一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及其监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112393711A(43)申请公布日2021.02.23(21)申请号202011278639.8G01S19/54(2010.01)(22)申请日2020.11.16G01S19/41(2010.01)G01S19/34(2010.01)(71)申请人国网江苏省电力有限公司苏州市吴江区供电分公司地址215200江苏省苏州市吴江区鲈乡北路518号(72)发明人康凯龙邢军孙华王煜霆(74)专利代理机构南京泰普专利代理事务所(普通合伙)32360代理人张磊(51)Int.Cl.G01C5/00(2006.01)G01C9/00(2006.01)G01S19/14(2010.01)G01S19/43(2010.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及其监测方法(57)摘要本发明公开了一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统及其监测方法，包括：监测装置、北斗基准站、公网基站，其中所述监测装置通过北斗终端，获取杆塔水平垂直位移和倾斜角度数据；所述北斗基准站用于高精度定位校核；所述公网基站通过无线调制解调器，对移动信号的接收和发送进行处理，通过在杆塔区域内，设置多个公网基站和监测系统中的北斗定位系统相互结合组成一个蜂窝状的网络，在根据接收时刻和发射时刻之差求得信号在回路中的总传播时延，再通过两个坐标的转换实现位置关系之间一一对应；本发明通过北斗载波相位差分测量与姿态测量，监测输电线路杆塔顺线方向与横向方向的倾斜角度值，提高对输电杆塔沉降倾斜严重风险点的预警能力。CN112393711ACN112393711A权利要求书1/2页1.一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，其特征在于包括如下模块：通过北斗终端，获取杆塔水平垂直位移和倾斜角度数据的监测装置；用于高精度定位校核的北斗基准站；进行信号传输的公网基站。2.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，其特征在于，所述监测装置包括太阳能光伏板、微控制器、北斗定位系统、通信电路；所述太阳能光伏板通过控制电路进行能量变换为装置提供电能；所述微控制器和通信电路对外围信号进行电路的校准处理以及信号接入处理；所述北斗定位系统包括北斗天线、北斗接收机，所述北斗天线将卫星发射的电磁波信号接收解调为接收器识别的信号；所述北斗接收机将天线接收的信号进行转换处理，从而解算出位置坐标。3.根据权利要求2所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，其特征在于所述太阳能光伏板安装在监测装置两侧，使其能与阳光充分接触，便于储能；所述监测装置通过底座固定在输电杆塔上。4.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜监测系统，其特征在于，所述公网基站通过无线调制解调器，对移动信号的接收和发送进行处理，在杆塔区域内，多个公网基站和监测系统中的北斗定位系统相互组成一个蜂窝状的网络，通过控制北斗天线、北斗接收机之间的信号相互传送和接收，达到移动通信信号的传送。5.一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜的监测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、获取杆塔水平垂直位移和倾斜角度数据；步骤2、校核定位参数。6.根据权利要求5所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜的监测方法，其特征在于，所述步骤1通过监测装置和北斗接收机之间的数据信息传递完成信号传播的回路时延，所述监测装置通过发射时间标记的出站信号，所述北斗接收机接收出站信号，当检测到固定的时间标记后，发射入站信号，监测装置收到该入站信号后，根据接收时刻和发射时刻之差求得信号在回路中的总传播时延，进一步得出如下方式：式中，T总表示总传播时延；T1表示监测装置和北斗接收机的信号传播时间延迟；2D表示天线之间的距离；C表示光速；T2表示北斗接收机发射应答信号至北斗接收机天线口的时间长度。7.根据权利要求5所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜的监测方法，其特征在于，所述步骤2根据北斗定位得出杆塔与卫星之间的距离关系，进而校准位置参数，表达方式如下：式中，R1表示杆塔与卫星之间的距离；X1、Y1、Z1均表示卫星的位置坐标；x2、y2、z2均表示杆塔的位置坐标；Rr表示卫星到杆塔的真实距离；Rd表示电离层；Rw表示获取计算数据时造成的误差。2CN112393711A权利要求书2/2页8.根据权利要求5所述的一种基于北斗定位的杆塔沉降倾斜的监测方法，其特征在于，所述步骤2中的定位校准坐标为大地系下的坐标，经过两次坐标变换转换为站心坐标系下进行计算，转换公式如下：式中，x、y、z表示大地系坐标；h0表示平移；z1表示z坐标减去h0平移得出；进一步根据大地系下的坐标经过平移h0和载机航向角、俯仰角、横滚角三次旋转，得出载机的坐标系；表达方式如下：式中，x