[发明专利]基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测系统，其特征是包括：北斗Ⅱ卫星天线、北斗Ⅱ接收机和远程网络服务器；一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测方法，其特征是按如下步骤进行：首先接收北斗Ⅱ卫星的射频载波信号，并解析出载波相位值等数据；然后将数据发送至远程网络服务器；服务器采用增强协作粒子群算法求解杆塔上基线J的姿态角数学模型，得到基线J的姿态角，从而得到杆塔的倾斜度。本发明的系统布设便捷，测量方法能准确反映杆塔整体的倾斜，测量精度高，并具有自动化和智能化特点，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及北斗导航技术、电力传输系统技术以及计算智能技术，具体的说是一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测系统及监测方法。

背景技术

长期以来，因自然因素(如地质运动、强风、暴雨等)和人为因素(如采矿、施工等)的影响，输电线路杆塔倾斜和倒塌事故频频发生，造成重大的经济损失，是电力传输系统安全的主要隐患之一。《中华人民共和国电力行业标准：架空输电线路运行规程》DL/T 741-2010中明确规定不同高度的输电线路杆塔的倾斜度应控制在相应的参数范围内，超出范围应及时告警并进行维护。因此，对输电线路杆塔的倾斜度进行精确的、自动化的、智能的监测非常重要。

目前，已有的输电线路杆塔倾斜度监测方法主要包括以下三类：

1、人工巡检。该方法耗费人力和物力，效率低；巡检间隔时间长，难以及时发现险情；缺乏自动化和智能化功能。

2、基于倾角传感器的检测。只能检测输电线路杆塔局部的角度变化，无法准确反映杆塔整体的倾斜；测量误差较大，难以达到DL/T 741-2010规程的精度要求。

3、基于GPS定位的方法。必须要建设参考站或采用CORS系统，通过参考站对输电线路杆塔上的GPS流动站进行定位，进一步计算杆塔的倾斜度。该方法建设成本较高，而且基于单点定位结果计算杆塔倾斜度存在一定的误差，特别是在杆塔底部不固定的情况下。

发明内容

本发明是为避免上述现有方法的不足，提供一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测系统及监测方法，以期能够便捷地、高精度地、自动化地监测输电线路杆塔的倾斜度，从而解决现有方法的不足，提高该领域的技术水平。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测系统的特点是包括：北斗Ⅱ卫星天线、北斗Ⅱ接收机和远程网络服务器；

所述北斗Ⅱ卫星天线包括：天线A和天线B，并放置在所述输电线路杆塔的顶端构成基线J；所述北斗Ⅱ卫星天线接收北斗Ⅱ卫星的射频载波信号，并送至所述北斗Ⅱ接收机；

所述北斗Ⅱ接收机包括：北斗板卡A、北斗板卡B和无线通信模块；所述北斗板卡A和北斗板卡B分别与所述天线A和天线B连接；所述北斗板卡A、北斗板卡B用于解析所述天线A和天线B接收到的射频载波信号，得到载波相位卫星高度角Η、卫星方位角P，并通过所述无线通信模块发送至所述远程网络服务器；

所述远程网络服务器将接收到的所述载波相位卫星高度角Η、卫星方位角P，代入杆塔上基线J的姿态角数学模型中，并采用增强协作粒子群算法进行求解，从而得到所述基线J的姿态角，进而得到所述输电线路杆塔的倾斜度。

本发明一种基于北斗Ⅱ姿态测量的输电线路杆塔倾斜度监测方法的特点是包括：

定义所述天线A和天线B之间的连线为基线J；所述基线J在水平面上的投影为J′；

定义所述基线J的航向角α是所述投影J′与正北方向之间的夹角，所述航向角α的范围为0～360度；

定义所述基线J的俯仰角β是所述基线J与所述投影J′之间的夹角，所述俯仰角β的范围为-90～+90度；