输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统与流程

本发明涉及光学测量，尤其是指一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统。

背景技术：

1、随着我国国民经济的飞速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，国家电网也在电力的建设上不断加大投入，跨地区，跨流域型高压输电线路逐渐增多，所经地区地形复杂，采空区、塌陷区较多，采空区会造成地表塌陷、开裂，山区山体滑坡和泥石流等自然灾害。很多高压输电塔不可避免的建在采空区上方，势必对高压输电塔及杆塔基座的安全造成极大的破坏，影响电网的运行。目前的输电杆塔，体积庞大，结构复杂，支撑部分非单体杆塔，往往由多个立杆网状组成杆塔基座。现有的通过人工定期巡检的方式难以准确知道整体杆塔的倾斜状态，人工巡检方式单纯依靠巡检员用“眼睛”检测输电杆塔的沉降和倾斜情况，效率较低，劳动强度大，且主观性比较强，不能准确的判断整体杆塔的倾斜状态。

2、因此，迫切需要提供一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统以能够准确的判断输电杆塔塔体的倾斜状态。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术存在的问题，提出一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统，其能够精准的获取输电杆塔的整体倾斜角度，从而得到输电杆塔的实时姿态，为后期杆塔维护提供了重要的数据支撑，从而为电网的稳定运行提供保障。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，方法包括以下步骤：

3、s1：获取输电杆塔塔体待测点的距离数据和姿态角数据；

4、s2：根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标；

5、s3：将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下，得到转换后的坐标；

6、s4：根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度。

7、在本发明的一个实施例中，在s1中，获取待测点的距离数据和姿态角数据的方法包括：

8、搭载激光测距模块和姿态传感模块，利用所述激光测距模块和姿态传感模块获取待测点的距离数据和姿态角数据。

9、在本发明的一个实施例中，在s2中，根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标的方法包括：

10、设待测点的坐标为(xn，yn，zn)，且xn，yn，zn满足下列方程组：

11、

12、其中，ln为测量点构成的平面上的任一点到测量点的距离，αn为测量点构成的平面上的任一点与测量点两点之间的线段与平面的夹角，βn为测量点构成的平面上的任一点与测量点两点之间的线段与水平面的夹角，且满足

13、在本发明的一个实施例中，在s3中，将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下的方法包括：

14、设待测点为a、b、c和d,将平面abcd平移至平面a1b1c1d1，再将平面a1b1c1d1旋转至平面a2b2c2d2，得到坐标如下：

15、

16、

17、c2:(0，0)

18、

19、其中：

20、x1-x3＝x13 y1-y3＝y13

21、x2-x3＝x23 y2-y3＝y23。

22、x4-x3＝x43 y4-y3＝y43

23、在本发明的一个实施例中，转换只针对四个坐标的x,y坐标进行转换，未对z坐标处理。

24、在本发明的一个实施例中，在s4中，根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度的方法包括：

25、已知平面a2b2c2d2的坐标分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)(x4，y4，z4)，平面a1b1c2d2与平面xoy的夹角为α，平面a2b2c2d2与平面a1b1c2d2的夹角为β；

26、已知取xoz法向量v1＝(0,1,0),则α为：

27、

28、已知取yoz法向量v2＝(1,0,0),则β为：

29、

30、此外，本发明还提供一种输电杆塔塔体倾斜角度测量系统，系统包括：

31、数据获取模块，所述数据获取模块用于获取输电杆塔塔体待测点的距离数据和姿态角数据；

32、坐标计算模块，所述坐标计算模块用于根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标；

33、坐标转换模块，所述坐标转换模块用于将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下，得到转换后的坐标；

34、倾斜角度计算模块，所述倾斜角度计算模块用于根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度。

35、在本发明的一个实施例中，所述坐标计算模块根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标的方法包括：

36、设待测点的坐标为(xn，yn，zn)，且xn，yn，zn满足下列方程组：

37、

38、其中，ln为测量点构成的平面上的任一点到测量点的距离，αn为测量点构成的平面上的任一点与测量点两点之间的线段与平面的夹角，βn为测量点构成的平面上的任一点与测量点两点之间的线段与水平面的夹角，且满足

39、在本发明的一个实施例中，所述坐标转换模块将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下的方法包括：

40、设待测点为a、b、c和d,将平面abcd平移至平面a1b1c1d1，再将平面a1b1c1d1旋转至平面a2b2c2d2，得到坐标如下：

41、

42、

43、c2:(0，0)

44、

45、其中：

46、x1-x3＝x13 y1-y3＝y13

47、x2-x3＝x23 y2-y3＝y23。

48、x4-x3＝x43 y4-y3＝y43

49、在本发明的一个实施例中，所述倾斜角度计算模块根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度的方法包括：

50、已知平面a2b2c2d2的坐标分别为(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)、(x3，y3，z3)(x4，y4，z4)，平面a1b1c2d2与平面xoy的夹角为α，平面a2b2c2d2与平面a1b1c2d2的夹角为β；

51、已知取xoz法向量v1＝(0,1,0),则α为：

52、

53、已知取yoz法向量v2＝(1,0,0),则β为：

54、

55、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

56、本发明所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统，其能够精准的获取输电杆塔的整体倾斜角度，从而得到输电杆塔的实时姿态，为后期杆塔维护提供了重要的数据支撑，从而为电网的稳定运行提供保障。

技术特征：

1.一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：在s1中，获取待测点的距离数据和姿态角数据的方法包括：

3.如权利要求1所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：在s2中，根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标的方法包括：

4.如权利要求3所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：在s3中，将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下的方法包括：

5.如权利要求1或4所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：转换只针对四个坐标的x,y坐标进行转换，未对z坐标处理。

6.如权利要求4所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：在s4中，根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度的方法包括：

7.一种输电杆塔塔体倾斜角度测量系统，其特征在于，系统包括：

8.如权利要求7所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量系统，其特征在于：所述坐标计算模块根据所述待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标的方法包括：

9.如权利要求7所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量系统，其特征在于：所述坐标转换模块将所述待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下的方法包括：

10.如权利要求4所述的一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法，其特征在于：所述倾斜角度计算模块根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度的方法包括：

技术总结
本发明涉及一种输电杆塔塔体倾斜角度测量方法及系统，方法包括获取输电杆塔塔体待测点的距离数据和姿态角数据；根据待测点的距离数据和姿态角数据计算得到所述待测点的三维坐标；将待测点的三维坐标通过平移和旋转转换至同一坐标系下，得到转换后的坐标；根据转换后的坐标计算输电杆塔塔体的倾斜角度。本发明能够精准的获取输电杆塔的整体倾斜角度，从而得到输电杆塔的实时姿态，为后期杆塔维护提供了重要的数据支撑，从而为电网的稳定运行提供保障。

技术研发人员：赵晓龙,李杰
受保护的技术使用者：国网山西省电力公司阳泉供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12