CN113758465A - 铁塔状态检测方法及*** - Google Patents

Abstract

本公开提供一种铁塔状态检测方法，所述方法包括：确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离待测铁塔预设水平距离的第二位置，确定第一位置和第二位置之间的水平位移，根据水平位移和基准水平位移确定待测铁塔的状态；本公开实施例根据待测铁塔顶部的水平位移来检测铁塔是否有倾斜的风险，检测结果更接近实际情况，准确性高；而且，不会增加人工成本，方案易于实现。本公开还提供一种铁塔状态检测***。

Description

铁塔状态检测方法及***

技术领域

本公开涉及通信技术领域，具体涉及一种铁塔状态检测方法及***。

背景技术

近年来，随着铁路无线通信技术的飞速发展，GSM-R（Global System for MobileCommunications – Railway，铁路综合数字移动通信***）的铁路通信铁塔越来越多的应用于铁路通信。然而，地壳运动、恶劣气候、老化氧化、潜在的人为偷盗破坏等因素，都会给铁路通信铁塔带来一定的安全隐患，甚至出现铁路通信铁塔倾斜、倒塌现象。

相关技术中，是在铁路通信铁塔的塔顶安装角度传感器，通过计算铁路通信铁塔的塔顶倾斜角度的三角函数来检测其状态。但是，这种铁路通信铁塔状态检测方案基于倾斜角度的计算值进行检测，与实际情况相差较大，检测结果的准确性差。如果依赖专门人员定期巡检、人为观测进行通信铁塔状态的检测，增加人工成本，存在一定的主观性，并且某些参数人工实测困难。

发明内容

本公开提供一种铁塔状态检测方法及***。

第一方面，本公开实施例提供一种铁塔状态检测方法，所述方法包括：

确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的第二位置；

确定所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移；

根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态。

在一些实施例中，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置，包括：

根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

在一些实施例中，所述第一位置为设置在所述待测铁塔的塔顶处的第一接收机的位置，所述第二位置为设置在地面上远离所述待测铁塔预设水平距离处的第二接收机的位置，所述根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置，包括：

根据卫星静态定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

在一些实施例中，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置，包括：周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置；

所述基准水平位移为前一周期的所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

在一些实施例中，所述根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态，包括：

响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值大于预设阈值，确定所述待测铁塔倾斜；

响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值小于或等于预设阈值，确定所述待测铁塔状态正常。

在一些实施例中，所述预设水平距离为5-20米。

又一方面，本公开实施例还提供一种铁塔状态检测***，包括位置确定模块、位移确定模块和状态检测模块，所述位置确定模块用于，确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的第二位置；

所述位移确定模块用于，确定所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移；

所述状态检测模块用于，根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态。

在一些实施例中，所述位置确定模块用于，根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

在一些实施例中，所述位置确定模块包括第一接收机和第二接收机，所述第一接收机设置在所述待测铁塔的塔顶处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第一位置；第二接收机设置在地面上远离所述待测铁塔预设水平距离处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第二位置。

在一些实施例中，所述位置确定模块用于，周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置；

所述基准水平位移为前一周期的所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

本公开实施例提供的铁塔状态检测方法，所述方法包括：确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离待测铁塔预设水平距离的第二位置，确定第一位置和第二位置之间的水平位移，根据水平位移和基准水平位移确定待测铁塔的状态；本公开实施例根据待测铁塔顶部的水平位移来检测铁塔是否有倾斜的风险，检测结果更接近实际情况，准确性高；而且，不会增加人工成本，方案易于实现。

附图说明

图1为本公开实施例的铁塔状态检测方法的流程示意图；

图2为本公开实施例提供的铁塔状态检测方法的原理示意图；

图3为本公开实施例提供的卫星静态定位算法原理示意图；

图4为本公开实施例提供的铁塔状态检测***的模块结构示意图；

图5为本公开实施例提供的铁塔状态检测***的示意图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由……制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

本文所述实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。因此，实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不旨在是限制性的。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

铁路通信铁塔并非一个整体的刚性结构，而是由多节组合而成，每节之间通过螺栓固定。由于大风或地理位置的影响，可能会出现一节向左、一节向右的情况，会导致塔顶的倾斜角度无法真实反映出铁路通信铁塔的整体倾斜状态。相关技术中，在铁路通信铁塔的塔顶安装角度传感器，由于塔顶倾斜角度无法真实反映出铁路通信铁塔的整体倾斜状态，因此通过计算塔顶倾斜角度的三角函数来检测铁路通信铁塔的状态，得到的检测结果也不准确，与实际情况相差较大。

为了解决上述问题，本公开实施例提供一种铁塔状态检测方法，在本公开实施例中，以铁路通信铁塔为例进行说明，但本领域技术人员可知，任何类型的铁塔均在本公开实施例的保护范围之内，例如，输电铁塔、电信通信铁塔等。

如图1所示，所述铁塔状态检测方法包括以下步骤：

步骤11，确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离待测铁塔预设水平距离的第二位置。

图2为本公开实施例提供的铁路通信铁塔处于倾斜状态的示意图，结合图2所示，第一位置A为待测铁塔的塔顶位置，通常是指距离塔顶最近一节的铁塔位置。示例性的，如果铁路通信铁塔有10节，每节高度约5米，则第一位置A是指从塔基向上数第9节的位置。第二位置B是指地面上距离待测铁塔的塔基预设距离d的位置，预设距离d为OB，其中O为铁路通信铁塔的中心位置，OA为铁路通信铁塔的中心位置与塔顶之间的连续，从图2中可以看出，OA为斜线，说明此时铁路通信铁塔处于倾斜状态。

在本步骤中，第一位置A和第二位置B可以通过三维坐标表示，示例性的，第一位置A表示为（x_a，y_a，z_a），第二位置B表示为（x_b，y_b，z_b）。

步骤12，确定第一位置和第二位置之间的水平位移。

在本步骤中，根据三维坐标中的x坐标和y坐标计算第一位置A和第二位置B之间的水平位移D1,需要说明的是，如图2所示，若待测铁塔处于竖直状态，则D1=d；若待测铁塔处于倾斜状态，则D1<d。

步骤13，根据水平位移和基准水平位移确定待测铁塔的状态。

在本步骤中，计算基准水平位移与步骤12计算出的水平位移之间的差值，根据该差值确定待测铁塔的状态。

本公开实施例提供的铁塔状态检测方法，所述方法包括：确定待测铁塔的塔顶的第一位置A和地面上远离待测铁塔预设水平距离的第二位置B，确定第一位置A和第二位置B之间的水平位移D1，根据水平位移D1和基准水平位移确定待测铁塔的状态；本公开实施例根据待测铁塔塔顶的水平位移来检测铁塔是否有倾斜的风险，检测结果更接近实际情况，准确性高；而且，不会增加人工成本，方案易于实现。

在一些实施例中，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置（即步骤11），包括以下步骤：根据卫星定位算法确定第一位置A和第二位置B。本公开实施例利用卫星定位***，借助接收机和四颗卫星实现准确定位。

在一些实施例中，卫星定位***可以是北斗卫星导航***、伽利略卫星导航***、俄罗斯全球导航卫星***等。

卫星定位算法包括卫星静态定位算法和卫星动态定位算法，在卫星静态定位算法中，接收机在捕获和跟踪卫星的过程中位置固定不变，接收机能够高精度地测量信号的传播时间，利用卫星在轨的已知位置，计算出接收机天线所在位置的三维坐标。在卫星动态定位算法中，利用接收机测定一个运动物体的运行轨迹，承载接收机的运动物体叫做载体（如航行中的船舰、空中的飞机、行走的车辆等）。载体上的接收机天线在跟踪卫星的过程中相对地球而运动，接收机借助与卫星之间的信号实时检测运动载体的状态参数（即瞬间三维位置和三维速度）。卫星动态定位算法速度较快，可获得实时数据，但精度较差，一般为30mm；卫星静态定位算法精度较高，水平精度可以达到2.5mm，但计算时间较长，约为30分钟。

在本公开实施例中，为了计算出铁路通信铁塔相对真实的状态，采用卫星静态定位算法确定第一位置A和第二位置B。相应的，设置2个接收机，其中，第一接收机1位于待测铁塔的塔顶处，第二接收机2位于地面上远离待测铁塔预设水平距离处，也就是说，第一接收机1的位置即为第一位置A，确定第一位置A就是确定第一接收机1的位置，第二接收机2的位置即为第二位置B，确定第二位置B就是确定第二接收机2的位置。

以下结合图3对卫星静态定位算法原理进行说明。

如图3所示，假设3个卫星分别为A，B，C，接收机为K，接收机K每隔一段时间会接收到三个卫星（A、B、C）发射的电磁波信号，信号中有包含了每个卫星自己位置的信息，假设分别为卫星A

、卫星B

、卫星C

。接收机K记录了接收卫星A、B、C发送电磁波信号花费的时间，并从信号中提取到各个卫星的位置坐标，假设接收机K接收到卫星A，B，C所花的时间分别为a，b，c，那么接收机K可以通过解析以下方程组得到自己的位置信息：

其中，（z，y，z）为接收机K的位置坐标，

为光速。

由于3个卫星A，B，C与接收机K的时间没有统一，因此接收机K通过上述方程组得到的位置与实际位置偏差较大，考虑到各个卫星的时差，假设3个卫星A，B，C的与接收机K的时差为

，那么上述方程组变化如下：

从上述方程组可以得知，即使时间没有校准，但是如果事先知道各卫星与接收机K之间的时间差，还是能够修正接收各个卫星的电磁波信号所花费的时间。但是要精准计算出接收机K与3个卫星之间的时间差很困难，一旦时间差存在一点误差，在乘以光速后，误差会放大。因此，再引进一个卫星D（图中未绘示），其位置信息为

。假设4个卫星A、B、C、D与时钟源的时差分别为

。接收机K与时钟源的时差为

。那么接收机K与4个卫星的时间差分别为：

，假设接收机K接收到卫星A，B，C，D所花的时间分别为a，b，c，d，那么进一步的，上述方程组可以变换如下：

接收机K可以通过解析该最终变换后的方程组计算出自己的位置。

为了解决人工巡检存在的及时性差的问题，在一些实施例中，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置（即步骤11），包括以下步骤：周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置。相应的，所述基准水平位移为前一周期的第一位置A和第二位置B之间的水平位移。也就是说，在本公开实施例中，周期检测铁路通信铁塔的状态，并根据当前周期计算得到的第一位置A和第二位置B之间的水平位移和前一周期计算得到的第一位置A和第二位置B之间的水平位移，检测铁路通信铁塔当前的状态，具体的，根据当前周期的水平位移与前一周期的水平位移的差值判断铁路通信铁塔当前的状态。

在一些实施例中，所述根据水平位移和基准水平位移确定待测铁塔的状态（即步骤13），包括以下步骤：响应于水平位移与基准水平位移的差值大于预设阈值，确定待测铁塔倾斜；响应于水平位移与基准水平位移的差值小于或等于预设阈值，确定待测铁塔状态正常。也就是说，若当前周期内的第一位置A和第二位置B之间的水平位移与前一周期内的第一位置A和第二位置B之间的水平位移之差较大，说明铁路通信铁塔发生倾斜；若当前周期内的第一位置A和第二位置B之间的水平位移与前一周期内的第一位置A和第二位置B之间的水平位移之差较小，说明铁路通信铁塔状态正常。通过合理设置周期的长度，可以实现实时检测铁路通信铁塔的状态，并及时发现安全隐患。

在一些实施例中，周期可以设置为30秒或1分钟。

在一些实施例中，所述预设水平距离可以为5-20米。

为了及时处理安全隐患，在一些实施例中，在根据水平位移和基准水平位移确定待测铁塔的状态（即步骤13）之后，所述铁塔状态检测方法还可以包括以下步骤：响应于根据水平位移和基准水平位移确定出待测铁塔倾斜，进行告警。

为了消除铁路通信铁塔的安全隐患，避免出现倾斜、倒塌等危及行车安全的事件发生，本公开实施例提供一种铁塔状态检测方法，分别在铁路通信铁塔的顶端和铁路通信铁塔附近的地面上安装接收机，可分别测量出在轨卫星与两台接收机之间的距离，然后综合四颗卫星的数据，可分别确定两台接收机的具***置，通过计算可得出两台接收机之间的相对水平位置（即水平位移），根据当前周期的水平位移和前一周期的水平位移之间的差值可以确定出铁路通信铁塔的状态。由于地面上安装的接收机稳定且不会移动，因此，当前周期的水平位移和前一周期的水平位移之间的差值可以反映出铁路通信铁塔的摇摆距离，从而确定出铁路通信铁塔的状态，水平位移可以直接、准确、真实地反映出铁路通信铁塔的状态，因此检测结果更加准确。本公开实施例通过卫星定位算法检测铁路通信铁塔状态，可以为铁路通信铁塔的集中整治、中修、大修提供基础参考数据。

基于相同的技术构思，本公开实施例还提供一种铁塔状态检测***，如图4所示，所述铁塔状态检测***包括位置确定模块101、位移确定模块102和状态检测模块103，所述位置确定模块101用于，确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的第二位置。

位移确定模块102用于，确定所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

状态检测模块103用于，根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态。

在一些实施例中，位置确定模块101用于，根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

在一些实施例中，如图5所示，位置确定模块101包括第一接收机1和第二接收机2，第一接收机1设置在待测铁塔3的塔顶处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第一位置。

第二接收机2设置在地面上远离待测铁塔3预设水平距离d处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第二位置。

在一些实施例中，位置确定模块101用于，周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置。

所述基准水平位移为前一周期的所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

在一些实施例中，状态检测模块103用于，响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值大于预设阈值，确定所述待测铁塔倾斜；响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值小于或等于预设阈值，确定所述待测铁塔状态正常。

在一些实施例中，所述预设水平距离d为5-20米。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其他实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本发明的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims (10)

1.一种铁塔状态检测方法，其特征在于，所述方法包括：

确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的第二位置；

确定所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移；

根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置，包括：

根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一位置为设置在所述待测铁塔的塔顶处的第一接收机的位置，所述第二位置为设置在地面上远离所述待测铁塔预设水平距离处的第二接收机的位置，所述根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置，包括：

根据卫星静态定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置，包括：周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置；

所述基准水平位移为前一周期的所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态，包括：

响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值大于预设阈值，确定所述待测铁塔倾斜；

响应于所述水平位移与所述基准水平位移之间的差值小于或等于预设阈值，确定所述待测铁塔状态正常。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述预设水平距离为5-20米。

7.一种铁塔状态检测***，其特征在于，包括位置确定模块、位移确定模块和状态检测模块，所述位置确定模块用于，确定待测铁塔的塔顶的第一位置和地面上远离所述待测铁塔预设水平距离的第二位置；

所述位移确定模块用于，确定所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移；

所述状态检测模块用于，根据所述水平位移和基准水平位移确定所述待测铁塔的状态。

8.如权利要求7所述的铁塔状态检测***，其特征在于，所述位置确定模块用于，根据卫星定位算法确定所述第一位置和所述第二位置。

9.如权利要求8所述的铁塔状态检测***，其特征在于，所述位置确定模块包括第一接收机和第二接收机，所述第一接收机设置在所述待测铁塔的塔顶处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第一位置；第二接收机设置在地面上远离所述待测铁塔预设水平距离处，用于根据卫星静态定位算法确定所述第二位置。

10.如权利要求7所述的铁塔状态检测***，其特征在于，所述位置确定模块用于，周期确定待测铁塔的塔顶的第一位置和远离所述待测铁塔预设水平距离的地面的第二位置；

所述基准水平位移为前一周期的所述第一位置和所述第二位置之间的水平位移。

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