本方案涉及通信領域，尤其涉及一種線纜水平舞動位移檢測方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術：

在大型懸索類橋梁施工與運營過程中，大跨度主鋼纜在風雨等自然荷載作用下、車輛荷載作用下、以及結構安裝時均會產(chǎn)生水平舞動位移，這種水平舞動類似于很長的懸繩舞動，對施工人員安全、固定結構件安全均具有一定的危害性，嚴重的會導致大型事故發(fā)生。本文中，將這一類的水平舞動位移都統(tǒng)稱為線纜水平舞動位移。

為了保證工程中的生產(chǎn)或施工的安全，以及為了監(jiān)控施工進度、施工質(zhì)量的目的，需要對線纜水平舞動位移進行檢測。當前線纜水平舞動位移的檢測方案是：基于單一固定于線纜上的慣性絕對類型的加速度或速度傳感器作為測量傳感器，測量得到原始的低頻加速度信號A，對加速度信號進行一次積分得到速度信號V，對速度信號V再進行一次積分得到位移D。

在由低頻加速度信號A到位移D的二次積分過程中，每一次積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾使得，位移D的檢測結果可靠性大大降低。其中，積分涉及時域積分和頻域積分。頻域積分處理是在采樣后進行，對于周期達到十秒甚至幾十秒的超低頻信號的實時效果很差。上述這些情況導致當前線纜水平舞動位移的檢測結果精度低，實時性差。

在實現(xiàn)本方案過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術中至少存在如下問題：

現(xiàn)有的線纜水平舞動位移的檢測方案檢測結果精度低，實時性差。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本方案實施例提供了一種線纜水平舞動位移檢測方法、裝置及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術中的線纜水平舞動位移的檢測方案檢測結果精度低，實時性差的問題。

第一方面，本方案實施例提供一種線纜水平舞動位移檢測方法，應用于線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定于第一位置的第一無線傳感器、固定于第二位置的第二無線傳感器和固定于線纜中點的第三無線傳感器，所述線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置，所述方法包括：

通過所述第一無線傳感器或所述第三無線傳感器采集所述第一位置和所述線纜中點之間的距離值，記為第一距離值；

通過所述第三無線傳感器采集第一平面與水平地面之間的夾角，所述第一平面為經(jīng)過第一直線與所述第一位置和所述第二位置之間的連線的平面，所述第一直線為經(jīng)過所述線纜中點和所述連線中點的直線；

根據(jù)所述第一距離值、第二距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移，所述第二距離值為所述第一位置和所述第二位置之間的直線距離值。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，在根據(jù)所述第一距離值、第二距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移之前，所述方法還包括：

通過所述第一無線傳感器或所述第二無線傳感器采集所述第一位置和所述第二位置之間的直線距離值，即所述第二距離值。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，根據(jù)所述第一距離值、第二距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移，包括：

根據(jù)所述第一距離值和第二距離值確定第三距離值；

根據(jù)所述第三距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，設所述第三距離值為x，所述第一距離值為L，所述第二距離值為所述夾角為所述線纜的水平舞動位移為d，則第三距離值所述線纜的水平舞動位移

第二方面，本方案實施例提供一種線纜水平舞動位移檢測裝置，應用于線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定于第一位置的第一無線傳感器、固定于第二位置的第二無線傳感器和固定于線纜中點的第三無線傳感器，所述線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置，所述裝置包括：

第一采集模塊，用于通過所述第一無線傳感器或所述第三無線傳感器采集所述第一位置和所述線纜中點之間的距離值，記為第一距離值；

夾角采集模塊，用于通過所述第三無線傳感器采集第一平面與水平地面之間的夾角，所述第一平面為經(jīng)過第一直線與所述第一位置和所述第二位置之間的連線的平面，所述第一直線為經(jīng)過所述線纜中點和所述連線中點的直線；

結果確定模塊，用于根據(jù)所述第一距離值、第二距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移，所述第二距離值為所述第一位置和所述第二位置之間的直線距離值。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，所述裝置還包括：

第二采集模塊，用于通過所述第一無線傳感器或所述第二無線傳感器采集所述第一位置和所述第二位置之間的直線距離值，即所述第二距離值。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，所述結果確定模塊在用于根據(jù)所述第一距離值、第二距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移時，具體用于：

根據(jù)所述第一距離值和第二距離值確定第三距離值；

根據(jù)所述第三距離值和所述夾角，確定所述線纜的水平舞動位移。

如上所述的方面和任一可能的實現(xiàn)方式，進一步提供一種實現(xiàn)方式，設所述第三距離值為x，所述第一距離值為L，所述第二距離值為所述夾角為所述線纜的水平舞動位移為d，則第三距離值所述線纜的水平舞動位移

第三方面，本方案實施例提供一種線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，包括：

固定于第一位置的第一無線傳感器；

固定于第二位置的第二無線傳感器；

固定于線纜中點的第三無線傳感器，所述線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置；

控制器；

所述控制器包括第二方面所述的線纜水平舞動位移檢測裝置。

本發(fā)明實施例具有以下有益效果：

本發(fā)明實施例基于可靠性高、實時性強的無線測距和角度測量結果直接計算得到線纜水平舞動位移的檢測結果，計算過程中無積分運算，因此不會產(chǎn)生因積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾，因此提高了線纜水平舞動位移的檢測結果的精度，并且檢測結果的實時性強，不會因超低頻率的影響而變差。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本方案實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本方案的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測方法的流程示例圖。

圖2為線纜水平舞動位移檢測場景示例圖。

圖3為線纜水平舞動位移檢測的原理示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測裝置的功能方塊圖。

【具體實施方式】

為了更好的理解本方案的技術方案，下面結合附圖對本方案實施例進行詳細描述。

應當明確，所描述的實施例僅僅是本方案一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒痉桨钢械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本方案保護的范圍。

在本方案實施例中使用的術語是僅僅出于描述特定實施例的目的，而非旨在限制本方案。在本方案實施例和所附權利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。

應當理解，本文中使用的術語“和/或”僅僅是一種描述關聯(lián)對象的關聯(lián)關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，同時存在A和B，單獨存在B這三種情況。另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯(lián)對象是一種“或”的關系。

取決于語境，如在此所使用的詞語“如果”可以被解釋成為“在……時”或“當……時”或“響應于確定”或“響應于檢測”。類似地，取決于語境，短語“如果確定”或“如果檢測(陳述的條件或事件)”可以被解釋成為“當確定時”或“響應于確定”或“當檢測(陳述的條件或事件)時”或“響應于檢測(陳述的條件或事件)”。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種線纜水平舞動位移檢測方法，該線纜水平舞動位移檢測方法應用于線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括固定于第一位置的第一無線傳感器、固定于第二位置的第二無線傳感器和固定于線纜中點的第三無線傳感器，該線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置。

圖1為本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測方法的流程示例圖。如圖1所示，本實施例中，線纜水平舞動位移檢測方法可以包括如下步驟：

S101，通過第一無線傳感器或第三無線傳感器采集第一位置和線纜中點之間的距離值，記為第一距離值；

S102，通過第三無線傳感器采集第一平面與水平地面之間的夾角，第一平面為經(jīng)過第一直線與第一位置和第二位置之間的連線的平面，其中第一直線為經(jīng)過線纜中點和連線中點的直線；

S103，根據(jù)第一距離值、第二距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移，其中第二距離值為第一位置和第二位置之間的直線距離值。

其中，第一距離值、第二距離值和夾角都可以通過相應的無線傳感器精確地實時測量到，這些測量數(shù)據(jù)的可靠性高，實時性強。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，在根據(jù)第一距離值、第二距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移之前，所述方法還可以包括：通過第一無線傳感器或第二無線傳感器采集第一位置和第二位置之間的直線距離值，即第二距離值。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，根據(jù)第一距離值、第二距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移，可以包括：根據(jù)第一距離值和第二距離值確定第三距離值；根據(jù)第三距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，設第三距離值為x，第一距離值為L，第二距離值為所述夾角為線纜的水平舞動位移為d，則第三距離值x的計算公式如公式(1)所示：

線纜的水平舞動位移d的計算公式如公式(2)所示：

下面結合附圖對本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測方法的原理進行說明。

圖2為線纜水平舞動位移檢測場景示例圖。參見圖2，傳感器A和線纜的一端固定在固定樁a上，傳感器B和線纜的另一端固定在固定樁b上，傳感器C固定在線纜的中點。傳感器A、傳感器B、傳感器C均具有無線測距功能和無線通信功能，這樣能夠測量A、B、C任意兩點之間的空間距離。傳感器C內(nèi)部帶有傾角傳感器，能夠測量自身的線繩姿態(tài)傾角。

由于線纜會發(fā)生水平舞動，所以傳感器C并不總是在AB連線(直線)的正下方，會隨著水平舞動偏離與水平地面垂直且經(jīng)過AB連線的平面，從而產(chǎn)生相對于該平面的水平方向的位移。

圖3為線纜水平舞動位移檢測的原理示意圖。參見圖3，傳感器A與傳感器B之間的直線距離固定，為k，那么A點至AB連線中點的距離為線纜在空間的舞動即為以長度k為三角形底邊同時以AB連線為軸線的舞動。

傳感器A和傳感器C之間可以通過無線測距功能實時測量到A、C兩點之間的距離，記為L。傳感器C相對于AB連線的空間垂線距離記為x，當C點不在一個重力垂線時會產(chǎn)生一個相對于水平面的一個傾角(傾角可利用C內(nèi)部的傳感器測得)，圖3中d為水平最大舞動位移。

圖3中，A點、AB連線中點、C點三點組成一個直角三角形，且該直角三角形的兩個直角邊的邊長分別為和x，該直角三角形的斜邊邊長為L，根據(jù)勾股定理，可知：

由公式(3)可求得x的計算公式，如前述的公式(1)所示。

在AB連線中點與C點的連線(邊長為x)與邊長為d的線段組成的直角三角形中，AB連線中點與C點的連線與邊長為d的線段之間的夾角為根據(jù)余弦的定義，可知：

由公式(4)可求得d的計算公式，如前述的公式(2)所示。

例如，當k為100米，L＝60米，由公式(1)可計算出x＝33.17米，當夾角為45度時，由公式(2)可計算出d＝23.45米。

可見，線纜水平舞動位移的檢測結果是直接根據(jù)可靠性高、實時性強的無線測距和角度測量結果計算得到的，計算過程中不存在積分運算，因此不存在因積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾，從而使得線纜水平舞動位移的檢測結果的精度得以提高。并且由于計算過程中不存在頻域積分，因此不會受超低頻率的影響而使檢測結果的實時性變差。

本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測方法，基于可靠性高、實時性強的無線測距和角度測量結果直接計算得到線纜水平舞動位移的檢測結果，計算過程中無積分運算，因此不會產(chǎn)生因積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾，因此提高了線纜水平舞動位移的檢測結果的精度，并且檢測結果的實時性強，不會因超低頻率的影響而變差。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種線纜水平舞動位移檢測裝置，該線纜水平舞動位移檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)前述實施例一中線纜水平舞動位移檢測方法的各步驟。

圖4為本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測裝置的功能方塊圖。本實施例中，線纜水平舞動位移檢測裝置應用于線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括固定于第一位置的第一無線傳感器、固定于第二位置的第二無線傳感器和固定于線纜中點的第三無線傳感器，所述線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置。

如圖4所示，本實施例中，線纜水平舞動位移檢測裝置包括：

第一采集模塊410，用于通過第一無線傳感器或第三無線傳感器采集第一位置和線纜中點之間的距離值，記為第一距離值；

夾角采集模塊420，用于通過第三無線傳感器采集第一平面與水平地面之間的夾角，第一平面為經(jīng)過第一直線與第一位置和第二位置之間的連線的平面，第一直線為經(jīng)過線纜中點和連線中點的直線；

結果確定模塊430，用于根據(jù)第一距離值、第二距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移，第二距離值為第一位置和第二位置之間的直線距離值。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，所述裝置還可以包括：第二采集模塊，用于通過第一無線傳感器或第二無線傳感器采集第一位置和第二位置之間的直線距離值，即第二距離值。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，結果確定模塊430在用于根據(jù)第一距離值、第二距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移時，可以具體用于：根據(jù)第一距離值和第二距離值確定第三距離值；根據(jù)第三距離值和夾角，確定線纜的水平舞動位移。

在一個具體的實現(xiàn)過程中，設第三距離值為x，第一距離值為L，第二距離值為夾角為線纜的水平舞動位移為d，則第三距離值線纜的水平舞動位移

由于本實施例中的線纜水平舞動位移檢測裝置能夠執(zhí)行前述實施例一中的線纜水平舞動位移檢測方法，本實施例未詳細描述的部分，可參考對前述實施例一中線纜水平舞動位移檢測方法的相關說明。

本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測裝置，基于可靠性高、實時性強的無線測距和角度測量結果直接計算得到線纜水平舞動位移的檢測結果，計算過程中無積分運算，因此不會產(chǎn)生因積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾，因此提高了線纜水平舞動位移的檢測結果的精度，并且檢測結果的實時性強，不會因超低頻率的影響而變差。

實施例三

本實施例提供了一種線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

固定于第一位置的第一無線傳感器；

固定于第二位置的第二無線傳感器；

固定于線纜中點的第三無線傳感器，所述線纜的兩端分別固定在所述第一位置和所述第二位置；

控制器；

其中，控制器包括前述實施例二所述的線纜水平舞動位移檢測裝置。

本發(fā)明實施例提供的線纜水平舞動位移檢測系統(tǒng)，基于可靠性高、實時性強的無線測距和角度測量結果直接計算得到線纜水平舞動位移的檢測結果，計算過程中無積分運算，因此不會產(chǎn)生因積分造成的基線漂移和低頻噪聲積分所產(chǎn)生的干擾，因此提高了線纜水平舞動位移的檢測結果的精度，并且檢測結果的實時性強，不會因超低頻率的影響而變差。

以上所述僅為本方案的較佳實施例而已，并不用以限制本方案，凡在本方案的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本方案保護的范圍之內(nèi)。