[发明专利]一种高压输电塔塔架沉降位移测量方法

说明书

本发明公开了一种高压输电塔塔架沉降位移测量方法，针对由地面形变所导致的高压输电线塔形变过程中的位移监测问题，通过构建塔架形变模型在输电塔塔架底座建立监测面，使用北斗载波相位动态实时差分测量技术对输电塔架的沉降与位移进行监测，通过位移转换算法实现经纬度坐标向平面坐标的转换；建立了塔杆变形模型，利用欧拉转角与欧拉转动矢量来描述监测面的形变；采用概率平均分布形变数据算法，分四次构建监测面取平均值，解决了欧拉转角描述不够准确的问题。

技术领域

本发明涉及一种沉降位移测量方法，尤其涉及一种高压输电塔塔架沉降位移测量方法。

背景技术

近年来，随着政府不断推进绿色能源结构调整，煤的就地开采与电能转化成为煤矿发展的重要途径，因此高压输电塔等大型设施不得不建设在采空区上方，给建筑安全带来隐患。高压输电塔架大型化，复杂化的需求，对其变形监测提出了新的要求。目前输电塔架的形变监测与预警，主要有地下地质条件预估，有限元分析，相邻塔架与线路受力预测等方法。

地下地质条件预估是通过分析输电塔下方地质条件以及采空区位置等数据，使用地形沉降特征来预测塔架的安全性，该方法可靠性高但需要分析具体的矿区位置，考虑复杂的地质条件，应用条件较为苛刻。

有限元分析使用某种设备获取塔架节点的相对位置数据，通过有限元分析得到空间杆系的位置模型，进行结构的受力分析模拟，得到安全性数据。该方法需要额外的设备扫描塔架的云点数据，由于现有设备的扫描范围有限，扫描时间较长，无法对大型塔架进行实时监测。

相邻塔架与线路的受力分析预测需要考虑各种塔线耦合模型，且要分析输电导线的风载荷，需要在输电线安装传感器，测量方法复杂。

北斗载波相位动态实时差分是一种新型卫星定位测量方法。它基于载波相位观测值的实时动态差分技术，使用两台北斗接收机，一台作为基准站将观测值和测站坐标发送给流动站，一台作为流动站接受基准站的数据同时采集北斗数据并组成差分系统进行解算，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，可应用于大地测量，工程控制测量和地形绘图等诸多领域。

针对地面塌陷所导致的高压输电塔塔架的形变过程测量与监测问题，研究了基于北斗载波相位动态实时差分的沉降位移测量方法；针对传统的现场观测测量存在步骤繁杂，无法实时监测问题，提出了构建监测网监测北斗载波相位动态实时差分回传数据，通过位移转换算法实现经纬度坐标向平面坐标的转换；建立了塔杆变形模型，利用欧拉转角与欧拉转动矢量来描述监测面的形变；采用概率平均分布形变数据算法，分四次构建监测面取平均值，解决了欧拉转角描述不够准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于北斗载波相位动态实时差分的高压输电塔塔架沉降位移测量方法，结合输电塔架的监测要求，基于北斗载波相位动态实时差分测量技术，搭建一种塔架形变模型，提出一种概率平均分布的形变数据算法，实现对输电塔塔架的实施形变监测，有效提高了数据处理速率以及形变监测的实时性。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种基于北斗载波相位动态实时差分测量技术的高压输电塔塔架沉降位移测量方法，包括数据采集部分和数据处理部分；所述的数据处理部分以数据采集部分的回传数据作为计算的依据。

上述数据采集部分主要包括基准站和移动站，所述的基准站和移动站均为北斗接收机；基准站固定在测量区域的定点位置，移动站安装在监测点位置，通过北斗载波相位动态实时差分测量技术，基准站与移动站的差分系统进行监测点三维定位结果的测量，得出监测点的经纬度坐标。

上述数据处理部分主要包括如下4个步骤：位移转换算法部分、塔架形变模型部分、矢量转角算法部分以及概率平均算法部分。

(1)上述位移转换算法部分负责完成将数据采集部分测量的定位结果由经纬度坐标转换为当前坐标系下的平面坐标。