状态；

需要说明的是，本装置通过检测架空电力线路的弧长，可以实时监测并反映电力线路的弧垂状态，弧长测量可用于监测电力线路的弯曲度，从而反映弧垂的变化情况，弧长测量提供了对电力线路弧垂状态的实时反馈，使得对弧垂变化的敏感监测成为可能，弧长测量技术可用于实现电力线路弧垂的动态监控，及时发现并响应弧垂变化。

本实施例中，保护机构13包括升降气缸1301、升降伸缩杆1302、电推杆机1303、第一电推杆1304、第二电推杆1305、固定块1306、轴承块1307、连接轴1308、连接杆1309和夹筒1310，升降气缸1301的输出轴与升降伸缩杆1302一端固定连接，升降伸缩杆1302的另一端与电推杆机1303的底部固定连接，电推杆机1303的顶部与第一电推杆1304的一端、第二电推杆1305的一端均固定连接，第一电推杆1304的另一端和第二电推杆1305的另一端均与固定块1306的顶部固定连接，固定块1306的顶部与轴承块1307的外壁固定连接，轴承块1307的内壁与连接轴1308的外壁固定连接，连接轴1308的两端均与连接杆1309的侧面固定连接，连接杆1309的一端与夹筒1310的外壁固定连接。

本实施例中，中央处理器3的输出端和输入端分别与遥控终端4的输入端和输出端、液压缸5的输入端和输出端、推拉气缸9的输入端和输出端、弧长检测器12的输入端和输出端、升降气缸1301的输入端和输出端、电推杆机1303的输入端和输出端、振频振幅采集模块14的输入端和输出端以及倾斜角度采集模块15的输入端和输出端均电性连接；

需要说明的是，电性连接是指通过电导材料或导电元件将电流从一个电子设备或电路的一个部分传输到另一个部分的过程，这种连接是电子设备和电路运行的关键组成部分，它确保了电子设备中电子流的有效传输和连接，电性连接可以采用导线进行连接，中央处理器3与遥控终端4、液压缸5、推拉气缸9、弧长检测器12、升降气缸1301、电推杆机1303、振频振幅采集模块14以及倾斜角度采集模块15之间电性连接的方式不做具体的限定，可根据实际需求进行选取。

由于在大风或者其他相对恶劣的天气条件下，会使架空的电力线路发生频率较高和幅度较大的振动，而强烈的振动可能导致传感器误差，使得弧长检测的测量变得不准确，振动产生的干扰可能嵌入到弧垂检测的数据中，使得对弧长的准确测量变得更加困难，并且频率较高和幅度较大的振动，会使电力线路与装置之间发生高频碰撞，会导致电力线路造成一定程度的损伤，造成不可避免的经济损失，同时，在实际检测过程中，检测装置本身也可能会出现过度的倾斜，会导致传感器受到不正常的力或角度，从而引入测量误差，也会导致检测装置的姿态变化，使得其在空间中的定位和方向信息不准确，这会影响对电力线路几何形状的理解，从而影响弧长测量的准确性，还存在诸多情况会影响检测结果，在此不做具体阐述，因此需要中央处理器3对T时间内电力线路的振动频率、振动幅度和弧长检测器12的倾斜角度进行预先阈值，生成采集信号，并将采集信号传输至振频振幅采集模块14和倾斜角度采集模块15，振频振幅采集模块14和倾斜角度采集模块15接收采集信号后，对电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器12的实际倾斜角度进行信息采集，并将采集的信息传输至中央处理器3，中央处理器3对接收的信息进行综合分析处理，判断出弧长检测器12是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构13的工作状态。

本实施例中，振动频率偏差系数是指中央处理器3在T时间内对电力线路的预设振动频率和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率之间的差异，如果差异较大，表明电力线路的振动频率过大，会导致传感器误差，使得弧长检测的测量变得不准确，振动产生的干扰可能嵌入到弧垂检测的数据中，使得对弧长的准确测量变得更加困难，因此，T时间内电力线路的预设振动频率和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率之间的差异越小的情况下，即振动频率偏差系数越小的情况下，可以保障装置对电力线路弧长检测结果的准确性，同时也可以减少电力线路与装置之间的高频碰撞，减少不必要的经济损失；

振动频率偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块14获取T时间内电力线路的实际振动频率和获取中央处理器3在T时间内对电力线路的预设振动频率，将电力线路的预设振动频率和实际振动频率分别标定为标定为P^预和P^实 _x，x表示T时间内不同时刻电力线路实际振动频率的编号，x＝1、2、3、4、……、t，t为正整数；

需要说明的是，电力线路的预设振动频率可以通过相关的工程设计参数，包括线路杆塔的高度、跨越距离、线杆的材料和形状等，这些参数可以用来估计线路的固有振动频率，或者通过进行结构动力学分析，可以模拟电力线路在不同振动频率下的响应等方式进行获取，电力线路的预设振动频率的获取方式在此不做具体的限定，可根据实际需求进行选取；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动频率建立集合，并将集合标定为H，则H＝{P^实 _x}＝{P^实 ₁、P^实 ₂、P^实 ₃、P^实 ₄、……、P^实 _t}，t表示集合内电力线路实际振动频率的编号，t为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率标定为P^实 _a，a表示集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率的编号，a＝1、2、3、4、……、j，j为正整数，且j≤t；

S4、计算振动频率偏差系数，计算的表达式为：

式中，P_c为振动频率偏差系数；

由计算的表达式可知，T时间内电力线路的预设振动频率P^预和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率P^实 _a之间的差异越小，振动频率偏差系数P_c就越小，表明电力线路的振动频率较低，可以保障装置对电力线路弧长检测结果的准确性，同时也可以减少电力线路与装置之间的高频碰撞，避免发生较大的损伤，减少不必要的经济损失。

本实施例中，振动幅度偏差系数是指中央处理器3在T时间内对电力线路的预设振动幅度和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度之间的差异，如果差异较大，表明电力线路的振动幅度过大，过大的振动幅度会导致弧长检测信号变得复杂，可能导致信号失真，这会使得对弧长的分析和解释变得更加困难，导致传感器的误差，使得弧长检测的测量变得不准确，振动引起的传感器漂移或噪声可能干扰到弧垂测量的准确性，因此，T时间内电力线路的预设振动幅度和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度之间的差异越小的情况下，即振动幅度偏差系数越小的情况下，可以保障装置对电力线路弧长检测结果的准确性，同时也可以减少电力线路与装置之间的碰撞的次数，减少不必要的经济损失，保证电力电路和装置的使用寿命；

振动幅度偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块14获取T时间内电力线路的实际振动幅度和获取中央处理器3在T时间内对电力线路的预设振动幅度，将电力线路的预设振动幅度和实际振动幅度分别标定为F^预和F^实 _y，y表示T时间内不同时刻电力线路实际振动幅度的编号，y＝1、2、3、4、……、m，m为正整数；

需要说明的是，电力线路的预设振动幅度可以根据历史经验和实测数据，可以建立经验公式或规律，以估计电力线路在特定条件下的振动幅度等方式进行获取，电力线路的预设振动幅度的获取方式在此不做具体的限定，可根据实际需求进行选取；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动幅度建立集合，并将集合标定为L，则L＝{F^实 _y}＝{F^实 ₁、F^实 ₂、F^实 ₃、F^实 ₄、……、F^实 _m}，m表示集合内电力线路实际振动幅度的编号，m为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度标定为F^实 _b，b表示集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度的编号，b＝1、2、3、4、……、g，g为正整数，且g≤m；

S4、计算振动幅度偏差系数，计算的表达式为：

式中，F_c为振动幅度偏差系数；

由计算的表达式可知，T时间内电力线路的预设振动幅度F^预和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度F^实 _b之间的差异越小，振动幅度偏差系数F_c就越小，表明电力线路的振动幅度较小，可以保障装置对电力线路弧长检测结果的准确性，同时也可以减少电力线路与装置之间的碰撞的次数，减少不必要的经济损失，保证电力电路和装置的使用寿命。

本实施例中，倾斜角度偏差系数是指中央处理器3在T时间内对弧长检测器12的预设倾斜角度和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度之间的差异，如果差异过大，表明弧长检测器12的倾斜角度过大，会导致传感器受到不正常的力或角度，从而引入测量误差，也会导致检测装置的姿态变化，使得其在空间中的定位和方向信息不准确，这会影响对电力线路几何形状的理解，从而影响弧长测量的准确性，因此，T时间内弧长检测器12的预设倾斜角度和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度之间的差异越小的情况下，即倾斜角度偏差系数越小的情况下，可以确保弧度检测器12处于正常工作的检测状态，可以保证检测结果的准确性，也可以提高信号传输的稳定性，同时可以减缓装置的磨损和延长装置的的使用寿命；

倾斜角度偏差系数偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过倾斜角度采集模块15获取弧长检测器12的实际倾斜角度和获取中央处理器3在T时间内对弧长检测器12的预设倾斜角度，将弧长检测器12的预设倾斜角度和实际倾斜角度分别标定为θ^预和θ^实 _z，z表示T时间内不同时刻弧长检测器12的实际倾斜角度的编号，z＝1、2、3、4、……、n，n为正整数；

需要说明的是，弧长检测器12的预设倾斜角度可以根据电力线路的特性、结构和要求，考虑预设的倾斜角度，设计参数中包括杆塔的倾斜、设备的安装角度等，也可以根据相关的电力工程规范和标准，可能会规定特定类型电力线路或设备的允许倾斜范围等方式进行获取，弧长检测器12的预设倾斜角度的获取方式在此不做具体的限定，可根据实际需求进行选取；

S2、将T时间内不同时刻弧长检测器12的实际倾斜角度建立集合，并将集合标定为R，则R＝{θ^实 _z}＝{θ^实 ₁、θ^实 ₂、θ^实 ₃、θ^实 ₄、……、θ^实 _n}，n表示集合内弧长检测器12实际倾斜角度的编号，n为正整数；

S3、将集合内大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度标定为θ^实 _d，d表示集合内大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度的编号，d＝1、2、3、4、……、k，k为正整数，且k≤n；

S4、计算倾斜角度偏差系数，计算的表达式为：

式中，θ_c为倾斜角度偏差系数；

由计算的表达式可知，T时间内弧长检测器12的预设倾斜角度θ^预和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度θ^实 _d之间的差异越小，倾斜角度偏差系数θ_c就越小，表明弧长检测器12的倾斜角度较小，可以确保弧度检测器12处于正常工作的检测状态，可以保证检测结果的准确性，也可以提高信号传输的稳定性，同时可以减缓装置的磨损和延长装置的使用寿命。

本实施例中，评估系数的表达公式为：

将P_c、F_c和θ_c进行无量纲化处理后，通过中央处理器3进行公式化分析，依据公式：

式中，Q_pg为评估系数，r₁、r₂和r₃分别为振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数的预设比例系数，且r₁、r₂和r₃均大于0；

由计算的表达式可知，T时间内电力线路的预设振动频率P^预和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率P^实 _a之间的差异越小、T时间内电力线路的预设振动幅度F^预和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度F^实 _b之间的差异越小以及T时间内弧长检测器12的预设倾斜角度θ^预和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度θ^实 _d之间的差异越小的情况下，即振动频率偏差系数P_c、振动幅度偏差系数F_c和倾斜角度偏差系数θ_c均越小的情况下，评估系数就越小Q_pg；

需要说明的是，无量纲化是一种将物理量表达为无量纲形式的过程，通过这种方式可以消除单位对物理问题的影响，使得问题更为简洁和通用；振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数的预设比例系数r₁、r₂和r₃是为了在实际监测中更灵活地适应不同的工况和环境变化。这些偏差系数可以根据具体情况进行调整，以提高监测系统的性能和适用性。

本实施例中，将预先设定的评估系数参考阈值设定为Q_pgc，其中Q_pgc>0，通过中央处理器3将计算出的评估系数Q_pg和预先设定的评估系数参考阈值Q_pgc进行比对，判断出弧长检测器12是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构13的工作状态，具体判断如下：

当Q_pg≤Q_pgc时，表明T时间内电力线路的预设振动频率P^预和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率P^实 _a之间的差异较小、T时间内电力线路的预设振动幅度F^预和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度F^实 _b之间的差异较小以及T时间内弧长检测器12的预设倾斜角度θ^预和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度θ^实 _d之间的差异较小，即振动频率偏差系数P_c、振动幅度偏差系数F_c和倾斜角度偏差系数θ_c均较小，弧长检测器12处于精确检测电力电路的工作状态，此时会生成正常信号，中央处理器3接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端4，不通过遥控终端4进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸1301和电推杆机1303，升降气缸1301和电推杆机1303接收待机信号后，进行待机工作；

当Q_pg>Q_pgc时，表明T时间内电力线路的预设振动频率P^预和大于电力线路预设振动频率的实际振动频率P^实 _a之间的差异较大、T时间内电力线路的预设振动幅度F^预和大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度F^实 _b之间的差异较大以及T时间内弧长检测器12的预设倾斜角度θ^预和大于弧长检测器12预设倾斜角度的实际倾斜角度θ^实 _d之间的差异较大，即振动频率偏差系数P_c、振动幅度偏差系数F_c和倾斜角度偏差系数θ_c均较大，弧长检测器12不处于精确检测电力线路弧长的工作状态，此时会生成隐患信号，中央处理器3接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端4，通过遥控终端4进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸1301和电推杆机1303，升降气缸1301和电推杆机1303接收辅助信号后，进行辅助工作，即升降气缸1301通过升降伸缩杆1302控制电推杆机1303上升到夹筒1310可以夹取电力线路的位置，电推杆机1303控制第一电推杆1304和第二电推杆1305进行伸缩，通过设置的固定块1306、轴承块1307、连接轴1308和1309连接杆，可以控制夹筒1310对电力线路进行夹取。

一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、首先通过遥控终端4将工作信号传输至中央处理器3，中央处理器3接收工作信号后，生成检测信号和采集信号，并将检测信号传输至液压缸5、推拉气缸9和弧长检测器12，液压缸5接收检测信号后，通过液压伸缩杆6控制固定顶板7上升到指定位置，推拉气缸9接收检测信号后，通过推拉伸缩杆10控制滑板11在滑轨8的内侧壁进行滑动，使电力线路进入弧长检测器12，弧长检测器12接收检测信号后，对电力线路的弧长进行检测，通过控制移动板2在固定导轨1的内侧壁上进行滑动，进而控制弧长检测器12对架空电力电路的弧长检测，同时，中央处理器3将生成的采集信号传输至振频振幅采集模块14和倾斜角度采集模块15，振频振幅采集模块14和倾斜角度采集模块15接收采集信号后，对电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器12的实际倾斜角度进行信息采集，并将采集的信息传输至中央处理器3；

步骤二、中央处理器3接收振频振幅采集模块14和倾斜角度采集模块15采集的电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器12的实际倾斜角度后，分别于预设的振动频率、预设的振动幅度和预设的倾斜角度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数，中央处理器3对振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器12是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构13的工作状态；

步骤三、若弧长检测器12不处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成隐患信号，中央处理器3接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端4，通过遥控终端4进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸1301和电推杆机1303，升降气缸1301和电推杆机1303接收辅助信号后，进行辅助工作；若弧长检测器12处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成正常信号，中央处理器3接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端4，不通过遥控终端4进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸1301和电推杆机1303，升降气缸1301和电推杆机1303接收待机信号后，进行待机工作。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的总系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个总系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，包括固定导轨(1)、设置在固定导轨(1)内部的移动板(2)、设置在移动板(2)顶部的液压缸(5)、与液压缸(5)的输出轴固定连接的液压伸缩杆(6)、设置在液压伸缩杆(6)顶部的固定顶板(7)、设置在固定顶板(7)顶部的滑轨(8)和推拉气缸(9)、与推拉气缸(9)的输出轴固定连接的推拉伸缩杆(10)、设置在推拉伸缩杆(10)的一端且外壁与滑轨(8)滑动连接的滑板(11)以及设置在滑板(11)顶部的弧长检测器(12)，其特征在于：所述移动板(2)的顶部设置有中央处理器(3)，所述中央处理器(3)的一侧设置有遥控终端(4)，所述固定顶板(7)的顶部设置有保护机构(13)；

还包括：

振频振幅采集模块(14)，设置在弧长检测器(12)的两侧，用于实时获取电力线路的实际振动频率和实际振动幅度，并将实时获取的电力线路实际振动频率和实际振动幅度传输至中央处理器(3)，中央处理器(3)对电力线路的实际振动频率和实际振动幅度分别与预设的振动频率和预设的振动幅度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数和振动幅度偏差系数；

倾斜角度采集模块(15)，设置在固定顶板(7)的顶部，用于实时获取弧长检测器(12)的实际倾斜角度，并将获取的弧长检测器(12)实际倾斜角度传输至中央处理器(3)，中央处理器(3)对弧长检测器(12)的实际倾斜角度与预设的倾斜角度进行公式化分析，生成倾斜角度偏差系数；

通过中央处理器(3)对获取的振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器(12)是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构(13)的工作状态；

所述保护机构(13)包括升降气缸(1301)、升降伸缩杆(1302)、电推杆机(1303)、第一电推杆(1304)、第二电推杆(1305)、固定块(1306)、轴承块(1307)、连接轴(1308)、连接杆(1309)和夹筒(1310)，所述升降气缸(1301)的输出轴与升降伸缩杆(1302)一端固定连接，所述升降伸缩杆(1302)的另一端与电推杆机(1303)的底部固定连接，所述电推杆机(1303)的顶部与第一电推杆(1304)的一端、第二电推杆(1305)的一端均固定连接，所述第一电推杆(1304)的另一端和第二电推杆(1305)的另一端均与固定块(1306)的顶部固定连接，所述固定块(1306)的顶部与轴承块(1307)的外壁固定连接，所述轴承块(1307)的内壁与连接轴(1308)的外壁固定连接，所述连接轴(1308)的两端均与连接杆(1309)的侧面固定连接，所述连接杆(1309)的一端与夹筒(1310)的外壁固定连接；

所述振动频率偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块(14)获取T时间内电力线路的实际振动频率和获取中央处理器(3)在T时间内对电力线路的预设振动频率，将电力线路的预设振动频率和实际振动频率分别标定为P^预和P^实 _x，x表示T时间内不同时刻电力线路实际振动频率的编号，x＝1、2、3、4、……、t，t为正整数；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动频率建立集合，并将集合标定为H，则H＝{P^实 _x}＝{P^实 ₁、P^实 ₂、P^实 ₃、P^实 ₄、……、P^实 _t}，t表示集合内电力线路实际振动频率的编号，t为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率标定为P^实 _a，a表示集合内大于电力线路预设振动频率的实际振动频率的编号，a＝1、2、3、4、……、j，j为正整数，且j≤t；

S4、计算振动频率偏差系数，计算的表达式为：

式中，P_c为振动频率偏差系数；

所述振动幅度偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过振频振幅采集模块(14)获取T时间内电力线路的实际振动幅度和获取中央处理器(3)在T时间内对电力线路的预设振动幅度，将电力线路的预设振动幅度和实际振动幅度分别标定为F^预和F^实 _y，y表示T时间内不同时刻电力线路实际振动幅度的编号，y＝1、2、3、4、……、m，m为正整数；

S2、将T时间内不同时刻电力线路的实际振动幅度建立集合，并将集合标定为L，则L＝{F^实 _y}＝{F^实 ₁、F^实 ₂、F^实 ₃、F^实 ₄、……、F^实 _m}，m表示集合内电力线路实际振动幅度的编号，m为正整数；

S3、将集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度标定为F^实 _b，b表示集合内大于电力线路预设振动幅度的实际振动幅度的编号，b＝1、2、3、4、……、g，g为正整数，且g≤m；

S4、计算振动幅度偏差系数，计算的表达式为：

式中，F_c为振动幅度偏差系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，其特征在于：所述中央处理器(3)的输出端和输入端分别与遥控终端(4)的输入端和输出端、液压缸(5)的输入端和输出端、推拉气缸(9)的输入端和输出端、弧长检测器(12)的输入端和输出端、升降气缸(1301)的输入端和输出端、电推杆机(1303)的输入端和输出端、振频振幅采集模块(14)的输入端和输出端以及倾斜角度采集模块(15)的输入端和输出端均电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，其特征在于，所述倾斜角度偏差系数的获取逻辑为：

S1、通过倾斜角度采集模块(15)获取弧长检测器(12)的实际倾斜角度和获取中央处理器(3)在T时间内对弧长检测器(12)的预设倾斜角度，将弧长检测器(12)的预设倾斜角度和实际倾斜角度分别标定为θ^预和θ^实 _z，z表示T时间内不同时刻弧长检测器(12)的实际倾斜角度的编号，z＝1、2、3、4、……、n，n为正整数；

S2、将T时间内不同时刻弧长检测器(12)的实际倾斜角度建立集合，并将集合标定为R，则R＝{θ^实z}＝{θ^实 ₁、θ^实 ₂、θ^实 ₃、θ^实 ₄、……、θ^实 _n}，n表示集合内弧长检测器(12)实际倾斜角度的编号，n为正整数；

S3、将集合内大于弧长检测器(12)预设倾斜角度的实际倾斜角度标定为θ^实 _d，d表示集合内大于弧长检测器(12)预设倾斜角度的实际倾斜角度的编号，d＝1、2、3、4、……、k，k为正整数，且k≤n；

S4、计算倾斜角度偏差系数，计算的表达式为：

式中，θ_c为倾斜角度偏差系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，其特征在于，所述评估系数的表达公式为：

通过中央处理器(3)进行公式化分析，依据公式：

式中，Q_pg为评估系数，r₁、r₂和r₃分别为振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数的预设比例系数，且r₁、r₂和r₃均大于0。

5.根据权利要求4所述的一种基于5G的架空电力线路弧垂检测装置，其特征在于，将预先设定的评估系数参考阈值设定为Q_pgc，其中Q_pgc>0，通过中央处理器(3)将计算出的评估系数Q_pg和预先设定的评估系数参考阈值Q_pgc进行比对，判断出弧长检测器(12)是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构(13)的工作状态，具体判断如下：

当Q_pg≤Q_pgc时，生成正常信号，中央处理器(3)接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端(4)，不通过遥控终端(4)进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸(1301)和电推杆机(1303)，升降气缸(1301)和电推杆机(1303)接收待机信号后，进行待机工作；

当Q_pg>Q_pgc时，生成隐患信号，中央处理器(3)接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端(4)，通过遥控终端(4)进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸(1301)和电推杆机(1303)，升降气缸(1301)和电推杆机(1303)接收辅助信号后，进行辅助工作。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的检测装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、首先通过遥控终端(4)将工作信号传输至中央处理器(3)，中央处理器(3)接收工作信号后，生成检测信号和采集信号，并将检测信号传输至液压缸(5)、推拉气缸(9)和弧长检测器(12)，液压缸(5)接收检测信号后，通过液压伸缩杆(6)控制固定顶板(7)上升到指定位置，推拉气缸(9)接收检测信号后，通过推拉伸缩杆(10)控制滑板(11)在滑轨(8)的内侧壁进行滑动，使电力线路进入弧长检测器(12)，弧长检测器(12)接收检测信号后，对电力线路的弧长进行检测，通过控制移动板(2)在固定导轨(1)的内侧壁上进行滑动，进而控制弧长检测器(12)对架空电力电路的弧长检测，同时，中央处理器(3)将生成的采集信号传输至振频振幅采集模块(14)和倾斜角度采集模块(15)，振频振幅采集模块(14)和倾斜角度采集模块(15)接收采集信号后，对电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器(12)的实际倾斜角度进行信息采集，并将采集的信息传输至中央处理器(3)；

步骤二、中央处理器(3)接收振频振幅采集模块(14)和倾斜角度采集模块(15)采集的电力线路的实际振动频率、实际振动幅度以及弧长检测器(12)的实际倾斜角度后，分别对预设的振动频率、预设的振动幅度和预设的倾斜角度进行公式化分析，生成振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数，中央处理器(3)对振动频率偏差系数、振动幅度偏差系数和倾斜角度偏差系数进行公式化分析，生成评估系数，通过评估系数与预先设定的评估系数参考阈值进行比对，判断出弧长检测器(12)是否处于精确检测电力线路弧长的工作状态，并根据比对结果控制保护机构(13)的工作状态；

步骤三、若弧长检测器(12)不处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成隐患信号，中央处理器(3)接收隐患信号后，将隐患信号传输至遥控终端(4)，通过遥控终端(4)进行隐患预警提示，同时生成辅助信号，并将辅助信号传输至升降气缸(1301)和电推杆机(1303)，升降气缸(1301)和电推杆机(1303)接收辅助信号后，进行辅助工作；若弧长检测器(12)处于精确检测电力线路弧长的工作状态，会生成正常信号，中央处理器(3)接收正常信号后，将正常信号传输至遥控终端(4)，不通过遥控终端(4)进行警示工作，同时生成待机信号，并将待机信号传输至升降气缸(1301)和电推杆机(1303)，升降气缸(1301)和电推杆机(1303)接收待机信号后，进行待机工作。