[发明专利]一种输电塔及输电线位移耦合的分析系统及方法

说明书

本发明公开了一种输电塔及输电线位移耦合的分析系统及方法，系统包括输电塔测量靶标、输电线测量靶标、输电塔双目识别监系统、输电线双目识别系统；本发明首先在输电塔‑线的特定点位置设置好靶标，然后利用高速摄像机进行连续拍摄，并将照片通过传输导线输送到图像处理计算机中；计算机中的图像处理软件根据两个相邻靶点之间距离的变化计算出电塔‑线位移的瞬时变化，结合对输电塔和导线独立监测的数据，利用数理统计的方法分析塔‑线耦合程度。该方法有良好的操作性及稳定性，并具有高采样率、高精度、非接触及多点实时采集等优点，能够实现对电塔‑线位移有效监控，从而为研究输电塔的风致倒塌的研究提供依据，优化往后的结构设计。

技术领域

本发明属于结构健康监测技术领域，具体涉及一种利用双目视觉位移监测系统分析输电塔-输电线位移耦合的系统及方法。

背景技术

近年来，输电塔在强风作用下倒塌的事故时有发生，给人民的生命和财产造成了极大的威胁。但是由于输电塔和输电塔线在风荷载作用下的耦合作用，研究人员很难对输电塔的破坏情况进行判断，其中对于塔-线位移耦合影响，缺乏有效的监测技术也就无法提出有效的解决输电塔倒塌的措施。

由于输电塔-线结构现场环境的局限，运用传统的传感器如加速度传感器、位移传感器、激光传感器或者全球定位系统等，已经满足不了对输电塔-线结构动态位移监测的要求，因而也无法准确评估结构位移耦合程度。常规图像处理技术通过灵活组合多种图像处理算法可完成各种场景运动图像的分析和信息的提取，然而常规图像处理手段也存在的诸多问题，如参数多，难调整；步骤多，繁琐易出错；对图像质量要求高,光照、噪声对算法执行效果有直接影响等。

为了更准确、方便地分析塔-线耦合结构位移相互耦合程度，需要获得结构的动态位移或变位信息，急需另外一种高效的、实时结构动态位移及变形监测技术，以获取塔线耦合模态来分析输电塔-线位移耦合。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明利用了一种采用机器双目视觉技术的、高效的、准确的输电塔-线体系实时动态监测系统分析输电塔-线位移耦合的系统及方法。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种输电塔及输电线位移耦合的分析系统，其特征在于：包括输电塔测量靶标、输电线测量靶标、输电塔双目识别监系统、输电线双目识别系统；

所述输电塔测量靶标若干，根据需要设置在输电塔上；所述输电线测量靶标若干，根据需要设置在输电线上；

所述输电塔双目识别监系统包括两个高速摄像机，两个高速摄像机布置在输电塔下方，用于获取输电塔测量靶标的三维坐标；

所述输电线双目识别系统包括两个高速摄像机，两个高速摄像机布置在输电线下方，用于获取输电线测量靶标的三维坐标；

四个高速摄像机均与图像处理计算机通过传输导线连接，所述图像处理计算机读取所述高速摄像机拍摄得到的帧系列照片中测量靶标的三维坐标，进而计算输电塔和输电线各测点在不同测定周期内的空间位移，分析沿输电塔测点布置方向输电塔位移对输电线特定测点位移耦合度。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种输电塔及输电线位移耦合的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取实时风速风向；

步骤2：计算舞动后输电线和振动后输电塔的空间位移函数，进而计算输电塔和输电线各测点在不同测定周期内的空间位移；

步骤3：选定固定参考点，考虑沿输电塔测点布置方向输电塔位移对输电线第i测点位移耦合度，定义位移耦合系数并整理测试结果；

步骤4：分析沿输电塔测点布置方向输电塔位移对输电线特定测点位移耦合度。

本发明的优点是：