基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及输电线路检测领域，尤其涉及一种基于优化后的光幕传感器的输电线 路舞动轨迹测量方法。
【背景技术】
[0002] 输电线路舞动是指在外界非平衡应力的作用下，输电线路产生低频率、大幅度的 振动现象。当室外的输电线路发生舞动时，经常会造成输电杆塔上的金具损毁、输电线路相 间闪络等事故，严重时输电线路的舞动会造成输电杆塔倒塌等大型事故。因此，对输电线路 舞动进行监测具有重要的实用价值与经济意义。
[0003] 目前，输电线路舞动的监测主要利用加速度传感器系统以及摄像头配合数字图像 处理系统，或者利用光幕传感器。
[0004] 加速度传感器系统是将加速度传感器附在输电线路表面，当输电线路发生舞动 时，加速度传感器将加速度信息通过以太网发送给计算机系统，计算机对加速度信息进行 积分获得输电线路的舞动信息，这种方法在积分的过程中受初值的干扰较大，且加速度传 感器易受输电线路的干扰，准确性较差。
[0005] 摄像头与数字图像处理系统的配合是将摄像头安装在输电线路杆塔上，将拍得的 输电线路舞动照片通过无线传输系统发送到计算机并利用数字图像处理系统进行处理，从 而得到输电线路的舞动轨迹。这种方法只能实现定性监测且准确度较低。
[0006] 在应用光幕传感器进行输电线路舞动轨迹信号采集时，由于在测量线路舞动轨迹 时需要获得输电线路的二维舞动轨迹，因此光幕传感器内部光电开关需要在纵向和横向都 进行布置，当输电线路出现在某一位置时，光幕传感器内部横向和纵向设置的光电开关同 时输出信号即可获得输电线路的当前位置。在通常情况下，为了加工与制造方便，光幕传感 器内部设置的光电开关的发射器都均匀分布在光幕传感器壳体内，但是针对于输电线路舞 动时波峰波谷位置速度小，波腹位置速度快的实际情况，当光幕传感器壳体内设置的光电 开关数量较少并均匀分布时，光幕传感器在舞动波峰波谷时会遗失很多位置信息，进而会 极大地影响测量精度。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，能够利 用光幕传感器实现高灵敏度的室外输电线路舞动轨迹测量，具有测量精度高的优点，同时 还能保证输电线路舞动轨迹测量的连续性与完整性。
[0008] 本发明采用下述技术方案：
[0009] 一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，依次包括以下步骤：
[0010] A :利用光幕传感器中设置的横向光电开关和纵向光电开关米集输电线路舞动时 的运动轨迹；
[0011] B:当输电线路在舞动过程中切割到纵坐标为0的横向光电开关或纵向光电开关 所发射的光束时，开始计时；之后记录输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关 和纵向光电开关所发射的光束的时间；当输电线路在舞动过程中第二次切割到纵坐标为0 的横向光电开关所发射的光束时，停止计时；再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的 每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集TjP T y中；
[0012] C:计算输电线路在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间 差A Tx，以及输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差 ATy;
[0013] D :根据输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发 射的光束的时间、所对应的横向光电开关和纵向光电开关的位置以及各个横向光电开关和 纵向光电开关之间的距离，分别计算得出输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束 之间或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度^与纵向速度V y;
[0014] E :根据已知的横向光电开关和纵向光电开关的位置，获得在每次切割的过程中输 电线路的舞动位移，即任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式；
[0015] F :利用步骤E中得到的任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式后，即 可绘制出输电线路的舞动轨迹。
[0016] 所述的步骤B中，在停止计时后，确定输电线路的舞动范围，其纵向的舞动范围为 [0, ia] (i彡n)，横向的舞动范围为[ja, ka] (j彡0, k彡m, j〈k)，根据输出结果分别确定 i，j，k的值（此值可根据光电开关是否有过输出直接判定）；然后确定输电线路的x轴起始 舞动位置X initial，此位置由首次切过纵向光电开关的位置确定，记Xinitial= sa, j < s < k ; 再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发 射的光束的时间分别记录在数集TjP Ty中，其中T x= [t&tp t2,......，tykn]，Ty =
[0，t' i，t' 2,……，t' 2i]，其中t。表示切过横向光电开关所发射的光束时的时刻，Tx; t' d分别表不切过纵向光电开关所发射的光束时的时刻，t' Ty。
[0017] 所述的步骤C中：在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间 差A ^为：
[0018] A Tx - [T 1； T2, T3,......，T2(k-j)]，Tm -t TmG A T x, T2(k_j) -t 〇+t 2i_t2(k-j)-i；
[0019] 输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差A Ty 为：
[0020] ATy= [T，uT' 2，T' 3,……，T'2i]，T'm=t' m-t'wT'^GATy。
[0021] 所述的步骤D中：输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的 两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度v x与纵向速度V y分别为；
【主权项】
1. 一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征在于，依次包括w下步 骤： A;利用光幕传感器中设置的横向光电开关和纵向光电开关采集输电线路舞动时的运 动轨迹； B;当输电线路在舞动过程中切割到纵坐标为0的横向光电开关或纵向光电开关所发 射的光束时，开始计时；之后记录输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵 向光电开关所发射的光束的时间；当输电线路在舞动过程中第二次切割到纵坐标为0的横 向光电开关所发射的光束时，停止计时；再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一 个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集L和Ty中； C;计算输电线路在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间 差ATy，W及输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差 ATy; D;根据输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的 光束的时间、所对应的横向光电开关和纵向光电开关的位置W及各个横向光电开关和纵向 光电开关之间的距离，分别计算得出输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间 或相邻的两个纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度Vy与纵向速度Vy; E;根据已知的横向光电开关和纵向光电开关的位置，获得在每次切割的过程中输电线 路的舞动位移，即任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式； F;利用步骤E中得到的任一时刻输电线路的横向轨迹和纵向轨迹的计算式后，即可绘 制出输电线路的舞动轨迹。
2. 根据权利要求1所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征 在于，所述的步骤B中；在停止计时后，确定输电线路的舞动范围，其纵向的舞动范围为 [0,ia] (i《n)，横向的舞动范围为[ja,ka](j> 0,k《m,j<k)，根据输出结果分别确定 i，j，k的值（此值可根据光电开关是否有过输出直接判定）；然后确定输电线路的X轴起始 舞动位置Xhitw，此位置由首次切过纵向光电开关的位置确定，记sa，j《S《k; 再将采集到的输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发 射的光束的时间分别记录在数集T济Ty中，其中Tx= [t。，ti，*2,……，*2&_巾_1]，Ty= [〇，t' 2,……，t' 2山其中t。表示切过横向光电开关所发射的光束时的时刻，Tx; t'd分别表示切过纵向光电开关所发射的光束时的时刻，t'dETy。
3. 根据权利要求2所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征在 于，所述的步骤C中：在舞动过程中相邻两次切过横向光电开关所发射光束时的时间差 AT为： A Tx - [T。Tg, T3,......，了2化-扣]，Tm - t m-tm-i，TmE A T X，了2化-兩一t〇+t gi-t] (k-j)-1; 输电线路在舞动过程中相邻两次切过纵向光电开关所发射光束时的时间差ATy为： ATy= [T，^T，2，T，3,……，T，2i]，T，m=t，m-t，m_i，T，mGATy。
4. 根据权利要求3所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征在 于，所述的步骤D中；输电线路在相邻的两个横向光电开关所发射光束之间或相邻的两个 纵向光电开关所发射光束之间进行舞动时的横向速度V.与纵向速度Vy分别为；
5. 根据权利要求4所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征在 于，所述的步骤E中；在每次切割的过程中输电线路的舞动位移分别为：
6. 根据权利要求1所述的基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，其特征在 于；所述的横向光电开关和纵向光电开关发射端和接收端的布置间隔为4cm，横向光电开 关共布置53个，纵向光电开关共布置53个。
【专利摘要】本发明公开了一种基于光幕传感器的输电线路舞动轨迹测量方法，依次包括以下步骤：A：采集输电线路舞动时的运动轨迹；B：采集输电线路在舞动过程中切割的每一个横向光电开关和纵向光电开关所发射的光束的时间分别记录在数集 和中；C：计算相邻两次切过横向、纵向光电开关时间差；D：计算横向速度；E：计算每次切割的过程中输电线路的舞动位移；F：绘制出输电线路的舞动轨迹。本发明能够利用光幕传感器实现高灵敏度的室外输电线路舞动轨迹测量，具有测量精度高的优点，同时还能保证输电线路舞动轨迹测量的连续性与完整性。
【IPC分类】G01C21-10
【公开号】CN104848854
【申请号】CN201510264806
【发明人】李清, 吕中宾, 钱诗林, 宋高丽, 赵磊, 刘博 , 王超, 邵颖彪
【申请人】国网河南省电力公司电力科学研究院, 河南恩湃高科集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月22日