[發(fā)明專利]一種高壓輸電塔塔架沉降位移測量方法

在審

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• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112362024A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 戴云峰;劉安宏;陳文;丁楠
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01S19/14
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙) 32304
• 代理人: 范佳晨

本發(fā)明公開了一種高壓輸電塔塔架沉降位移測量方法，針對由地面形變所導致的高壓輸電線塔形變過程中的位移監(jiān)測問題，通過構(gòu)建塔架形變模型在輸電塔塔架底座建立監(jiān)測面，使用北斗載波相位動態(tài)實時差分測量技術對輸電塔架的沉降與位移進行監(jiān)測，通過位移轉(zhuǎn)換算法實現(xiàn)經(jīng)緯度坐標向平面坐標的轉(zhuǎn)換；建立了塔桿變形模型，利用歐拉轉(zhuǎn)角與歐拉轉(zhuǎn)動矢量來描述監(jiān)測面的形變；采用概率平均分布形變數(shù)據(jù)算法，分四次構(gòu)建監(jiān)測面取平均值，解決了歐拉轉(zhuǎn)角描述不夠準確的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及一種沉降位移測量方法，尤其涉及一種高壓輸電塔塔架沉降位移測量方法。

背景技術

近年來，隨著政府不斷推進綠色能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤的就地開采與電能轉(zhuǎn)化成為煤礦發(fā)展的重要途徑，因此高壓輸電塔等大型設施不得不建設在采空區(qū)上方，給建筑安全帶來隱患。高壓輸電塔架大型化，復雜化的需求，對其變形監(jiān)測提出了新的要求。目前輸電塔架的形變監(jiān)測與預警，主要有地下地質(zhì)條件預估，有限元分析，相鄰塔架與線路受力預測等方法。

地下地質(zhì)條件預估是通過分析輸電塔下方地質(zhì)條件以及采空區(qū)位置等數(shù)據(jù)，使用地形沉降特征來預測塔架的安全性，該方法可靠性高但需要分析具體的礦區(qū)位置，考慮復雜的地質(zhì)條件，應用條件較為苛刻。

有限元分析使用某種設備獲取塔架節(jié)點的相對位置數(shù)據(jù)，通過有限元分析得到空間桿系的位置模型，進行結(jié)構(gòu)的受力分析模擬，得到安全性數(shù)據(jù)。該方法需要額外的設備掃描塔架的云點數(shù)據(jù)，由于現(xiàn)有設備的掃描范圍有限，掃描時間較長，無法對大型塔架進行實時監(jiān)測。

相鄰塔架與線路的受力分析預測需要考慮各種塔線耦合模型，且要分析輸電導線的風載荷，需要在輸電線安裝傳感器，測量方法復雜。

北斗載波相位動態(tài)實時差分是一種新型衛(wèi)星定位測量方法。它基于載波相位觀測值的實時動態(tài)差分技術，使用兩臺北斗接收機，一臺作為基準站將觀測值和測站坐標發(fā)送給流動站，一臺作為流動站接受基準站的數(shù)據(jù)同時采集北斗數(shù)據(jù)并組成差分系統(tǒng)進行解算，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，可應用于大地測量，工程控制測量和地形繪圖等諸多領域。

針對地面塌陷所導致的高壓輸電塔塔架的形變過程測量與監(jiān)測問題，研究了基于北斗載波相位動態(tài)實時差分的沉降位移測量方法；針對傳統(tǒng)的現(xiàn)場觀測測量存在步驟繁雜，無法實時監(jiān)測問題，提出了構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測北斗載波相位動態(tài)實時差分回傳數(shù)據(jù)，通過位移轉(zhuǎn)換算法實現(xiàn)經(jīng)緯度坐標向平面坐標的轉(zhuǎn)換；建立了塔桿變形模型，利用歐拉轉(zhuǎn)角與歐拉轉(zhuǎn)動矢量來描述監(jiān)測面的形變；采用概率平均分布形變數(shù)據(jù)算法，分四次構(gòu)建監(jiān)測面取平均值，解決了歐拉轉(zhuǎn)角描述不夠準確的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于北斗載波相位動態(tài)實時差分的高壓輸電塔塔架沉降位移測量方法，結(jié)合輸電塔架的監(jiān)測要求，基于北斗載波相位動態(tài)實時差分測量技術，搭建一種塔架形變模型，提出一種概率平均分布的形變數(shù)據(jù)算法，實現(xiàn)對輸電塔塔架的實施形變監(jiān)測，有效提高了數(shù)據(jù)處理速率以及形變監(jiān)測的實時性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案為：一種基于北斗載波相位動態(tài)實時差分測量技術的高壓輸電塔塔架沉降位移測量方法，包括數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)處理部分；所述的數(shù)據(jù)處理部分以數(shù)據(jù)采集部分的回傳數(shù)據(jù)作為計算的依據(jù)。

上述數(shù)據(jù)采集部分主要包括基準站和移動站，所述的基準站和移動站均為北斗接收機；基準站固定在測量區(qū)域的定點位置，移動站安裝在監(jiān)測點位置，通過北斗載波相位動態(tài)實時差分測量技術，基準站與移動站的差分系統(tǒng)進行監(jiān)測點三維定位結(jié)果的測量，得出監(jiān)測點的經(jīng)緯度坐標。

上述數(shù)據(jù)處理部分主要包括如下4個步驟：位移轉(zhuǎn)換算法部分、塔架形變模型部分、矢量轉(zhuǎn)角算法部分以及概率平均算法部分。

(1)上述位移轉(zhuǎn)換算法部分負責完成將數(shù)據(jù)采集部分測量的定位結(jié)果由經(jīng)緯度坐標轉(zhuǎn)換為當前坐標系下的平面坐標。