[发明专利]一种铁塔倾斜状态监测方法及系统

说明书

本发明涉及一种铁塔倾斜状态监测方法及系统，所述铁塔倾斜状态包括稳态倾斜度和动态倾斜位移；所述监测方法包括对铁塔稳态倾斜度的监测和对铁塔动态倾斜位移的监测：所述稳态倾斜度是在小于预先设定的风速W₀下，铁塔顶端与铁塔安装时铅垂线的稳态垂直距离；所述动态倾斜位移是铁塔顶端与铁塔安装时铅垂线的瞬时垂直距离。本发明利用角度传感器测量铁塔倾斜角度，进行铁塔倾斜状态评估。

技术领域

本发明涉及一种铁路无线通信技术领域，特别是关于一种铁塔倾斜状态监测方法及系统。

背景技术

近年来，随着铁路无线通信技术的快速发展，作为保障高速铁路安全运营的重要基础设施—GSM-R通信铁塔，越来越多地被部署和应用。然而，由于一些恶劣地质现象、铁塔老化氧化、人为破坏等原因，造成铁塔倾斜情况时有发生，严重时甚至导致铁塔倒塌。铁塔的倾斜和倒塌不仅会造成通信网络中断，造成行车中断，甚至会引发其他铁路事故，这对通信网正常工作和安全行车带来安全隐患。因此对于塔体的实时监测显得尤为重要。其中，对铁塔倾斜状态进行评估难点在于铁塔的倾斜状态除了受到地基沉降等相对较为稳定的因素影响外，还受到风向、风速等自然因素的瞬时影响。铁塔作为非刚体结构，在地基和风等因素的共同作用下，其自身的姿态：例如弯曲程度，以及弯曲方向等都会发生不同的变化。每座铁塔受自身焊接、材质等因素影响外，还处于不同风向、风速、不同地质结构等不稳定因素的影响，因此铁塔倾斜状态通常来很难进行精确测量。

铁塔倾斜状态评估(监测)通常利用的传感器包括风速传感器、风向传感器、角度传感器，分别将设备安装在铁塔平台之上。通过风速传感器可以测量某一时刻的风速、通过风向传感器可以测量某一时刻的风向，通过角度传感器可以测量两个垂直方向X轴、Y轴的角度值。

通常情况下，铁塔由多节塔身连接而成，不过由于安装工艺，每节塔身距离其中心线有一定的偏差，如图1所示。由此可见铁塔并非是直线，而是一个不规则的曲线。因此，如何对铁塔倾斜状态评估监测成为目前亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种铁塔倾斜状态监测方法及系统，其利用角度传感器测量铁塔倾斜角度，进行铁塔倾斜状态评估。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种铁塔倾斜状态监测方法，所述铁塔倾斜状态包括稳态倾斜度和动态倾斜位移；所述监测方法包括对铁塔稳态倾斜度的监测和对铁塔动态倾斜位移的监测：所述稳态倾斜度是在小于预先设定的风速W₀下，铁塔顶端与铁塔安装时铅垂线的稳态垂直距离；所述动态倾斜位移是铁塔顶端与铁塔安装时铅垂线的瞬时垂直距离。

进一步，所述铁塔稳态倾斜度的监测方法包括以下步骤：1.1)在风速小于W₀下，分别采集当前铁塔X轴角度偏移量X₁、X₂、…、X_N，和Y轴角度偏移量Y₁、Y₂、…、Y_N；1.2)根据X轴、Y轴角度偏移量分别计算X轴、Y轴距离偏移量；1.3)根据X轴、Y轴距离偏移量得到稳态倾斜度Z。

进一步，所述步骤1.2)中，X轴距离偏移量为：Y轴距离偏移量Y_i^d为：Y_i^d＝H*tan^-1Y_i；其中，H为修正过的铁塔高度；i的取值为1、2、…、N。

进一步，所述步骤1.3)中，稳态倾斜度Z为：