基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電線路檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于優(yōu)化后的光幕傳感器的輸電線 路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 輸電線路舞動(dòng)是指在外界非平衡應(yīng)力的作用下，輸電線路產(chǎn)生低頻率、大幅度的 振動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)室外的輸電線路發(fā)生舞動(dòng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)造成輸電桿塔上的金具損毀、輸電線路相 間閃絡(luò)等事故，嚴(yán)重時(shí)輸電線路的舞動(dòng)會(huì)造成輸電桿塔倒塌等大型事故。因此，對(duì)輸電線路 舞動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有重要的實(shí)用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)意義。
[0003] 目前，輸電線路舞動(dòng)的監(jiān)測(cè)主要利用加速度傳感器系統(tǒng)以及攝像頭配合數(shù)字圖像 處理系統(tǒng)，或者利用光幕傳感器。
[0004] 加速度傳感器系統(tǒng)是將加速度傳感器附在輸電線路表面，當(dāng)輸電線路發(fā)生舞動(dòng) 時(shí)，加速度傳感器將加速度信息通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)對(duì)加速度信息進(jìn)行 積分獲得輸電線路的舞動(dòng)信息，這種方法在積分的過(guò)程中受初值的干擾較大，且加速度傳 感器易受輸電線路的干擾，準(zhǔn)確性較差。
[0005] 攝像頭與數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的配合是將攝像頭安裝在輸電線路桿塔上，將拍得的 輸電線路舞動(dòng)照片通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)發(fā)送到計(jì)算機(jī)并利用數(shù)字圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，從 而得到輸電線路的舞動(dòng)軌跡。這種方法只能實(shí)現(xiàn)定性監(jiān)測(cè)且準(zhǔn)確度較低。
[0006] 在應(yīng)用光幕傳感器進(jìn)行輸電線路舞動(dòng)軌跡信號(hào)采集時(shí)，由于在測(cè)量線路舞動(dòng)軌跡 時(shí)需要獲得輸電線路的二維舞動(dòng)軌跡，因此光幕傳感器內(nèi)部光電開(kāi)關(guān)需要在縱向和橫向都 進(jìn)行布置，當(dāng)輸電線路出現(xiàn)在某一位置時(shí)，光幕傳感器內(nèi)部橫向和縱向設(shè)置的光電開(kāi)關(guān)同 時(shí)輸出信號(hào)即可獲得輸電線路的當(dāng)前位置。在通常情況下，為了加工與制造方便，光幕傳感 器內(nèi)部設(shè)置的光電開(kāi)關(guān)的發(fā)射器都均勻分布在光幕傳感器殼體內(nèi)，但是針對(duì)于輸電線路舞 動(dòng)時(shí)波峰波谷位置速度小，波腹位置速度快的實(shí)際情況，當(dāng)光幕傳感器殼體內(nèi)設(shè)置的光電 開(kāi)關(guān)數(shù)量較少并均勻分布時(shí)，光幕傳感器在舞動(dòng)波峰波谷時(shí)會(huì)遺失很多位置信息，進(jìn)而會(huì) 極大地影響測(cè)量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，能夠利 用光幕傳感器實(shí)現(xiàn)高靈敏度的室外輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量，具有測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) 還能保證輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量的連續(xù)性與完整性。
[0008] 本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0009] 一種基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，依次包括以下步驟：
[0010] A :利用光幕傳感器中設(shè)置的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)米集輸電線路舞動(dòng)時(shí) 的運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0011] B:當(dāng)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割到縱坐標(biāo)為0的橫向光電開(kāi)關(guān)或縱向光電開(kāi)關(guān) 所發(fā)射的光束時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；之后記錄輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān) 和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束的時(shí)間；當(dāng)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中第二次切割到縱坐標(biāo)為0 的橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)，停止計(jì)時(shí)；再將采集到的輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的 每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束的時(shí)間分別記錄在數(shù)集TjP T y中；
[0012] C:計(jì)算輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間 差A(yù) Tx，以及輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間差 ATy;
[0013] D :根據(jù)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā) 射的光束的時(shí)間、所對(duì)應(yīng)的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)的位置以及各個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和 縱向光電開(kāi)關(guān)之間的距離，分別計(jì)算得出輸電線路在相鄰的兩個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束 之間或相鄰的兩個(gè)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間進(jìn)行舞動(dòng)時(shí)的橫向速度^與縱向速度V y;
[0014] E :根據(jù)已知的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)的位置，獲得在每次切割的過(guò)程中輸 電線路的舞動(dòng)位移，即任一時(shí)刻輸電線路的橫向軌跡和縱向軌跡的計(jì)算式；
[0015] F :利用步驟E中得到的任一時(shí)刻輸電線路的橫向軌跡和縱向軌跡的計(jì)算式后，即 可繪制出輸電線路的舞動(dòng)軌跡。
[0016] 所述的步驟B中，在停止計(jì)時(shí)后，確定輸電線路的舞動(dòng)范圍，其縱向的舞動(dòng)范圍為 [0, ia] (i彡n)，橫向的舞動(dòng)范圍為[ja, ka] (j彡0, k彡m, j〈k)，根據(jù)輸出結(jié)果分別確定 i，j，k的值（此值可根據(jù)光電開(kāi)關(guān)是否有過(guò)輸出直接判定）；然后確定輸電線路的x軸起始 舞動(dòng)位置X initial，此位置由首次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)的位置確定，記Xinitial= sa, j < s < k ; 再將采集到的輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā) 射的光束的時(shí)間分別記錄在數(shù)集TjP Ty中，其中T x= [t&tp t2,......，tykn]，Ty =
[0，t' i，t' 2,……，t' 2i]，其中t。表示切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)的時(shí)刻，Tx; t' d分別表不切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)的時(shí)刻，t' Ty。
[0017] 所述的步驟C中：在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間 差A(yù) ^為：
[0018] A Tx - [T 1； T2, T3,......，T2(k-j)]，Tm -t TmG A T x, T2(k_j) -t 〇+t 2i_t2(k-j)-i；
[0019] 輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間差A(yù) Ty 為：
[0020] ATy= [T，uT' 2，T' 3,……，T'2i]，T'm=t' m-t'wT'^GATy。
[0021] 所述的步驟D中：輸電線路在相鄰的兩個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間或相鄰的 兩個(gè)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間進(jìn)行舞動(dòng)時(shí)的橫向速度v x與縱向速度V y分別為；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征在于，依次包括w下步 驟： A;利用光幕傳感器中設(shè)置的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)采集輸電線路舞動(dòng)時(shí)的運(yùn) 動(dòng)軌跡； B;當(dāng)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割到縱坐標(biāo)為0的橫向光電開(kāi)關(guān)或縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā) 射的光束時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；之后記錄輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱 向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束的時(shí)間；當(dāng)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中第二次切割到縱坐標(biāo)為0的橫 向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)，停止計(jì)時(shí)；再將采集到的輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一 個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束的時(shí)間分別記錄在數(shù)集L和Ty中； C;計(jì)算輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間 差A(yù)Ty，W及輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間差 ATy; D;根據(jù)輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的 光束的時(shí)間、所對(duì)應(yīng)的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)的位置W及各個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向 光電開(kāi)關(guān)之間的距離，分別計(jì)算得出輸電線路在相鄰的兩個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間 或相鄰的兩個(gè)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間進(jìn)行舞動(dòng)時(shí)的橫向速度Vy與縱向速度Vy; E;根據(jù)已知的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)的位置，獲得在每次切割的過(guò)程中輸電線 路的舞動(dòng)位移，即任一時(shí)刻輸電線路的橫向軌跡和縱向軌跡的計(jì)算式； F;利用步驟E中得到的任一時(shí)刻輸電線路的橫向軌跡和縱向軌跡的計(jì)算式后，即可繪 制出輸電線路的舞動(dòng)軌跡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征 在于，所述的步驟B中；在停止計(jì)時(shí)后，確定輸電線路的舞動(dòng)范圍，其縱向的舞動(dòng)范圍為 [0,ia] (i《n)，橫向的舞動(dòng)范圍為[ja,ka](j> 0,k《m,j<k)，根據(jù)輸出結(jié)果分別確定 i，j，k的值（此值可根據(jù)光電開(kāi)關(guān)是否有過(guò)輸出直接判定）；然后確定輸電線路的X軸起始 舞動(dòng)位置Xhitw，此位置由首次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)的位置確定，記sa，j《S《k; 再將采集到的輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā) 射的光束的時(shí)間分別記錄在數(shù)集T濟(jì)Ty中，其中Tx= [t。，ti，*2,……，*2&_巾_1]，Ty= [〇，t' 2,……，t' 2山其中t。表示切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)的時(shí)刻，Tx; t'd分別表示切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束時(shí)的時(shí)刻，t'dETy。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征在 于，所述的步驟C中：在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間差 AT為： A Tx - [T。Tg, T3,......，了2化-扣]，Tm - t m-tm-i，TmE A T X，了2化-兩一t〇+t gi-t] (k-j)-1; 輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中相鄰兩次切過(guò)縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束時(shí)的時(shí)間差A(yù)Ty為： ATy= [T，^T，2，T，3,……，T，2i]，T，m=t，m-t，m_i，T，mGATy。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征在 于，所述的步驟D中；輸電線路在相鄰的兩個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間或相鄰的兩個(gè) 縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射光束之間進(jìn)行舞動(dòng)時(shí)的橫向速度V.與縱向速度Vy分別為；
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征在 于，所述的步驟E中；在每次切割的過(guò)程中輸電線路的舞動(dòng)位移分別為：
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，其特征在 于；所述的橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)發(fā)射端和接收端的布置間隔為4cm，橫向光電開(kāi) 關(guān)共布置53個(gè)，縱向光電開(kāi)關(guān)共布置53個(gè)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光幕傳感器的輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量方法，依次包括以下步驟：A：采集輸電線路舞動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡；B：采集輸電線路在舞動(dòng)過(guò)程中切割的每一個(gè)橫向光電開(kāi)關(guān)和縱向光電開(kāi)關(guān)所發(fā)射的光束的時(shí)間分別記錄在數(shù)集 和中；C：計(jì)算相鄰兩次切過(guò)橫向、縱向光電開(kāi)關(guān)時(shí)間差；D：計(jì)算橫向速度；E：計(jì)算每次切割的過(guò)程中輸電線路的舞動(dòng)位移；F：繪制出輸電線路的舞動(dòng)軌跡。本發(fā)明能夠利用光幕傳感器實(shí)現(xiàn)高靈敏度的室外輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量，具有測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能保證輸電線路舞動(dòng)軌跡測(cè)量的連續(xù)性與完整性。
【IPC分類(lèi)】G01C21-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104848854
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510264806
【發(fā)明人】李清, 呂中賓, 錢(qián)詩(shī)林, 宋高麗, 趙磊, 劉博 , 王超, 邵穎彪
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 河南恩湃高科集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年5月22日