CN203325000U - 基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置。该装置包括：埋于地下的拉线盘，RFID电子标签、移动读写器和便携电脑，RFID电子标签设置在拉线盘上，移动读写器和所述便携电脑连接；移动读写器在至少三个位置上分别向RFID电子标签发射射频信号，便携电脑根据移动读写器发射的射频信号和接收到的响应信号，计算出拉线盘的中心点的实际的地理坐标。本实用新型利用RFID抗金属电子标签的良好穿透性，可以使巡测人员通过读写器方便、快捷、准确地确定拉线盘的中心点的实际地理坐标，可以使巡测人员不用人工寻找拉线棒的出土处，可以应用在拉线棒出土处埋没在树木、草丛和石堆中的等情况。

Description

基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置

技术领域

本实用新型涉及输电线路巡检技术领域，尤其涉及一种基于RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）对杆塔的拉线进行测量的装置。 

背景技术

目前，各级供电局担负着庞大的输电网络的巡检、维修任务，一个地区供电局需要巡检的供电线路可以达到100多条，需要巡检的杆塔可以达到4000多座，并且随着经济的飞速发展，各类用电也在急速上升，电网、电力设施数量将越来越庞大。为了确保供电的正常，必须提高供电线路的巡检水平与效率来适应社会发展。 

在输电线路中，拉线杆塔是靠拉线稳定的，拉线杆塔的拉线布置有多种方式，常见的有单杆四方拉线、双杆“X”拉线及转角杆顺线拉线等。各个拉线与杆塔的垂直夹角是固定和相等的，一般为30°或45°。 

在实际应用中，在山区线路由于地势起伏存在高差，拉线的位置需根据地势的起伏有时需要顺延，有时需要缩短。由于雨水、风力、泥石流等各种天气、地理原因，拉线盘和拉线棒出土处的位置有可能偏离原始设计位置，从而影响杆塔的稳定性。因此，在输电线路的日常巡检中，需要对杆塔的拉线进行检查，测量拉线盘的中心点的位置是否发生了偏移，偏移的方向信息，以及拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。 

现有技术中的一种对杆塔的拉线进行测量的方法为：在杆塔位处支起经纬仪，根据设计图纸找到拉线的方向，利用经纬仪估算出拉线棒出土处距杆 塔的距离L=H·tgβ，其中，β为拉线与地平面的夹角，H为拉线与杆塔之间的固定机构距离杆塔地平面的垂直高度。然后，巡检人员根据上述拉线的方向和距离，人工找到拉线棒出土处的位置，估算出埋在地下的拉线盘的中心点的位置，再利用经纬仪计算出拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。 

上述现有技术中的一种对杆塔的拉线进行测量的方法的缺点为：在各种实际的复杂地理环境中，拉线棒出土处有可能位于陡峭的地势处，或者埋没在树木、草丛和石堆中，巡检人员寻找拉线棒出土处比较困难，可能无法接近拉线棒出土处，可能需要砍伐大量树木才能接近拉线棒出土处。因此，拉线棒出土处的定位比较困难，也无法计算出拉线盘的中心点的位置、拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。并且通过拉线棒的出土处的位置而估算拉线盘的位置容易带来误差。 

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的装置，以实现巡检人员方便、准确地确定拉线盘的地理坐标。 

一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的装置，包括：埋于地下的拉线盘，以及RFID电子标签、移动读写器和便携电脑，所述的RFID电子标签设置在所述拉线盘上，所述移动读写器和所述便携电脑连接； 

所述的移动读写器在至少三个位置上分别向所述RFID电子标签发射射频信号，所述的便携电脑根据所述移动读写器发射的射频信号和接收到的响应信号，计算出所述至少三个位置分别和所述RFID电子标签之间的距离信息，根据所述距离信息采用三边定位法计算出所述RFID电子标签的地理坐标。 

由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例通过在拉线盘中设置RFID抗金属电子标签，利用RFID抗金属电子标签的良好的穿透性，可以使巡测人员通过读写器方便、快捷、准确地确定拉线盘的 中心点的实际地理坐标，可以使巡测人员不用人工寻找拉线棒的出土处，可以应用在拉线棒出土处位于陡峭的地势处，或者埋没在树木、草丛和石堆中的情况。 

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的方法的处理流程图； 

图2为本实用新型实施例一提供的一种三边定位法的原理示意图； 

图3为本实用新型实施例二提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的装置的具体结构图，图中，杆塔31、拉线32、埋于地下的拉线盘33，以及RFID电子标签34、移动读写器35和便携电脑36。 

具体实施方式

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。 

该实施例提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤： 

步骤11、在埋在地下的拉线盘上设置RFID电子标签。 

RFID是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式的自动识别技术，是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 

RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预。RFID系统重要的优点是非接触识别，能够适应各种恶劣环境，能穿 透雪、雾、冰、涂料、尘垢等各种物体。RFID的阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。 

超高频RFID抗金属电子标签更能够穿透金属物体，识别距离可以达到20-100米，本实用新型实施例中在拉线盘上设置的RFID电子标签即为超高频RFID抗金属电子标签。 

在拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与超高频RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和覆盖层，将超高频RFID抗金属电子标签放置于该凹槽内，上述覆盖层覆盖在凹槽的开口上，上述覆盖层为具有防水防尘性能的特质金属材料做成。 

由于上述隐形嵌入结构在结构上是属于上述拉线盘的一部分，因此，上述隐形嵌入结构中的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标与上述拉线盘的中心点之间的地理坐标之间的差值是固定。在计算出上述超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标后，就可以方便地推算出上述拉线盘的中心点的地理坐标。 

步骤12、巡检人员在GPS（Global Positioning System，全球定位系统）和电子地图导航系统的导航下，到达某个杆塔。 

本实用新型实施例中，在输电线路的巡检人员的便携电脑中存储一些线路、杆塔信息的基础数据，该基础数据包括电压等级、斜线、拉线、直位等参数。上述基础数据是为了方便巡线人员在现场对线路、杆塔进行巡检时能够随时查看这些设施的固有数据，以及杆塔的历史缺陷，以帮助巡线人员准确、快速地判断杆塔是否异常。 

在上述便携电脑中还设置有GPS和电子地图导航系统，上述便携电脑中存储有线路上各个杆塔的实际地理坐标数据，在电子地图上可以查看到所有线路与杆塔在地图上的实际地理位置。当巡线人员到达杆塔某一指定范围内 时，便携电脑能够自动地提示，并显示巡线人员到达了该杆塔。上述电子地图导航系统自动提示巡线人员在按照既定的巡线路线行走时不会忽略某些不显眼的杆塔，大大减少了漏检线路、杆塔，提高了巡检的效率。 

巡检人员在上述GPS和电子地图导航系统的导航下，到达某个待巡检的杆塔。 

步骤13、移动读写器在至少三个位置上分别向所述RFID电子标签发射射频信号，根据所述移动读写器发射的射频信号和接收到的响应信号，计算出所述至少三个位置分别和所述RFID电子标签之间的距离信息。 

上述便携电脑和上述超高频RFID抗金属电子标签的读写器有线或者无线连接，该读写器包括天线，耦合元件和芯片，可以读取上述超高频RFID抗金属电子标签中存储的信息或者向上述超高频RFID抗金属电子标签中写入信息。 

本实用新型实施例利用上述读写器，采用三边定位法计算出上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的实际地理坐标。上述三边定位法的原理示意图如图2所示，该原理包括：分别以已知位置的3个点为圆心，以上述3个点到待测点的距离为半径作圆，所得的3个圆的交点即为上述待测点。 

在本实用新型实施例中，上述图2所示的3个圆的交点D即为上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的实际位置，上述图2所示的已知位置的3个点A、B、C为巡检人员在拉线范围附近选取的人容易进入的3个地点。 

因此，在本实用新型实施例中，巡检人员到达某个待巡检的杆塔后，首先在拉线范围附近选取的人容易进入的3个地点A、B、C，通过GPS获取上述A、B、C在杆塔地平面的地理坐标分别为：（x₁，y₁），（x₂，y₂），（x₃，y₃）。 

巡检人员在地点A开启读写器，该读写器发射的射频信号被上述凹槽中放 置的超高频RFID抗金属电子标签接收后，上述超高频RFID抗金属电子标签将向上述读写器返回响应信号，该响应信号中携带上述超高频RFID抗金属电子标签的标签标识、原始设计地理坐标和上次巡检的地理坐标信息。 

步骤14、便携电脑采用三边定位法计算出上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的实际地理坐标。 

上述便携电脑获取上述射频信号的发射时间和上述响应信号的接收时间之间的时间差值，将该时间差值乘以光速得到地点A与超高频RFID抗金属电子标签的放置位置D之间的距离d₁。巡检人员依次在地点B、C按照上述处理过程，计算出B与D之间的距离d₂，C与D之间的距离d₃。 

设上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标为D（x，y），则上述便携电脑计算D的地理坐标可以通过下列方程中的任意两个进行求解： 

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝d₁ ²

(x-x₂)²+(y-y₂)²＝d₂ ²

(x-x₃)²+(y-y₃)²＝d₃ ²

上述读写器可以将上述超高频RFID抗金属电子标签的最新的地理坐标写入到上述超高频RFID抗金属电子标签中。 

步骤15、根据超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标和固定的坐标差值计算出拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标，将该当前的实际地理坐标与原始设计地理坐标进行比较，确定拉线盘的偏移信息。 

设上述凹槽中放置的超高频RFID抗金属电子标签的地理坐标与上述拉线盘的中心点之间的坐标差值为（Δx，Δy），上述Δx，Δy是固定不变的。于是，上述便携电脑计算上述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F（x₄，y₄）的计算公式如下： 

x₄＝x+Δx 

y₄＝y+Δy 

上述便携电脑中的存储器将所述拉线盘的中心点F的原始设计地理坐标，以及每次巡检计算得到的实际地理坐标都进行存储。 

上述便携电脑将所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标与所述原始设计地理坐标进行比较，根据比较结果获取所述拉线盘是否发生了偏移的信息，以及偏移的方向信息； 

将所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标与所述拉线盘的中心点F的之前测量得到的实际地理坐标进行比较，根据比较结果获取所述拉线盘的偏移的轨迹、速度信息。 

进一步地，上述便携电脑通过GPS获取上述杆塔入地点的地理坐标E（x₅，y₅），根据上述拉线盘的中心点F的地理坐标F（x₄，y₄）和杆塔入地点的坐标E（x₅，y₅），可以计算出上述拉线盘的中心点F与和杆塔入地点的坐标E之间的水平距离a，再测量出拉线与杆塔之间的固定机构（通常为拉线抱箍）与地面的垂直距离h。 

然后，根据上述F（x₄，y₄）、E（x₅，y₅）、a和h通过设定的计算公式，可以计算出拉线的长度和拉线与杆塔的垂直夹角等数据。比如，一种拉线长度L的计算公式为：L=0.72(a+h)。 

实施例二 

该实施例提供的一种基于RFID对杆塔的拉线进行测量的装置的具体结构如图3所示，包括：杆塔31、拉线32、埋于地下的拉线盘33，以及RFID电子标签34、移动读写器35和便携电脑36， 

所述的RFID电子标签，设置在所述拉线盘上，用于接收到所述移动读写 器发射的射频信号后，向所述移动读写器返回响应信号； 

所述的移动读写器，用于在至少三个位置上分别向所述RFID电子标签发射射频信号，接收所述RFID电子标签返回的响应信号； 

所述的便携电脑，用于根据所述移动读写器发射的射频信号和接收到的响应信号，计算出所述至少三个位置分别和所述RFID电子标签之间的距离信息； 

根据所述至少三个位置分别和所述RFID电子标签之间的距离信息，采用三边定位法计算出所述RFID电子标签的地理坐标。 

具体的，在所述拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与RFID抗金属电子标签的形状相适应的凹槽和能够防水防尘的覆盖层，将所述RFID抗金属电子标签放置于所述凹槽内，所述覆盖层覆盖在所述凹槽的开口上。 

具体的，所述的移动读写器，具体用于在巡检人员在杆塔的拉线范围内选取3个地点A、B、C后，分别在所述地点A、B、C上向所述RFID抗金属电子标签发射射频信号，并分别接收到所述RFID抗金属电子标签返回的所述各个射频信号的响应信号； 

所述的便携电脑，具体用于获取所述各个射频信号的发射时间和对应的响应信号的接收时间之间的时间差值，将该时间差值乘以光速分别得到地点A与所述RFID抗金属电子标签的放置位置D之间的距离d₁、地点B与所述RFID抗金属电子标签的放置位置D之间的距离d₂、地点C与所述RFID抗金属电子标签的放置位置D之间的距离d₃。 

具体的，所述的便携电脑，具体用于通过定位系统获取所述A、B、C在杆塔地平面的地理坐标分别为：（x₁，y₁），（x₂，y₂），（x₃，y₃）； 

设所述RFID抗金属电子标签的地理坐标为D（x，y），则D的地理坐标可以通过下列方程中的任意两个进行求解； 

(x-x₁)²+(y-y₁)²＝d₁ ²

(x-x₂)²+(y-y₂)²＝d₂ ²

(x-x₃)²+(y-y₃)²＝d₃ ²

设所述RFID抗金属电子标签的地理坐标与所述拉线盘的中心点之间的坐标差值为（Δx，Δy），则所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标F（x₄，y₄）的计算公式如下： 

x₄＝x+Δx 

y₄＝y+Δy 

具体的，所述的便携电脑，具体用于将所述拉线盘的中心点F的原始设计地理坐标，以及每次巡检计算得到的实际地理坐标都进行存储； 

将所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标与所述原始设计地理坐标进行比较，根据比较结果获取所述拉线盘是否发生了偏移的信息，以及偏移的方向信息； 

将所述拉线盘的中心点F的当前的实际地理坐标与所述拉线盘的中心点F的之前测量得到的实际地理坐标进行比较，根据比较结果获取所述拉线盘的偏移的轨迹、速度信息。 

用本实用新型实施例的装置进行基于RFID对杆塔的拉线进行测量的具体过程与前述方法实施例类似，此处不再赘述。 

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。 

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的设备中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的设备中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的 一个或多个设备中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。 

综上所述，本实用新型实施例通过在拉线盘中设置RFID抗金属电子标签，利用RFID抗金属电子标签的良好的穿透性，可以使巡测人员通过读写器方便、快捷、准确地确定拉线盘的中心点的实际地理坐标。 

本实用新型实施例可以使巡测人员不用人工寻找拉线棒的出土处，即使在拉线棒出土处位于陡峭的地势处，或者埋没在树木、草丛和石堆中的情况下，巡测人员可以不用接近拉线棒的出土处，而是通过读写器远距离地确定拉线盘的中心点的实际地理坐标。 

本实用新型实施例通过便携电脑和读写器配合，直接准确计算出拉线盘的中心点的实际地理坐标，克服了现有技术通过拉线棒的出土处的地理坐标而估算拉线盘的地理坐标所带来的误差。 

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。 

Claims (7)

1.一种基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，包括：埋于地下的拉线盘，以及射频识别RFID电子标签、移动读写器和便携电脑，所述的RFID电子标签设置在所述拉线盘上，所述移动读写器和所述便携电脑连接； 

所述的移动读写器在至少三个位置上分别向所述RFID电子标签发射射频信号，所述的便携电脑根据所述移动读写器发射的射频信号和接收到的响应信号，计算出所述至少三个位置分别和所述RFID电子标签之间的距离信息，根据所述距离信息采用三边定位法计算出所述RFID电子标签的地理坐标。 

2.根据权利要求1所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，在所述拉线盘的金属表面上设置隐形嵌入结构，该隐形嵌入结构包括与RFID电子标签的形状相适应的凹槽和能够防水防尘的覆盖层，将所述RFID电子标签放置于所述凹槽内，所述覆盖层覆盖在所述凹槽的开口上。 

3.根据权利要求2所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，所述的RFID电子标签包括RFID抗金属电子标签。 

4.根据权利要求2所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，所述的移动读写器包括天线，耦合元件和芯片。 

5.根据权利要求1所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，所述的便携电脑包括全球定位系统。 

6.根据权利要求1所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，所述的便携电脑包括电子导航系统。 

7.根据权利要求1所述的基于射频识别对杆塔的拉线进行测量的装置，其特征在于，所述的便携电脑包括存储器，该存储器将所述拉线盘的中心点的原始设计地理坐标，以及每次巡检计算得到的实际地理坐标都进行存储。 

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