[發明專利]應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測系統、方法

在審

• 申請號: 202010801435.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111912382A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 蕭定輝;胡燃;卞佳音;陳建強;曾慶華;何澤斌;許宇翔;盧海;林新生;彭紅剛;曾杰中;曾志武;王牧浪
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G08C17/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測方法，其特征在于，包括步驟：

將傾角傳感器安裝于待提升輸電塔的塔頂中部，通過有線通信方式將傾角傳感器測得的xyz三個方向的加速度值傳輸至處理器，處理器計算出偏角值，并利用卡爾曼濾波算法處理偏角值數據，最后將數據由無線傳輸模塊輸出到地面控制端。

2.根據權利要求1所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測方法，其特征在于，在將傾角傳感器安裝于待提升輸電塔的塔頂中部后，對安裝后的角度作標定，設為基礎平衡角度0°。

3.根據權利要求1所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測方法，其特征在于，在待提升輸電塔的塔頂中部設有至少一個傳感器，處理器將所有傾角傳感器得出的數據取平均值用于后面的計算。

4.根據權利要求1所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測方法，其特征在于，所述的計算偏角值步驟如下：三個軸向的加速度值即物體的重力反映在每個軸上的分量，以X軸為正方向，則物體姿態的滾轉角α和俯仰角β分別為繞X軸和Y軸的旋轉角度，a_x、a_y、a_z分別代表傾角傳感器測量出的對應x、y、z軸的加速度分量，則：

測量軸Z軸正面向上，測量軸X軸是與輸電線路的方向一致,以如下公式計算得桿塔相對于絕對z軸的傾角：

通過弧度角轉換，得到桿塔偏角值。

5.根據權利要求1所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測方法，其特征在于，所述利用卡爾曼濾波算法處理偏角值數據，方法如下：實時的從傾角傳感器讀取三個軸的加速度值，并實時計算偏角值，在一個相對較短的Δt得到角值數據序列；

振動噪聲為高斯分布，用一個線性微分方程來描述，其中，狀態參量標記為X，系統參量分別標記為A、B、H，預測參量標記為Q，測量參量標記為R，實際測量結果標記為Z；

使用卡爾曼濾波對傾角值序列進行迭代，其所受到的震動噪聲干擾服從高斯分布，用線性微分方程描述；

預測傾角值，在初始狀態下計算預測值的協方差后計算當前最優值及最優值的協方差，并以此方法將所有數據迭代完畢，即得濾波后的傾角值。

6.一種應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測系統，其特征在于，包括處理器、傾角傳感器、供電系統、無線傳輸模塊，傾角傳感器安裝于待提升輸電塔的塔頂中部，傾角傳感器通過有線傳輸模塊與處理器進行通信，供電系統為監測系統各個部分進行供電，處理器內加載有權利要求1-5任一項所述卡爾曼濾波偏角監測方法的軟件模塊，處理器通過無線傳輸模塊將處理后數據發送給地面控制端。

7.根據權利要求6所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測系統，其特征在于，所述供電系統采用太陽能供電系統。

8.根據權利要求6所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測系統，其特征在于，所述無線傳輸模塊采用2.4/5.8GHz模塊。

9.根據權利要求6所述的應用于輸電塔液壓提升的卡爾曼濾波偏角監測系統，其特征在于，所述傾角傳感器通過可調式機械結構安裝于待提升輸電塔的塔頂中部，所述可調式機械結構包括多孔鋼板，多孔鋼板通過主材連接件固定在塔頂主材上，多孔鋼板之間通過螺栓螺母連接固定，連接孔位根據主材之間距離可調，傾角傳感器通過螺栓螺母鎖附在多孔鋼板上，由此將傾角傳感器固定于塔身主材上。