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一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)

文檔序號:40635271發(fā)布日期:2025-01-10 18:41閱讀:4來源:國知局
一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)

本發(fā)明屬于塔基沉降預(yù)測領(lǐng)域,涉及一種多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),具體涉及一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)。


背景技術(shù):

1、我國凍土區(qū)域面積約占國土面積的22.4%,而多年凍土具有熱穩(wěn)定性差、對外界溫度變化十分敏感的缺點,運營過程中會隨著地溫的變化引起凍土的融沉和凍脹,從而使基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降乃至開裂。而我國隨著經(jīng)濟的發(fā)展,建設(shè)在多年凍土區(qū)的輸變電線路也逐漸增加,這使得多年凍土區(qū)的凍脹問題極為突出,對整個輸變電線路的塔基穩(wěn)定性和區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)的安全性都有較大的影響。

2、目前塔基不均勻沉降監(jiān)測通常采用北斗載波相位差分法或水準儀法進行測量,而北斗載波相位差分法可以解決傳統(tǒng)現(xiàn)場觀測測量存在的步驟繁雜、無法實時監(jiān)測的問題。北斗載波相位差分定位技術(shù)是全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相對定位技術(shù)的一種,它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結(jié)果,載波是指可以用調(diào)制信號調(diào)制的高頻電磁波,相位是描述信號波形變化的度量。

3、在凍土的相關(guān)研究中,主要側(cè)重于通過數(shù)值模擬的方法進行研究,缺少以現(xiàn)場數(shù)據(jù)為分析源動力進行路基沉降預(yù)測的理論研究和工程運用技術(shù),而且已有的預(yù)測模型多使用較為單一的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行預(yù)測。

4、因此,急需提出一種針對多年凍土區(qū)的北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)術(shù)的高精度定位與監(jiān)測系統(tǒng),并使用改進的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型進行塔基沉降預(yù)測。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述欠缺,本發(fā)明提供了一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對輸電塔塔基的實時形變的動態(tài)監(jiān)測和較高精度的塔基沉降預(yù)測,有效提升了塔基監(jiān)測與后期維護的自動化、智能化和數(shù)字化水平。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:

3、一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊,所述數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取實時定位監(jiān)測數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對衛(wèi)星信號的原始測量值進行處理,以實現(xiàn)差分定位,獲得各監(jiān)測站的三維坐標精確測量結(jié)果;所述數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示塔基的沉降監(jiān)測結(jié)果和沉降預(yù)測結(jié)果;

4、所述數(shù)據(jù)采集模塊由基準站、移動站和用戶接收機組成,所述用戶接收機利用北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲得實時導(dǎo)航定位監(jiān)測數(shù)據(jù),包括北斗接收機和地球同步衛(wèi)星通信接收機,北斗接收機用于跟蹤所有可見的北斗衛(wèi)星并獲取北斗衛(wèi)星的測量值,地球同步衛(wèi)星通信接收機用于接收差分改正數(shù)據(jù);所述基準站利用北斗接收機全天時、全天候監(jiān)測北斗衛(wèi)星信號,并實時向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送北斗衛(wèi)星信號;所述移動站將用戶接收機固定在監(jiān)測點位上,進行全天時、全天候的定位監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取,并將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)中心傳送;

5、所述數(shù)據(jù)處理模塊部署于運維中心,由服務(wù)器和ups電源組成,所述服務(wù)器由變形監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫組成;所述變形監(jiān)測系統(tǒng)對衛(wèi)星信號原始測量值進行處理,以實現(xiàn)差分定位,獲得各監(jiān)測站較高精度的三維坐標計算結(jié)果;

6、所述數(shù)據(jù)顯示模塊由沉降監(jiān)測模塊和沉降預(yù)測模塊組成,沉降監(jiān)測模塊用于對塔基的沉降監(jiān)測結(jié)果進行實時顯示,生成及評價與塔基沉降的實時監(jiān)測結(jié)果相關(guān)的預(yù)測函數(shù),利用該預(yù)測函數(shù)對未來沉降的發(fā)展趨勢進行預(yù)測;所述沉降預(yù)測模塊用于對沉降預(yù)測模型計算得到的沉降預(yù)測數(shù)據(jù)進行實時顯示和預(yù)測誤差的評價判定。

7、相比于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有如下優(yōu)點:

8、1、本發(fā)明通過構(gòu)建一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),實現(xiàn)針對多年凍土區(qū)的北斗實時動態(tài)差分定位的高精度定位和監(jiān)測模型的沉降計算,使用灰色bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型進行塔基沉降預(yù)測,并完成塔基沉降預(yù)測函數(shù)的建立和自動預(yù)警。

9、2、本發(fā)明的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)實現(xiàn)了對輸電塔塔基的實時形變的動態(tài)監(jiān)測,有效提高了數(shù)據(jù)處理速率以及形變監(jiān)測的實時性,而且所采用的塔基沉降預(yù)測模型具有較高的整體預(yù)測精度,降低了預(yù)測的平均相對誤差,有助于及早發(fā)現(xiàn)問題、采取必要的維護和修復(fù)措施,可以提升輸電線塔監(jiān)測的自動化、智能化和數(shù)字化水平,以確保輸電系統(tǒng)的可靠性和安全性。

10、3、本發(fā)明的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng)也可用于其他大型建筑,應(yīng)用前景廣闊。



技術(shù)特征:

1.一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊,所述數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取實時定位監(jiān)測數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對衛(wèi)星信號的原始測量值進行處理,以實現(xiàn)差分定位,獲得各監(jiān)測站的三維坐標精確測量結(jié)果;所述數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示塔基的沉降監(jiān)測結(jié)果和沉降預(yù)測結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)采集模塊由基準站、移動站和用戶接收機組成,所述用戶接收機利用北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲得實時導(dǎo)航定位監(jiān)測數(shù)據(jù),包括北斗接收機和地球同步衛(wèi)星通信接收機,北斗接收機用于跟蹤所有可見的北斗衛(wèi)星并獲取北斗衛(wèi)星的測量值,地球同步衛(wèi)星通信接收機用于接收差分改正數(shù)據(jù);所述基準站利用北斗接收機全天時、全天候監(jiān)測北斗衛(wèi)星信號,并實時向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送北斗衛(wèi)星信號;所述移動站將用戶接收機固定在監(jiān)測點位上,進行全天時、全天候的定位監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取,并將獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)中心傳送。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述導(dǎo)航定位根據(jù)北斗實時動態(tài)差分技術(shù)完成,該技術(shù)主要基準站、注入站、地球同步衛(wèi)星和用戶接收機完成,基準站采集載波相位和觀測量,通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標信息一起傳送給數(shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)中心通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準站的數(shù)據(jù),分析計算得到北斗衛(wèi)星軌道改正數(shù)和鐘差改正數(shù),然后將其通過注入站傳送至地球同步衛(wèi)星,從而完成地面與衛(wèi)星的信息交換,用戶接收機根據(jù)北斗衛(wèi)星的測量值和差分改正數(shù)據(jù)比較計算得到用戶載體的位置坐標,從而完成對用戶載體的準確定位。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊部署于運維中心,由服務(wù)器和ups電源組成,所述服務(wù)器由變形監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫組成;所述變形監(jiān)測系統(tǒng)對衛(wèi)星信號原始測量值進行處理,以實現(xiàn)差分定位,獲得各監(jiān)測站三維坐標計算結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述三維坐標計算采用靜態(tài)多頻雙差算法實現(xiàn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)顯示模塊由沉降監(jiān)測模塊和沉降預(yù)測模塊組成,沉降監(jiān)測模塊用于對塔基的沉降監(jiān)測結(jié)果進行實時顯示,生成及評價與塔基沉降的實時監(jiān)測結(jié)果相關(guān)的預(yù)測函數(shù),利用該預(yù)測函數(shù)對未來沉降的發(fā)展趨勢進行預(yù)測;所述沉降預(yù)測模塊用于對沉降預(yù)測模型計算得到的沉降預(yù)測數(shù)據(jù)進行實時顯示和預(yù)測誤差的評價判定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述預(yù)測函數(shù)的預(yù)測效果通過評價指標進行評測,所述評價指標選取決定系數(shù)r2作為預(yù)測函數(shù)擬合優(yōu)度的評價指標,計算公式為:

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述沉降預(yù)測模型通過灰色bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合模型來實現(xiàn),按照下述步驟得到沉降預(yù)測數(shù)據(jù):

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述數(shù)據(jù)顯示模塊還設(shè)置有沉降監(jiān)測預(yù)警終端,沉降監(jiān)測預(yù)警終端根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)設(shè)置累計沉降量門限預(yù)警值,當沉降預(yù)測結(jié)果的累計沉降量達到門限預(yù)警值時系統(tǒng)會發(fā)出預(yù)警,提醒相關(guān)人員作好相關(guān)預(yù)案,當沉降實時監(jiān)測結(jié)果的累計沉降量達到門限預(yù)警值時系統(tǒng)會發(fā)出警報,以短信、郵件、日報形式發(fā)送給指定人員,然后按照相關(guān)預(yù)案進行維護處理。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),其特征在于所述系統(tǒng)還設(shè)置有輔助安防系統(tǒng),輔助北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)對輸電塔塔基沉降的自動監(jiān)測。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于北斗靜態(tài)多頻雙差技術(shù)的多年凍土區(qū)輸電塔基沉降預(yù)測系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)顯示模塊,所述數(shù)據(jù)采集模塊用于根據(jù)北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取實時定位監(jiān)測數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對衛(wèi)星信號的原始測量值進行處理,以實現(xiàn)差分定位,獲得各監(jiān)測站的三維坐標精確測量結(jié)果;所述數(shù)據(jù)顯示模塊用于顯示塔基的沉降監(jiān)測結(jié)果和沉降預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明實現(xiàn)了對輸電塔塔基的實時形變的動態(tài)監(jiān)測,有效提高了數(shù)據(jù)處理速率以及形變監(jiān)測的實時性,降低了預(yù)測的平均相對誤差,有助于及早發(fā)現(xiàn)問題、采取必要的維護和修復(fù)措施,可以提升輸電線塔監(jiān)測的自動化、智能化和數(shù)字化水平,以確保輸電系統(tǒng)的可靠性和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員:叢晟亦,米龍龍,張圣金,凌賢長,唐亮,程志和,許天輝,魏巍,沙建鵬
受保護的技術(shù)使用者:哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/9
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