[发明专利]基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测系统及方法

说明书

基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测系统及方法，监测系统包括用于获取地面距离数据的毫米波雷达模块，毫米波雷达模块采集到的地面距离数据传送到中央处理单元，中央处理单元根据地面距离数据变化判断地面是否有沉降以及沉降程度。监测方法包括采样、加窗、距离FFT、角度FFT以及构造R‑A图。本发明通过毫米波雷达对高压输电杆塔周围路基进行高精度测量获取地面的距离、方位角等信息，实现对监测区域的高精度成像，通过中央处理单元进行综合处理判断杆塔周围路基是否有沉降以及沉降程度，有效提供杆塔附近的路基变化情况，为高压输电杆塔校准、调整提前预警，保证高压输电的连续性和安全性。

技术领域

本发明属于毫米波雷达技术领域，具体涉及一种基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测系统及方法。

背景技术

煤矿采空区分为现采空区、老采空区以及未来采空区，这些采空区对于高压输电线路塔杆周围路基产生的破坏影响十分严重。输电线路塔杆如果建在采空区域，输电杆塔周围的路基沉降将会影响高压输电的安全性和可靠性。因此作为电力供应部门，需要掌握输电线路塔杆附近区域实时的路基沉降信息，以便于根据路基沉降情况评估输电塔杆的校准，调整以及做出必要的提前中断电力供应预警，有利于提升高压输电线路的稳定性和安全性。

目前对于杆塔附近区域沉降的探测有多种方式，一般采用光学摄像头、激光雷达、超声波等进行探测，该类传感器价格昂贵，容易受外部环境(如光照、温度等)影响，造成虚警的出现。尤其是恶劣天气如大雨、大雪等能见度极低的天气状况，该类传感器会工作失灵。相比之下，毫米波雷达体积小、易于安装且空间分辨率高，具备成像能力，以及全天候的特性。毫米波雷达穿透烟、雾、灰尘和雨雪的能力强，不易受到干扰，在环境稳健性方面比其他传感器优异很多，具有距离精度高、角度分辨率高及虚警率低等优点。相比光学摄像头和激光雷达等传感器，将毫米波雷达应用于高压输杆塔沉降检测，具有独特的天然优势。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中探测杆塔附近区域沉降的成本昂贵、准确性以及可靠性不足的问题，提供一种基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测系统及方法，能够对高压输电杆塔路基沉降在线实时监测，为高压输电杆塔校准、调整提前预警。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测系统，包括用于获取地面距离数据的毫米波雷达模块，毫米波雷达模块采集到的地面距离数据传送到中央处理单元，中央处理单元根据地面距离数据变化判断地面是否有沉降以及沉降程度。

优选的，所述的毫米波雷达模块设置多个，由多个方向获取地面距离数据发送给中央处理单元，中央处理单元将多个方向获取的地面距离数据进行融合，实现对地面的高精度成像。

优选的，通过无线传输模块进行毫米波雷达模块与中央处理单元之间的数据传送。

优选的，通过摄像头模块拍摄沉降区域照片验证，摄像头模块连接中央处理单元。

优选的，所述的毫米波雷达模块与摄像头模块通过远程通信模块分别将采集到的路基沉降数据以及沉降区域照片上传至远程监测及控制端。

优选的，所述的远程通信模块采用4G远程通信模块。

优选的，该系统由蓄电池进行供电，中央处理单元控制太阳能板为蓄电池充电。

本发明还提供一种基于毫米波雷达的输电杆塔路基沉降在线监测方法，包括以下步骤：

-采样：进行原始路基沉降数据采集；

-加窗：将与检测单元最邻近的单元作为保护单元，防止目标频率泄露到参考单元；

-距离FFT：对加窗后的数据进行一维FFT变换，获得路基沉降的距离向信息；