CN110285784A - 一种铁塔形变的监测方法及监测*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁塔形变监测的技术领域，公开了一种铁塔形变监测的方法：基于卫星定位，以第一频率计算，获得铁塔定位模块的坐标值，并监测是否满足触发条件，若满足触发条件，则生成用于提示该铁塔形变的预警信息，并在预设的第二时长内以第二频率计算获得该铁塔定位模块的坐标值，第二频率高于所述第一频率。相应地，还公开了实施上述方法的监测***。本发明的一些技术效果在于：设置了生成用于提示铁塔形变的预警信息的触发条件，依据该触发条件可对定位模块的坐标值计算频率进行调节，提高了***在监测过程中的监测参数的灵活配置性，有利于能更及时地获知特定的铁塔形变情况，也有利于更好地平衡监测***的计算能力及功耗。

Description

一种铁塔形变的监测方法及监测***

技术领域

本发明涉及形变监测技术领域，特别涉及一种铁塔形变的监测方法及监测***。

背景技术

随着通信网络的大面积覆盖，为人们提供了更为优质的通信服务，带来了极大的生活便利，而与此同时通信网络扩张所产生的问题也伴随而来，通信设备在遭受自然环境或人为因素的破坏后，如果得不到及时的修理，导致通信线路塔体发生塔基沉降、倾斜、形变甚至倒塌，通信铁塔一旦倒塌将导致覆盖区域内通信中断，直接影响了通信网络的运行安全。近年来通信铁塔倒塌的事故日渐增多，严重影响了人们的日常生活，为应对这些隐患需要监控铁塔的倾斜度、铁塔倾斜距离、波动摆幅轨迹，需要一套低成本的全天候监测、数据实时性、预警自动化的监测方法及检测******。

事实上，目前市场上一方面，主要采用人工上塔监测和维护，不但效率低，而且并不能实时监测铁塔状态，往往出现了较为严重的问题后，才进行事后补救处理；另一方面，采用测绘体系的形变监测，采用GNSS接收机、平面螺旋天线，在近距离搭建地面基准站，这种方式硬件成本过高，工程安装不方便，性价比不高，后期也难以远程配置远程升级；并未有太多关注点放在实际应用场合中，监测***在宏观层面的及时性、灵活性配置的改良上。

发明内容

为解决铁塔形变监测***在实际应用场合下的配置及时性、灵活性的技术问题，本发明提出了一种铁塔形变监测的方法及监测***，其技术方案如下：

一种铁塔形变的监测方法，主要包括以下步骤：基于卫星定位，以第一频率计算，获得铁塔定位模块的坐标值；所述定位模块被设于每一所述铁塔顶部；计算每一所述铁塔的所述坐标值相对于每一所述铁塔参考原点的变化量，并监测是否满足触发条件；所述触发条件包括：所述变化量超出预设的第一阈值且持续时长超过预设的第一时长；若满足触发条件，则生成用于提示该铁塔形变的预警信息，并在预设的第二时长内以第二频率计算获得该铁塔定位模块的坐标值；所述第二频率高于所述第一频率。

优选地，根据配置指令，以相应的配置参数对处于不同工作区域的铁塔执行所述监测方法；所述配置指令包括了铁塔工作区域的位置信息及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长、第二频率及第二时长。

优选地，设置时间标签，读取所述时间标签，根据时间标签指示对相应铁塔的坐标值进行计算；所述时间标签用于指示每一所述铁塔定位模块的坐标值的计算时间。

优选地，根据铁塔坐标值变化量，获得每一所述铁塔的监控参数值；所述监控参数值包括铁塔倾斜角度、铁塔倾斜距离和铁塔波动摆幅轨迹。

优选地，获取该铁塔的外部环境参数，所述触发条件还包括，该铁塔的外部环境参数是否超出预设的第二阈值；若满足触发条件，则修改对应的所述配置参数，具体包括进一步提高第二频率的值。

优选地，针对指定铁塔，配置固件升级指令。

优选地，所述外部环境参数包括温度、湿度、风速或光照强度。

相应地，本发明还提出了一种铁塔形变的监测***，用于执行所述的监测方法，其包括：接收模块，用于接收所述铁塔的卫星定位信息；惯性测量模块，用于获取所述铁塔的波动摆幅轨迹；定位模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述坐标值；主控模块，用于接收卫星定位信息，将该所述卫星定位信息传输到所述定位模块；用于获取所述坐标值和所述波动摆幅轨迹；服务器，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置；通信模块，同所述服务器建立通信，用于将所述坐标值和所述波动摆幅轨迹从所述主控模块传输到所述服务器；用于将所述固件升级指令传输到所述主控模块。

优选地，所述主控模块还可用于接收固件升级指令。

优选地，所述监测***还包括：环境传感器，设于每一所述铁塔上，用于采集所述环境参数；所述服务器还用于判断所述环境参数是否超出设定的第二阈值，当超出时，发出修改配置参数的指令。

本发明的一些技术效果在于：根据对铁塔的监测，设置了生成用于提示该铁塔形变的预警信息的触发条件，依据该触发条件可铁塔定位模块的坐标值计算频率进行调节，同时对不同的铁塔可以设置不同的时间标签，特别是对指定铁塔配置固件升级指令，提高了***在监测过程中的灵活配置性，有利于能更及时地获知特定的铁塔形变情况，也有利于更好地平衡监测***的功耗。

附图说明

为更好地理解本发明的技术方案，可参考下列的、用于对现有技术或实施例进行辅助说明的附图。这些附图将对现有技术或本发明部分实施例中，涉及到的产品或方法有选择地进行展示。这些附图的基本信息如下：

图1为一个实施例中，按功能划分的铁塔形变监测***的示意图；

具体实施方式

下文将对本发明涉及的技术手段或技术效果作进一步的展开描述，显然，所提供的实施例仅是本发明的部分实施方式，而并非全部。基于本发明中的实施例以及图文的明示或暗示，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所能获得的所有其他实施例，都将在本发明保护的范围之内。

总体思路上，一种铁塔形变的监测方法，主要包括以下步骤：基于卫星定位，以第一频率计算，获得铁塔定位模块的坐标值；所述定位模块被设于每一所述铁塔顶部；计算每一所述铁塔的所述坐标值相对于每一所述铁塔参考原点的变化量，并监测是否满足触发条件；所述触发条件包括：所述变化量超出预设的第一阈值且持续时长超过预设的第一时长；若满足触发条件，则生成用于提示该铁塔形变的预警信息，并在预设的第二时长内以第二频率计算获得该铁塔定位模块的坐标值；所述第二频率高于所述第一频率。

上述总体思路的原理是，在每一铁塔上设置至少一个获取卫星定位信号的定位模块，当定位模块的位置发生一定程度的变化后，通过对所述定位模块的坐标值进行计算，即可判断所述铁塔发生了形变。

本领域技术人员应该理解，所述铁塔是用于通信***的钢结构铁塔，由塔体、平台、避雷针、爬梯、天线支撑等钢构件组成，并经热镀锌防腐处理，主要用于微波、超短波、无线网络信号的传输与发射；为了保证无线通信***的正常运行，一般需要将通信天线安置到最高点以增加服务半径，以达到理想的通信效果；而通信天线必须有铁塔来增加高度。所述铁塔不仅可以是通信***的铁塔，还可以是电力塔、广播电视塔、瞭望塔等其他类型的铁塔。铁塔形变包括带不限于沉降、倾斜、形变甚至是倒塌等严重影响铁塔工作的情况。

所述定位模块的主要作用是获取其所在地理空间位置上的卫星定位***的观测数据，所述定位模块可以是具有高精度定位功能天线，也可以是具有高精度定位定位功能的芯片，甚至可以是具有高精度定位功能的接收机；因此定位模块可以接收观测数据并计算得到定位坐标值，也可以不具有计算得到定位坐标值而将相关观测数据发送给服务器或其他控制模块进行坐标值计算。

一般而言，为了便于接收卫星定位***的观测数据同时更好的监测铁塔的形变情况，定位模块应当固定于每一铁塔的顶部，当然也不排除在一些特定的实施场合下，根据实际情况的需要，定位模块被固定于铁塔的侧面，但是保证良好的监测效果，应当固定在铁塔顶端的侧面。定位模块的位置可以根据铁塔的类型、技术需要、外部环境等不同条件适当调整，以上仅是部分供参考的实施例。

前述的参考原点指的是每一铁塔在正常工作状态下，将定位模块固定于所述每一铁塔上，获得的所述每一铁塔的定位模块的坐标值。

前述的预警信息，应当是可以被人感知的方式进行展示，可以是给***管理人员推送预警文字信息，可以是发出预警声音信息，预警信息还可以是包括震动、灯光等其他的提示方式；可以显示在监控***的显示设备上，也可以显示在移动终端上。

一般而言，前述的变化量，指的是每一铁塔定位模块的坐标值在水平方向和垂直方向的数值变化量；第一阈值指的是每一铁塔定位模块的坐标值在水平方向和垂直方向的最大变化值；由于定位模块固定于铁塔上，所述定位模块的坐标值变化量和第一阈值与所述每一铁塔的坐标值变化量和第一阈值成正比关系，因此根据定位模块的坐标值变化量和第一阈值即可计算出每一铁塔的坐标值变化量和第一阈值。

由于是基于卫星定位获得卫星定位***的观测数据，根据观测数据计算出定位模块的坐标值，因此在水平方向和垂直方向预设的第一阈值，可以根据卫星定位技术和铁塔的实际情况进行适当的设置。例如当前的高精度定位技术，一般的定位精度都是厘米级，再考虑到一般铁塔的形变只有达到一定值时铁塔才有可能发生沉降、倾斜、形变甚至是倒塌，因此一般而言，可以将第一阈值设置在分米级，例如，可以将水平方向的第一阈值预设为25厘米，水平方向的第一阈值设置为10厘米；考虑到垂直方向的形变比水平方向的形变导致的后果更严重，也可以将水平方向的第一阈值设置在分米级，垂直方向的第一阈值设置在厘米级。

前述的第一时长是每一所述铁塔定位模块的坐标值相对于每一所述铁塔参考原点的变化量持续的时长，第一时长的设定，除了考虑卫星定位***自身的误差，例如周跳等，主要考虑的是实际应用中，当水平方向和垂直方向超出第一阈值时，此时该铁塔存在发生沉降、倾斜、形变甚至是倒塌的可能，因此，有必要对该铁塔进行密切的监测，第一时长可以根据对于监测的实际要求进行设置，例如可以设置为45分钟，可以设置为60分钟，也可以是其他时长。

前述的触发条件即是触发预警信息的条件，当满足该条件时，则生成所述的预警信息，可以根据不同区域的铁塔设置不同的触发条件，也可以对一个铁塔设置多种触发条件。

前述的第一频率和第二频率，指的是对铁塔定位模块的坐标值进行计算的频率。一般而言，当铁塔处于正常的工作状态时，其形变量一般也处于可控的正常范围内，无须以过高的频率对定位模块的坐标值进行计算。当监控***监控的铁塔数量较高时或定位模块的坐标值计算频率较高时，可以非常明显地影响整个监测***的功耗。

一般而言，前述的定位模块可以通过与卫星定位***的实时通信持续不断的获取到卫星观测数据，持续不断的计算获得坐标值；但考虑到铁塔的形变情况、铁塔的外部环境以及监控***的实际技术情况，没有必要对定位模块的坐标值进行持续不断的计算，可以以第一频率(例如每一分钟计算20次、一个小时计算20次或者其他频率)，在满足触发条件后，铁塔存在发生沉降、倾斜、形变甚至是倒塌的可能性，此时需要以高于第一频率的第二频率(例如每一分钟计算50次、一个小时计算50次或者其他较高的频率)对定位模块的坐标值进行计算，一般而言，监测***的计算频率以分钟或者小时作为计量单位；第一频率和第二频率就是在单位时间内周期性对定位模块的坐标值进行计算的次数，当满足触发条件后，修改配置指令，将定位模块的坐标值计算频率由第一频率调整为第二频率。在一些具体实施例中，满足触发条件后一段时间，所述变化量未超出预设的第一阈值，经过确认铁塔未发生形变，停止生成预警信息，修改配置指令，将定位模块的坐标值计算频率由第二频率调整为第一频率，以进一步优化监控***的功耗。

总体而言，在实际的铁塔监控过程中，由于铁塔的类型不同、铁塔所在工作区域不同以及铁塔的工作年限不同，在监控***的实际监控过程中，需要对每一所述铁塔灵活地设置配置指令，以达到对每一所述铁塔的形变状态监控的及时性，提高监控***使用的适应性，特别是当监控***覆盖的铁塔数量较大且覆盖的区域也较大时，具有更好的监控效果。

在一个实施例中，根据配置指令，以相应的配置参数对处于不同工作区域的铁塔执行所述监测方法；所述配置指令包括了铁塔工作区域的位置信息及相应的配置参数；所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长、第二频率及第二时长。

该实施例的效果在于，对每一所述铁塔根据实际情况(铁塔建造年限、铁塔类型、铁塔外部环境、铁塔工作区域等)设置并修改配置参数，可以根据技术需要对每一所述铁塔配置参数进行灵活地设置，即监测***对每一铁塔的监测流程不变，但监测过程中涉及的一些坐标值计算相关的参数进行差异化设置。该实施例在宏观层面上对现有的铁塔形变监测***提出改进，能够实现低功耗、高效率、实时性的铁塔形变监测，灵活多变的设置配置参数。

在一个实施例中，设置时间标签，读取所述时间标签，根据时间标签指示对相应铁塔的坐标值进行计算；所述时间标签用于指示每一所述铁塔定位模块的坐标值的计算时间。

该实施例进一步提高了对监测***进行监测配置的灵活性，具体地，可以根据监控***的功耗及每一所述铁塔的实际工作情况，对每一所述铁塔设置时间标签；如前所述，定位模块可以通过与卫星定位***的实时通信持续不断的获取到卫星观测数据，持续不断的计算获得坐标值；但考虑到铁塔发生沉降、倾斜、形变甚至是倒塌的情况一般而言都不是突然发生，而是铁塔的坐标值相对于每一所述铁塔参考原点的变化量逐渐超出所述第一阈值，因此可以针对每一所述铁塔的实际工作情况灵活设置不同的时间标签；所述时间标签具体是指每一天每一所述铁塔的坐标值进行计算的时间段，例如，实际监测中，为了对铁塔发生形变时，可以及时响应，一般将铁塔的时间标签设置在白天的工作时间段，例如早上的9点到11点或者下午的2点到5点；可以对建造年限十年以上或者工作环境较为恶劣的铁塔设置多个时间标签，例如设置凌晨2点到4点、工作时间上午9点到10点、工作时间下午4点到5点和晚上10点到11点基本实现全天对铁塔的监测；也可以对所述每一铁塔发生形变的可能性进行分级，对发生形变可能性级别较高的铁塔的时间标签设置为全天24小时；在监测***允许的情况下，为了监测的全面性，也可以直接将所有铁塔的时间标签均设置为某一个时间段或者全天24小时。

在一个实施例中，根据铁塔坐标值变化量，获得每一所述铁塔的监控参数值；所述监控参数值包括铁塔倾斜角度、铁塔倾斜距离和铁塔波动摆幅轨迹。监测***对铁塔的监测一般而言都是通过铁塔坐标值相对于每一所述铁塔参考点的变化量计算出监控参数值铁塔的倾斜角度、铁塔倾斜距离，所述监控参数值铁塔波动摆幅轨迹有惯性测量模块测得，监测***在后台对上述监控参数值进行监测。

在一个实施例中，获取该铁塔的外部环境参数，所述触发条件还包括，该铁塔的外部环境参数是否超出预设的第二阈值；若满足触发条件，则修改对应的所述配置参数，具体包括进一步提高第二频率的值。所述外部环境参数包括温度、湿度、风速或光照强度。对铁塔形变的监测，主要原因就是因为大多情况下，铁塔都处于户外的工作环境中，来自环境的影响例如昼夜温度的剧烈变化、强降雨、潮湿、强风或高强度的光照，很容易对铁塔的材质和结构造成重大影响，进而导致铁塔形变。当铁塔坐标值相对于该铁塔参考点的变化量超出预设的第一阈值时，触发预警信息后，修改配置参数将该铁塔定位模块的坐标值计算频率由第一频率调整为第二频率，所述第二频率高于所述第一频率，即铁塔坐标值相对于该铁塔参考点的变化量超过预设的第一阈值时，说明此时铁塔已经发生了超出控制范围内形变，有发生沉降、倾斜、形变甚至是倒塌的可能，需要在设定的时间标签内以更高的频率多次对定位模块的坐标值进行计算，以确保确实发生了形变，此时在对获取到的铁塔外部环境参数进行比对，如果环境参数超出了预设的第二阈值(如湿度超出预设阈值，或风速超出预设阈值等)，说明此时铁塔的工作环境会对铁塔产生影响，有进一步加速铁塔形变的可能性，因此需要对配置参数进一步修改，具体地，进一步提高第二频率的值，以高于第二频率的频率对定位模块的坐标值进行计算，提高监测***对形变监测的效率。所述外部环境参数可以根据铁塔的实际工作情况进行预设。

在一个实施例中，针对指定铁塔，配置固件升级指令。该实施例进一步提高了对监测***进行监测配置的灵活性，所述固件是指用于监测***内部的功能模块驱动程序，可以通过无线网络针对指定的铁塔远程配置，提升监测***在功能配置上的灵活性和操作上的便利性。

相应地，如图1，本发明还提出了一种铁塔形变的监测***，用于执行所述的监测方法，其包括：接收模块，用于接收所述铁塔的卫星定位信息；惯性测量模块，用于获取所述铁塔的波动摆幅轨迹；定位模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述坐标值；主控模块，用于接收卫星定位信息，将该所述卫星定位信息传输到所述定位模块；用于获取所述坐标值和所述波动摆幅轨迹；服务器，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置；通信模块，同所述服务器建立通信，用于将所述坐标值和所述波动摆幅轨迹从所述主控模块传输到所述服务器；用于将所述固件升级指令传输到所述主控模块。

在一个实施例中，所述主控模块还可用于接收固件升级指令。

在一个实施例中，所述监测***还包括：环境传感器，设于每一所述铁塔上，用于采集所述环境参数；所述服务器还用于判断所述环境参数是否超出设定的第二阈值，当超出时，发出修改配置参数的指令。

为方便理解上述监测***，一个实施例如图1所示，监测***包括了接收模块，惯性测量模块，定位模块，主控模块，服务器及通信模块。其中接收模块，惯性测量模块，定位模块，主控模块和通信模块作为采集端固定在铁塔上，服务器作为处理端放置在后台。

在符合本领域技术人员的知识和能力水平范围内，本文提及的各种实施例或者技术特征在不冲突的情况下，可以相互组合而作为另外一些可选实施例，这些并未被一一罗列出来的、由有限数量的技术特征组合形成的有限数量的可选实施例，仍属于本发明揭露的技术范围内，亦是本领域技术人员结合附图和上文所能理解或推断而得出的。

最后再次强调，上文所列举的实施例，为本发明较为典型的、较佳实施例，仅用于详细说明、解释本发明的技术方案，以便于读者理解，并不用以限制本发明的保护范围或者应用。

因此，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等而获得的技术方案，都应被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁塔形变的监测方法，其特征在于：

基于卫星定位，以第一频率计算，获得铁塔定位模块的坐标值；所述定位模块被设于每一所述铁塔顶部；

计算每一所述铁塔的所述坐标值相对于每一所述铁塔参考原点的变化量，并监测是否满足触发条件；所述触发条件包括：所述变化量超出预设的第一阈值且持续时长超过预设的第一时长；若满足触发条件，则生成用于提示该铁塔形变的预警信息，并在预设的第二时长内以第二频率计算获得该铁塔定位模块的坐标值；

所述第二频率高于所述第一频率。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

根据配置指令，以相应的配置参数对处于不同工作区域的铁塔执行所述监测方法；

所述配置指令包括了铁塔工作区域的位置信息及相应的配置参数；

所述配置参数包括第一频率、第一阈值、第一时长、第二频率及第二时长。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

设置时间标签，读取所述时间标签，根据时间标签指示对相应铁塔的坐标值进行计算；

所述时间标签用于指示每一所述铁塔定位模块的坐标值的计算时间。

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

根据铁塔坐标值变化量，获得每一所述铁塔的监控参数值；

所述监控参数值包括铁塔倾斜角度、铁塔倾斜距离和铁塔波动摆幅轨迹。

5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

获取该铁塔的外部环境参数，所述触发条件还包括，该铁塔的外部环境参数是否超出预设的第二阈值；

若满足触发条件，则修改对应的所述配置参数，具体包括进一步提高第二频率的值。

6.根据权利要求1述的监测方法，其特征在于：

针对指定铁塔，配置固件升级指令。

7.根据权利要求5述的监测方法，其特征在于：

所述外部环境参数包括温度、湿度、风速或光照强度。

8.一种铁塔形变的监测***，其特征在于：用于执行权利要求1所述的监测方法，其包括：

接收模块，用于接收所述铁塔的卫星定位信息；

惯性测量模块，用于获取所述铁塔的波动摆幅轨迹；

定位模块，用于根据被配置的第一频率或所述第二频率，对所述卫星定位信息进行解算，输出所述坐标值；

主控模块，用于接收卫星定位信息，将该所述卫星定位信息传输到所述定位模块；用于获取所述坐标值和所述波动摆幅轨迹；

服务器，用于计算所述偏移量、判断是否满足所述触发条件及生成所述警报信息；用于根据所述监测模块的反馈，对所述第一频率、所述第二频率、第一阈值及所述第一时长的数值进行配置；

通信模块，同所述服务器建立通信，用于将所述坐标值和所述波动摆幅轨迹从所述主控模块传输到所述服务器；用于将所述固件升级指令传输到所述主控模块。

9.根据权利要求8所述的监测***，其特征在于：

所述主控模块还可用于接收固件升级指令。

10.根据权利要求8所述的监测***，其特征在于：所述监测***还包括：

环境传感器，设于每一所述铁塔上，用于采集所述环境参数；

所述服务器还用于判断所述环境参数是否超出设定的第二阈值，当超出时，发出修改配置参数的指令。