[发明专利]一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统

说明书

一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统，其特征在于：由物理测量平台、虚拟测量平台、虚实数据集成器及测量监控平台4个子系统组成，本发明提供一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统，具有以下优点：1、通过数字孪生技术能实时监测杆塔偏挠状态，对杆塔安全提供了很大保障；2、无接触式测量节省了人力物力，大幅度减提高了工作效率保障了监测施工人员的安全。

技术领域

本发明涉及输电线路杆塔挠度监测领域，特别是一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统。

背景技术

随着我国电力行业的不断壮大和电力供应的不断增加,人们对于电能质量的要求越来越高。为了满足人们日常生产、生活的需要，电力线路需要输送的电能容量越来越多，电压等级越来越高，输电距离越来越远，杆塔所承受的荷载逐渐增大。然而，对于大多数杆塔，由于受到不平衡张力作用，往往会发生一定的偏挠，杆塔挠度的监测就显得十分重要。然而，传统的杆塔挠度测量方法需要技术人员在杆塔顶端布置重锤，以重锤为基准，通过经纬仪或者全站仪测量杆塔挠度。此种方法费时费力，需要登塔操作与杆塔接触，安全系数低，测量结果误差较大。

数字孪生无接触式杆塔挠度监测系统，可以摆脱传统登塔测量方式的束缚。利用物理模型、传感器数据更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，反映相对应的杆塔的全生命周期过程。使用数字孪生技术根据物理实体构建虚拟模型，在虚拟空间中虚拟模型不断接受物理实体发送过来的实时数据，模拟物理实体的状态与性能，从而对物理实体进行分析、预测、优化和反馈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统，解决现有杆塔挠度监测过程繁琐，准确性不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于数字孪生的无接触式杆塔挠度监测系统，其特征在于：由物理测量平台、虚拟测量平台、虚实数据集成器及测量监控平台4个子系统组成，

物理测量平台利用高度传感器、距离传感器、倾角传感器、工业相机监测杆塔的实时状态，以PLC作为物理测量平台控制系统，通过预留数据接口实现远程数据传输；

虚拟测量平台包括杆塔模型、测量系统、辅助测量系统，杆塔模型由物理测量平台映射而来，通过物理测量平台与虚拟测量平台有机结合体现出数字孪生的特点；

虚实数据集成器将物理测量平台产生的实时数据进行采样储存到数据库中，数据库中的数据驱动虚拟测量平台运行；

测量监控平台由系统管理模块、测量控制模块、测量监控模块、数据管理模块组成，当杆塔挠度超过设定值后，系统自动报警，从而方便技术人员对杆塔进行检修。

优选的，所述所述虚拟测量平台数据由物理平台实际测量映射而来，在虚拟平台中对杆塔的挠度进行测量，其测量数据模型统一定义为：

DM_wl＝(DM_ls∪DM_yy) (1)

其中，DM_wl为物理平台杆塔测量过程中的数字模型，DM_ls为虚拟测量平台孪生的杆塔数字模型，DM_yy为杆塔竣工时的数字模型；

虚拟测量平台中测量系统统一定义为：

DM_ls＝{FunctionM,MInterface,MService} (2)