一種輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸電線路桿塔狀態(tài)檢測方法及其裝置，特別是輸電線路桿塔的偏移測量，屬于輸電設備狀態(tài)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。該輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法及其裝置，其特征在于，包括以下步驟：通過測距裝置測量數(shù)據(jù)，計算緯度、經(jīng)度、海拔的步驟，以及計算偏移量的步驟。本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，裝置小巧輕便，可以實現(xiàn)遠距離測試，為戶外作業(yè)帶來便利，操作方便，無須計算，直接顯示結(jié)果。
【專利說明】一種輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓輸電線路狀態(tài)檢測方法及其裝置，特別是輸電線路桿塔的位移測量，屬于輸電設備狀態(tài)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，高壓輸電線路采用長距離輸電，其線路和地形復雜且多變，高壓輸電線路用架線桿塔由于受到自然條件及各種地質(zhì)災害的影響，會發(fā)生多種事故，造成桿塔傾斜、桿塔移動，嚴重時會造成桿塔斷折及倒塌事故。這些事故一旦發(fā)生，勢必造成電力環(huán)網(wǎng)重大事故的發(fā)生，給國家?guī)碇卮蠼?jīng)濟損失。因此，如何判定電力桿塔是否發(fā)生傾斜或者移動有著重大意義和必要性。
[0003]在中國西部，特別是地震或者山體滑波頻發(fā)的地帶，經(jīng)常會引起線路桿塔的傾斜和偏移，因此對輸電架空線路桿塔的監(jiān)測和巡檢顯得至關(guān)重要。目前國內(nèi)外采用的各種技術(shù)如激光、遠紅外或雙軸傾斜角度傳感器僅僅實現(xiàn)對桿塔傾斜角度的測量，無法對桿塔在水平或垂直方向上偏移進行測量。但在地震、山體滑波頻發(fā)的西部山區(qū)，桿塔偏移更多的是體現(xiàn)在水平和垂直方向。因此，如何快速、有效的測量桿塔的偏移包括傾斜角和水平垂直位移量對電網(wǎng)安全有重要意義。
[0004]“桿塔位移監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法”【申請?zhí)?01110385380.1】提出采用在桿塔和基巖上分別安裝位移傳感器，實時監(jiān)控桿塔和基巖的相對位移量。雖然這種方法有一定的成效，但是依然監(jiān)測不到桿塔和基巖同時運動的這種情況；而且系統(tǒng)龐大造價高，戶外惡劣的環(huán)境影響其穩(wěn)定性，這些因素都限制了其進一步的推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述問題，經(jīng)過大量的試驗和探索，提出了一種方便、可靠、穩(wěn)定的輸電線路桿塔偏移測量方法及其裝置，為高壓線路桿塔的巡線工作提供了便利。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:
1)參數(shù)測量的步驟，通過測距裝置分別測量A和B，A即目標桿塔的位置，B即測試者的位置，測量數(shù)據(jù)包括B的lonB、LatB, HigB值，INC是測距裝置測量A點的傾斜角，VD是垂直距離，HD是水平距離，AZ是AB連線和磁北極方向順時針的夾角，a即為A-B間在緯線方向的距離，b即為A-B間在經(jīng)線方向的距離；
2)計算緯度LatA 的步驟，當 AZ>270 或 AZ〈90 度，a=HD*Cos (AZ) >0，當 270>AZ>90 度，a=HD*Cos(AZ)〈O ；
在北半球，LatA=LatB+f (a) =LatB+f ( HD*Cos(AZ))一公式(1.1)
在南半球，LatA=LatB+f (a)=LatB_f ( HD*Cos (AZ)) 一公式(I.2)
其中f(x)為緯度和距離的比值方程，即f(x)=x/lll，x單位為km，f(x)單位為度； 3)計算經(jīng)度LonA的步驟，
HD=Arccos[Sin (LatA) * Sin (LatB) + Cos (LatA) * Cos (LatB) *Cos (LonB-LonA) ] *R—公式(2 )
其中，R為地球半徑6371kM，HD是A-B水平距，單位為kM ;其他的參數(shù)單位是弧度。
[0007]根據(jù)已知量和步驟2中的LatA,可以計算出LonA ；
4)計算海拔HigA 的步驟，當 INOO 時，HigA=HigB+VD，當 INC〈0 時，HigA=HigB-VD ；
5)計算偏移量的步驟，把該桿塔的原始地理信息調(diào)出來作比較，兩次的經(jīng)緯度值代入公式(2)就能計算出目標桿塔在水平方向上的偏移量，兩次的海撥差值即為該目標桿塔在垂直方向上的偏移量。
[0008]作為優(yōu)選，所述的測距裝置為激光測距裝置。
[0009]一種基于權(quán)利要求1或2檢測方法的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，其特征是，包括激光測距裝置、手持機和GPS定位儀，所述的激光測距裝置、手持機和GPS定位儀分別為無線連接方式。
[0010]作為優(yōu)選，所述的手持機包括相互電連接的數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊、輸入模塊和中央處理模塊。
[0011]作為優(yōu)選，所述的輸入模塊為觸摸輸入模塊，所述的無線連接方式為藍牙連接。
[0012]作為優(yōu)選，所述的手持機內(nèi)預裝Android系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明采用帶天線的GPS精密定位儀，位置定位精準；2、采用激光測距的方法，可以實現(xiàn)遠距離測量，為復雜山地上的桿塔巡檢帶來了便利，極大的減輕了巡線人員的工作量；3、激光測距裝置和GPS定位儀均采用藍牙和手持機對接，測試數(shù)據(jù)通過藍牙上傳至手持機，手持機上預裝android系統(tǒng)，系統(tǒng)上運行數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件通過數(shù)學建?？梢园褩U塔測距信息和測試者GPS位置直接轉(zhuǎn)化成桿塔的偏移量，系統(tǒng)操作簡單，直觀方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施例檢測方法的示意圖。
[0015]圖2是圖1在地球經(jīng)緯度上的映射。
[0016]圖3是本發(fā)明實施例中檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]標號說明:激光測距裝置1、手持機2、數(shù)據(jù)接收模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、顯示模塊23、輸入模塊24、中央處理模塊25、GPS定位儀3、天線31、藍牙4。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]實施例一:參見圖1、2，本實施例的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法，包括以下步驟:
I)首選通過測距裝置測量數(shù)據(jù)A (1nA, LatA, HigA)是目標桿塔，B (lonB, LatB7HigB)測試者位置，INC是激光測距裝置測量A點的傾斜角，VD是垂直距離，HD是水平距離，AZ是AB連線和磁北極方向順時針的夾角，稱為方位角。圖2是圖1在地球經(jīng)緯度上的映射，因此，圖中的a即為A-B間在緯線方向的距離，b即為A-B間在經(jīng)線方向的距離。
[0020]2)計算緯度LatA的步驟，由于每條經(jīng)線都經(jīng)過球心，且都為等半徑的圓形，因此任意條經(jīng)線上每個緯度度數(shù)對應的弧長是相等的，每I度為111km，因此只要知道測試目標映射在經(jīng)線上的長度就能折算成緯度值。
[0021 ] 當AZ>270或AZ〈90度(北半球)，說明目標桿塔在測試者的高緯度方向，a=HD*Cos(AZ)>0 ；
當270>AZ>90度(北半球)，說明目標桿塔在測試者的低緯度方向，a=HD*Cos (AZ)〈O ；所以，LatA=LatB+f (a)=LatB+f ( HD*Cos(AZ)) 一公式(1.1)，其中 f (x)為緯度和距離的比值方程。
[0022]而當AZ>270或AZ〈90度(南半球)，說明目標桿塔在測試者的低緯度方向，a=HD*Cos(AZ)>0 ；
當270>AZ>90度(南半球)，說明目標桿塔在測試者的高緯度方向，a=HD*Cos (AZ)〈O ； 所以，同理可以推出南半球的公式:LatA=LatB+f (a) =LatB_f ( HD*Cos (AZ))
一公式(1.2)，其中f (X)為緯度和距離的比值方程。
[0023]3)計算經(jīng)度LonA的步驟，由于每條緯線上，相同度數(shù)對應的弧長距離是不相等的，所以經(jīng)度計算不能按照上述的方式進行。經(jīng)過反復的推理和驗證，兩點的水平距離和經(jīng)緯度的關(guān)系如下:
HD=Arccos[Sin (LatA) * Sin (LatB) + Cos (LatA) * Cos (LatB) * Cos (LonB-LonA)]*R一公式(2)
其中，R為地球半徑6371kM，HD是A-B水平距，單位為kM ;其他的參數(shù)單位是弧度。根據(jù)已知量和步驟2中的LatA,可以計算出LonA ；
4)計算海拔HigA的步驟，由圖2Ca)可以比較簡單的計算出海撥參數(shù)。
[0024]當INOO 時，HigA=HigB+VD ；
當 INCXO 時，HigA=HigB-VD ；
5)計算偏移量的步驟，目標桿塔的經(jīng)緯度和海撥值均已經(jīng)計算好，系統(tǒng)再把該桿塔的原始地理信息調(diào)出來作比較，兩次的經(jīng)緯度值代入公式(2)就能計算出目標桿塔在水平方向上的偏移量，兩次的海撥差值即為該目標桿塔在垂直方向上的偏移量。
[0025]以計算水平方向上的偏移量為例:若桿塔的原始經(jīng)緯度信息是(109.99309，39.81625)，經(jīng)過巡線員巡查后記錄的經(jīng)緯度信息是(109.99456，39.81595)，則由公式(2)可以得出水平位移是0.14千米。
[0026]實施例二:參見圖1，一種基于實施例一的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，包括激光測距裝置1、手持機2和GPS定位儀3，激光測距裝置1、手持機2和GPS定位儀3分別為藍牙4連接方式,手持機2內(nèi)預裝Android系統(tǒng)。
[0027]本實施例中的手持機2包括相互電連接的數(shù)據(jù)接收模塊21、數(shù)據(jù)存儲模塊22、顯示模塊23、輸入模塊24和中央處理模塊25，其中輸入模塊24為觸摸輸入模塊24。
[0028]實際使用過程中基于實施例二的檢測方法，首先激光測距裝置I獲取目標對象(線路桿塔)的數(shù)據(jù)信息(包括水平距離、垂直距離、方位角)，通過藍牙4傳輸?shù)绞殖謾C2 ;帶天線31的精密GPS定位儀3把測試者的地理位置信息(經(jīng)度、緯度、海撥)上傳到手持機2 ；手持機2上預裝Android系統(tǒng)，Android系統(tǒng)上運行數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件結(jié)合桿塔測距信息和測試者地理位置信息(經(jīng)度、緯度、海撥)，輸入到數(shù)學模型后轉(zhuǎn)化成桿塔的地理位置信息，手持機2再把桿塔的原始地理信息調(diào)出來和目前的測試結(jié)果對比，再把兩次經(jīng)緯度的信息換算成偏移距離。同時，方案中的結(jié)果顯示是用來顯示測量結(jié)果和操作提示；數(shù)據(jù)存儲是為了存儲測量結(jié)果，以便歷史數(shù)據(jù)的對比；觸摸輸入提供用戶更方便、快捷的操作方式。
[0029]本發(fā)明實施例采用帶天線31的GPS精密定位儀，位置定位精準；采用激光測距的方法，可以實現(xiàn)遠距離測量，為復雜山地上的桿塔巡檢帶來了便利，極大的減輕了巡線人員的工作量。
[0030]本發(fā)明實施例采用激光測距裝置I和GPS定位儀3均采用藍牙4和手持機2對接，測試數(shù)據(jù)通過藍牙4上傳至手持機2，手持機2上預裝android系統(tǒng)，系統(tǒng)上運行數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件通過構(gòu)建數(shù)學模型可以把桿塔測距信息和測試者GPS位置直接轉(zhuǎn)化成桿塔的偏移量，系統(tǒng)操作簡單，直觀方便。
[0031]目標桿塔偏移量計算時，先把用激光測量目標桿塔的水平距映射到經(jīng)緯線上，結(jié)合方位角信息計算出緯度差；再根據(jù)測試者的已知經(jīng)度、緯度值，以及兩點間水平距離和兩點分別經(jīng)度、緯度的關(guān)系即公式(2)推算目標桿塔的經(jīng)度；最后根據(jù)目標桿塔的垂直距離計算出海撥。獲得目標桿塔的經(jīng)度、緯度和海撥后，再對比桿塔的歷時數(shù)據(jù)，最后再根據(jù)公式(2)計算出水平偏移量，兩次海撥差值即為垂直偏移量。
[0032]本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)參數(shù)測量的步驟，通過測距裝置分別測量A和B，A即目標桿塔的位置，B即測試者的位置，測量數(shù)據(jù)包括B的lonB、LatB、HigB值，INC是測距裝置測量A點的傾斜角，VD是垂直距離，HD是水平距離，AZ是AB連線和磁北極方向順時針的夾角，a即為A-B間在緯線方向的距離，b即為A-B間在經(jīng)線方向的距離； 2)計算緯度LatA 的步驟，當 AZ>270 或 AZ〈90 度，a=HD*Cos (AZ) >0，當 270>AZ>90 度，a=HD*Cos(AZ)〈0 ； 在北半球，LatA=LatB+f (a) =LatB+f ( HD*Cos(AZ))一公式(1.1) 在南半球，LatA=LatB+f (a)=LatB_f ( HD*Cos (AZ)) 一公式(l.2) 其中f(x)為緯度和距離的比值方程，即f(x)=x/lll，x單位為km，f(x)單位為度； 3)計算經(jīng)度LonA的步驟，
HD=Arccos[Sin (LatA) * Sin (LatB) + Cos (LatA) * Cos (LatB) * Cos(LonB-LonA)]*R一公式(2) 其中，R為地球半徑6371kM，HD是A_B水平距，單位為kM ;其他的參數(shù)單位為弧度。 根據(jù)已知量和步驟2中的LatA,可以計算出LonA ； 4)計算海拔HigA 的步驟，當 INOO 時，HigA=HigB+VD，當 INC〈0 時，HigA=HigB_VD ； 5)計算偏移量的步驟，把該桿塔的原始地理信息調(diào)出來作比較，兩次的經(jīng)緯度值代入公式(2)就能計算出目標桿塔在水平方向上的偏移量，兩次的海撥差值即為該目標桿塔在垂直方向上的偏移量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測方法，其特征在于:所述的測距裝置為激光測距裝置。
3.一種基于權(quán)利要求1或2檢測方法的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，其特征在于:包括激光測距裝置、手持機和GPS定位儀，所述的激光測距裝置、手持機和GPS定位儀分別為無線連接方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，其特征在于:所述的手持機包括相互電連接的數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊、輸入模塊和中央處理模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，其特征在于:所述的輸入模塊為觸摸輸入模塊，所述的無線連接方式為藍牙連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸電線路桿塔位移狀態(tài)檢測裝置，其特征在于:所述的手持機內(nèi)預裝Andro i d系統(tǒng)。
【文檔編號】G01C3/00GK104501769SQ201410770282
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】李文國, 黃興 申請人:咸亨國際（杭州）電氣制造有限公司