[發(fā)明專利]判定塔架失穩(wěn)狀態(tài)的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112016206A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李雪峰;周琛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安凱朗電子科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于塔架狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種通過結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)據(jù)模型判定塔架失穩(wěn)狀態(tài)的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備及應(yīng)用，基于指定時(shí)間窗口獲取原始擺動角度值集合；計(jì)算單元時(shí)間擺動中心值集合；依據(jù)擺動中心值集合數(shù)據(jù)計(jì)算運(yùn)動速度變化集合；構(gòu)建結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)據(jù)模型，按照速度變化突變點(diǎn)識別，使用運(yùn)動速度變化集合進(jìn)行突變點(diǎn)識別，根據(jù)塔架運(yùn)行大數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)過濾后的數(shù)據(jù)提取和分析，分別選取同型正常塔、失穩(wěn)塔狀態(tài)進(jìn)行比對，獲得異常變動值的分布范圍；通過計(jì)算時(shí)間周期內(nèi)突變點(diǎn)數(shù)量是否超過判定閾值最終判斷穩(wěn)定狀態(tài)，超過閾值的塔架將被判定為失穩(wěn)狀態(tài)。本發(fā)明分析出塔架結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化引發(fā)的異常特征，準(zhǔn)確識別出塔架失穩(wěn)狀態(tài)的內(nèi)在安全隱患。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于塔架狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過結(jié)構(gòu)力學(xué)數(shù)據(jù)模型判定塔架失穩(wěn)狀態(tài)的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，伴隨國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，通信、電力等基礎(chǔ)行業(yè)建設(shè)了大量的各類塔架，用于承載通信設(shè)備及電力傳輸線纜等用途，如果再將電力鐵塔、其他行業(yè)的高聳塔架加入到統(tǒng)計(jì)范圍，數(shù)量更加巨大。伴隨大量塔架的部署和運(yùn)行，受時(shí)間因素、自然因素、人為因素、負(fù)載變化因素等多方面的作用及影響，塔架安全性問題日益突出，特別是在以高鐵沿線、高速沿線、人員密集區(qū)為代表的三高地區(qū)，成為了安全防范的重中之重。鑒于塔架安全保障現(xiàn)狀，管理方也開始提出了安全管理的新要求，主要包括兩個(gè)方面，一方面是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對塔架進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，將被動安全防護(hù)變?yōu)橹鲃影踩雷o(hù)；二方面是應(yīng)用技術(shù)手段，準(zhǔn)確分析、判斷出哪些塔架已經(jīng)失去穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)塔架的精準(zhǔn)整治，提前處理，避免發(fā)生事故后進(jìn)行事后處理。為了適應(yīng)和解決塔架安全防護(hù)的新要求，塔架安全檢測的判定技術(shù)也越來越被關(guān)注。近些年，相關(guān)專業(yè)人士提出了多種塔架狀態(tài)的檢測方法，方法在實(shí)施方式、運(yùn)算細(xì)節(jié)等方面各不相同，但是，方法的核心原理卻如出一轍，都是利用塔架傾斜角度是否超出正常范圍的判定方法來確定塔架狀態(tài)是否正常。目前最新方法“鐵塔狀態(tài)檢測的方法及系統(tǒng)”就是在此原理基礎(chǔ)上利用加權(quán)算法進(jìn)一步優(yōu)化而形成的，該方法“利用傾斜角度與對應(yīng)區(qū)域中的原始傾斜角度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到對應(yīng)區(qū)域的最終傾斜角度，利用環(huán)境參數(shù)構(gòu)建環(huán)境狀態(tài)空間，使每一鐵塔傾斜狀態(tài)都能基于相對應(yīng)的環(huán)境參數(shù)數(shù)值進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確判斷鐵塔所處的狀況”(摘于發(fā)明專利：鐵塔狀態(tài)檢測的方法及系統(tǒng)，發(fā)明人：劉陽，楊光，袁振江)。這種基于測量學(xué)機(jī)理與模型，獲得的塔架狀態(tài)，只能是當(dāng)下的一個(gè)塔架狀態(tài)計(jì)量值，無法精準(zhǔn)的反映出塔架本質(zhì)的工況狀態(tài)。若是人工+制度模式獲取，那就只能是一個(gè)時(shí)點(diǎn)值，其對塔架的工程防護(hù)意義極其有限。

研究發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的塔架受時(shí)間因素、自然因素、人為因素、負(fù)載變化因素、塔體本身因素等多方面的影響，這些因素的疊加導(dǎo)致塔架呈現(xiàn)出非靜止、不斷晃動的狀態(tài)，直觀的表現(xiàn)就是塔架傾斜角度在無時(shí)無刻的發(fā)生變化，而這種傾斜角度的變化范圍又同本身材質(zhì)的特性、外界風(fēng)力、外界震動、陽光的照射、溫度變化、銹蝕、連接松動、地基下陷等因素密切相關(guān)，不同的組合都會對傾斜角度的值產(chǎn)生不同的影響，所以說，塔架傾斜角度的變化只是塔架狀態(tài)的表象表現(xiàn)，尚不能完整的反映塔架結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀態(tài)。基于塔架傾斜角度超標(biāo)判定原理的現(xiàn)行方法，只能部分表現(xiàn)出塔架在某一時(shí)刻的狀態(tài)，無法判定是因?yàn)橥饨缫蛩氐淖兓瘜?dǎo)致，還是塔架本身發(fā)生了異常(變得不穩(wěn)定)導(dǎo)致，即使本發(fā)明有環(huán)境參數(shù)供參考，但是這種環(huán)境參數(shù)的組合異常的繁雜多變，為其確定有效閾值是一件不易保證精準(zhǔn)、難以驗(yàn)證的工作，所以現(xiàn)行方法難以給出塔架狀態(tài)是否穩(wěn)定的準(zhǔn)確判定。通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：通過塔架傾斜角度的變化，尚不能準(zhǔn)確的識別出塔架本身存在的安全隱患，這是當(dāng)前最主要、最困難的技術(shù)課題。

解決以上問題及缺陷的難度為：

正如前文所述，塔架是處于復(fù)雜的環(huán)境中，內(nèi)外因素都能誘發(fā)塔架狀態(tài)的變化，而在這么復(fù)雜的條件下，很難準(zhǔn)確識別出由于銹蝕、連接松動、地基下陷等因素導(dǎo)致傾斜角度超標(biāo)的情況。以測量為基礎(chǔ)的現(xiàn)有技術(shù)機(jī)理僅僅只能看到問題的表象，尚不能發(fā)現(xiàn)塔架工況狀態(tài)的本質(zhì)。所以單一使用測量為基礎(chǔ)的方法，判定出塔架結(jié)構(gòu)工作的穩(wěn)定性遭到破壞，缺乏有力的依據(jù)，判定出塔架是否是受外界因素影響、還是塔體結(jié)構(gòu)受損，僅靠傾斜角度無法計(jì)算出來，進(jìn)而反應(yīng)不出塔架的本質(zhì)狀態(tài)，但此狀態(tài)的判定卻是最需要解決的技術(shù)課題。