一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法及系统与流程

本发明属于通信铁塔维护技术领域，特别是涉及一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法及系统。

背景技术：

目前通信铁塔主要由人工进行检测和维护，少量由铁塔在线监测系统辅助完成。当前的铁塔在线监测系统的检测指标单一，处理相对简单。但是随着铁塔在线监测系统的检测指标增多，检测出的铁塔问题也会很多，此时需要对检测出的铁塔问题的严重程度进行统一计算，根据严重程度进行排序，便于优先解决最严重的铁塔问题。目前还没有对检测出的各种铁塔问题的严重程度进行统一计算的技术方案，为此提出一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法及系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是对通信铁塔问题的严重程度进行计算并排序的问题，提出一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法及系统。

本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块传输至系统，系统对传感器数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。

基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感器数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。

本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，在塔体一定位置安装各类传感器检测铁塔对应参数。

本发明提出的基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算系统，包括设置铁塔参数重要性矩阵模块、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵模块、计算问题严重程度矩阵模块、排列问题严重程度模块。

1、设置铁塔参数重要性矩阵模块：系统识别通信铁塔所需检测的指标参数，可以包括但不限于垂直度、稳定性、完整性、连接缝隙、塔基沉陷、防雷接地参数，其个数记为N。系统按照一定次序设置各指标参数的重要性值x(各指标的重要性由本领域专家或技术人员依据工程经验设置，取值范围为0～M，x值越大表示该指标参数越重要)，构成参数重要性矩阵X＝(x₁,x₂,x₃,…,x_N)。

2、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵模块：部署在铁塔相应位置的各种传感器定时(采样间隔为T，由系统设置)同步采集传感器数据，系统根据事先设置的铁塔问题严重系数函数(该函数由本领域专家或技术人员采用模糊数学依据工程经验得出)计算传感器数据对应的铁塔问题的严重系数值y(取值范围为0～1，y值越大表示严重程度越高)，按照指标参数的顺序构成问题严重系数矩阵Y＝diag(y₁,y₂,y₃,…,y_N)，Y为N×N的对角矩阵。

3、计算问题严重程度矩阵模块：问题严重程度矩阵Z＝X·Y＝(z₁,z₂,z₃,…,z_N)，其中z_i＝x_i·y_i，1≤i≤N。问题严重程度值z由参数重要性值x和指标参数对应的严重系数y相乘得到。

4、排列问题严重程度模块：将矩阵Z中各元素降序排列得到矩阵A(采用MATLAB中常用的相应函数或其他排序方法)，根据矩阵A中各元素对应的铁塔问题，得到铁塔问题严重程度排序。

基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算系统的系统框图，如图3所示。

本发明提出一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法，其按如下步骤：

步骤1、设置铁塔参数重要性矩阵。

系统识别通信铁塔所需检测的指标参数，可以包括但不限于垂直度、稳定性、完整性、连接缝隙、塔基沉陷、防雷接地参数，其个数记为N。系统按照一定次序设置各指标参数的重要性值x(各指标的重要性由本领域专家或技术人员依据工程经验设置，取值范围为0～M，x值越大表示该指标参数越重要)，构成参数重要性矩阵X＝(x₁,x₂,x₃,…,x_N)。

步骤2、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵。

部署在铁塔相应位置的各种传感器定时(采样间隔为T，由系统设置)同步采集传感器数据，系统根据事先设置的铁塔问题严重系数函数(该函数由本领域专家或技术人员采用模糊数学依据工程经验得出)计算传感器数据对应的铁塔问题的严重系数值y(取值范围为0～1，y值越大表示严重程度越高)，按照指标参数的顺序构成问题严重系数矩阵Y＝diag(y₁,y₂,y₃,…,y_N)，Y为N×N的对角矩阵。

步骤3、计算问题严重程度矩阵。

问题严重程度矩阵Z＝X·Y＝(z₁,z₂,z₃,…,z_N)，其中z_i＝x_i·y_i，1≤i≤N。问题严重程度值z由参数重要性值x和指标参数对应的严重系数y相乘得到。

步骤4、排列问题严重程度。

将矩阵Z中各元素降序排列得到矩阵A(采用MATLAB中常用的相应函数或其他排序方法)，根据矩阵A中各元素对应的铁塔问题，得到铁塔问题严重程度排序。

基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法的方法流程图，如图4所示。

本发明的方法及系统具有以下两个优点：

(1)通过计算铁塔指标参数重要性矩阵和问题严重系数矩阵得出铁塔问题严重程度矩阵，实现对铁塔问题的严重程度的准确计算。

(2)基于对铁塔问题严重程度的计算，便于优先解决最严重的铁塔问题。

附图说明

图1是本发明的应用场景示意图；

图2是本发明的应用场景整体系统架构图；

图3是本发明的系统框图；

图4是本发明的方法流程图；

图5是本发明实施例中垂直度问题严重系数计算曲线图。

具体实施方式

下面对本发明优选实施例作详细说明。

本发明涉及的基于物联网的铁塔系统应用场景，如图1所示。在通信铁塔固定位置安装传感器设备，传感器采集铁塔相关参数并通过通信模块传输至系统，系统对传感器数据进行保存和处理，客户端与系统交互获得所需信息。

基于物联网的铁塔系统的整体系统架构如图2所示。系统硬件部分包括通信铁塔本身、安装在塔身上的传感设备，传感设备的通信模块与系统进行实时通信；系统软件部分包括系统数据库、数据处理平台、数据管理发布平台，其中系统数据库接收来自传感设备的传感器数据并保存所有系统日志，数据处理平台调取系统数据库中的数据进行处理和分析，数据管理发布平台接收数据处理平台的数据处理结果和系统数据库中的相应记录进行管理和发布；系统应用平台包括管理设备和客户端，管理设备包括但不限于工作站、电脑等设施，客户端包括但不限于APP、微信、Html网页等形式；本系统的应用人员包括但不限于管理人员和维护人员，其接口分别为管理设备和客户端。

本发明的实现依托上述应用场景和系统架构，在塔体一定位置(如塔顶)安装各类传感器(如倾角传感器等)检测铁塔对应参数。本发明方法及系统实施例实现如下：

本发明提出的基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算系统，包括设置铁塔参数重要性矩阵模块、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵模块、计算问题严重程度矩阵模块、排列问题严重程度模块。

1、设置铁塔参数重要性矩阵模块：系统识别通信铁塔所需检测的指标参数，其个数记为N。本实施例中，所需检测的指标参数按照垂直度、稳定性、完整性、连接缝隙、塔基沉陷、防雷接地的次序排列，记个数N＝6。系统按照一定次序设置各指标参数的重要性值x(各指标的重要性由本领域专家或技术人员依据工程经验设置，取值范围为0～M，x值越大表示该指标参数越重要)，本实施例中M＝10，构成重要性矩阵X＝(x₁,x₂,x₃,…,x_N)＝(10,10,9,8,8,6)。

2、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵模块：部署在铁塔相应位置的各种传感器定时(采样间隔为T，由系统设置)同步采集传感器数据，系统根据事先设置的铁塔问题严重系数函数(该函数由本领域专家或技术人员采用模糊数学依据工程经验得出)计算传感器数据对应的铁塔问题的严重系数值y(取值范围为0～1，y值越大表示严重程度越高)，构成问题严重系数矩阵Y＝diag(y₁,y₂,y₃,…,y_N)，Y为N×N的对角矩阵。例如图5为本实施例垂直度问题严重系数函数对应的曲线示意图(采用曲线示意图直观表示该函数)，横坐标为传感器检测的倾角数据值，纵坐标为垂直度问题严重系数，其余指标问题严重系数计算类似。本实施例中，T＝1s，检测到倾角数据为10°，根据图5所示的函数计算垂直度问题严重系数为0.7，其余指标参数按照类似方法可计算问题严重系数值。本实施例中构成问题严重系数矩阵Y＝diag(0.7,0.1,0.5,0.2,0,0)，Y为N×N的对角矩阵。

3、计算问题严重程度矩阵模块：问题严重程度矩阵Z＝X·Y＝(z₁,z₂,z₃,…,z_N)，其中z_i＝x_i·y_i，1≤i≤N。问题严重程度值z由参数重要性值x和指标参数对应的严重系数y相乘得到。本实施例中，Z＝X·Y＝(7,1,4.5,1.6,0,0)。

4、排列问题严重程度模块：将矩阵Z中各元素降序排列得到矩阵A(采用MATLAB中常用的相应函数或其他排序方法)，根据矩阵A中各元素对应的铁塔问题，得到铁塔问题严重程度排序。本实施例中，采用MATLAB中sort函数对矩阵Z进行降序排序，即A＝sort(Z,'descend')＝(7,4.5,1.6,1,0,0)，识别矩阵A中各元素对应的铁塔问题，则铁塔问题严重程度排序为：垂直度问题、完整性问题、连接结构缝隙问题、稳定性问题，其中塔基沉陷问题、防雷接地问题未出现。

本发明提出一种基于传感器检测的铁塔问题严重程度计算方法，其按如下步骤：

步骤1、设置铁塔参数重要性矩阵。

系统识别通信铁塔所需检测的指标参数，其个数记为N。本实施例中，所需检测的指标参数按照垂直度、稳定性、完整性、连接缝隙、塔基沉陷、防雷接地的次序排列，记个数N＝6。系统按照一定次序设置各指标参数的重要性值x(各指标的重要性由本领域专家或技术人员依据工程经验设置，取值范围为0～M，x值越大表示该指标参数越重要)，本实施例中M＝10，构成重要性矩阵X＝(x₁,x₂,x₃,…,x_N)＝(10,10,9,8,8,6)。

步骤2、定时采集传感器数据并计算铁塔问题的严重系数矩阵。

部署在铁塔相应位置的各种传感器定时(采样间隔为T，由系统设置)同步采集传感器数据，系统根据事先设置的各铁塔问题严重系数函数(该函数由本领域专家或技术人员采用模糊数学依据工程经验得出)计算传感器数据对应的铁塔问题的严重系数值y(取值范围为0～1，y值越大表示严重程度越高)，构成问题严重系数矩阵Y＝diag(y₁,y₂,y₃,…,y_N)，Y为N×N的对角矩阵。例如图5为本实施例垂直度问题严重系数函数对应的曲线示意图(采用曲线示意图直观表示该函数)，横坐标为传感器检测的倾角数据值，纵坐标为垂直度问题严重系数，其余指标参数的问题严重系数计算类似。本实施例中，T＝1s，检测到倾角数据为10°，根据图5所示的函数计算垂直度问题严重系数为0.7，其余指标按照类似方法可计算问题严重系数值。本实施例中构成问题严重系数矩阵Y＝diag(0.7,0.1,0.5,0.2,0,0)，Y为N×N的对角矩阵。

步骤3、计算问题严重程度矩阵。

问题严重程度矩阵Z＝X·Y＝(z₁,z₂,z₃,…,z_N)，其中z_i＝x_i·y_i，1≤i≤N。问题严重程度值z由参数重要性值x和指标参数对应的严重系数y相乘得到。本实施例中，Z＝X·Y＝(7,1,4.5,1.6,0,0)。

步骤4、排列问题严重程度。

将矩阵Z中各元素降序排列得到矩阵A(采用MATLAB中常用的相应函数或其他排序方法)，根据矩阵A中各元素对应的铁塔问题，得到铁塔问题严重程度排序。本实施例中，采用MATLAB中sort函数对矩阵Z进行降序排序，即A＝sort(Z,'descend')＝(7,4.5,1.6,1,0,0)，识别矩阵A中各元素对应的铁塔问题，则铁塔问题严重程度排序为：垂直度问题、完整性问题、连接结构缝隙问题、稳定性问题，其中塔基沉陷问题、防雷接地问题未出现。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。