[发明专利]基于二维摄影的输电线路铁塔相对变形监测方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于二维摄影的输电线路铁塔相对变形监测方法及系统，包括：利用预先安装在架空输电线路监测铁塔上的相机，以设定时间间隔连续对预先设置在架空输电线路待监测铁塔上的照准目标进行拍摄，得到照准目标的照片序列；基于所述照准目标的照片序列中的各照片中的位置进行比较计算，得到照准目标的实际偏移量；基于所述照准目标的实际偏移量，对待监测铁塔内部相对变形和待监测铁塔在垂直于相机主光轴的平面上的变形进行监测。本发明能够得到精确的塔体内部相对变形量以及塔体相对于相机所在塔体的相对变形，还可以用于获取高时间分辨率的塔体变形信息。

技术领域

本发明属于输电线路维护领域，具体涉及一种基于二维摄影的输电线路铁塔相对变形监测方法及系统。

背景技术

随着经济的快速发展，对电能的需求量和对电能质量的要求也不断提高，电力能源已经成为社会存在和发展的必需品。面对幅员辽阔地形、地貌和地质环境复杂，很多输电线路布设在地质灾害易发区，这些区域的输电线路塔铁塔变形监测对保障输电线路的安全运行十分重要。输电线路铁塔是输电用的塔状建筑物，通常为单根等边角钢或组合角钢组成的空间桁架结构，由角钢、连接钢板和螺栓组成，并由螺栓受剪力连接成一个整体结构。

在地质灾害易发区，塔体变形主要源于其基础所在地质条件不够稳定引起的基础变形，以及塔体荷载超过其能承受的最大值后引起的塔体塑性变形。大型塔体因体积过大，形状复杂，传统的GNSS监测获取的塔体某个点的位移仅仅反映塔体整体变形，不能从反映塔体内部某一结构相对于塔体本身的内部相对变形。因此急需提出一种能够准确监测铁塔相对变形的方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种基于二维摄影的输电线路铁塔相对变形监测方法，包括：

利用预先安装在架空输电线路监测铁塔上的相机，以设定时间间隔连续对预先设置在架空输电线路待监测铁塔上的照准目标进行拍摄，得到照准目标的照片序列；

基于所述照准目标的照片序列中的各照片中的位置进行比较计算，得到照准目标的实际偏移量；

基于所述照准目标的实际偏移量，对待监测铁塔内部相对变形和待监测铁塔在垂直于相机主光轴的平面上的变形进行监测。

优选的，所述基于所述照准目标的照片序列中的各照片中的位置进行比较计算，得到照准目标的实际偏移量，包括：

对所述照准目标的照片序列中的各照片中的位置进行求差，得到照准目标的影像偏移量；

利用所述照准目标的影像偏移量，计算照准目标的实际偏移量。

优选的，所述照准目标的实际偏移量，按下式计算：

式中，Δ为照准目标的实际偏移量，δ为照准目标的影像偏移量，f为焦距，D为成像距离，α为相机垂直角。

优选的，所述待监测铁塔上的照准目标形状为圆形或矩形。

优选的，所述待监测铁塔上的照准目标分为四个垂直分布的象限，其中，各象限的颜色和亮度根据目标所在区域的背景设置，且各象限的颜色和亮度差异符合设计要求。

优选的，所述待监测铁塔上的照准目标设置在待监测铁塔上朝向相机的同一平面上，且所述平面垂直于相机主光轴。

优选的，所述相机的照准方向正对相机主光轴垂直于待监测铁塔所在的平面，且照准中心为所有照准目标构成的封闭几何图形的中心。

优选的，所述待监测铁塔上的照准目标的数量根据监测需求设置。

优选的，所述相机为长焦高分辨率相机，所述相机的焦距设置为相机所能调节的最大焦距。