采空区输电杆塔姿态监测与分析系统研究
本文关键词：采空区输电杆塔姿态监测与分析系统研究
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【摘要】：随着国民经济的发展,电力作为现代基础产业得到了迅速发展。由于跨地区跨流域的特高压输电线路,所经区域地形复杂,采空区较多,而且山体移动时有发生,因此会导致杆塔倾斜、沉降、位移等,进而引起杆塔倒伏,线路拉力与弧垂改变等各种影响线路正常运行状况的出现。为此,对输电杆塔平移、倾斜、倒伏等状态进行实时监测,并采取相应措施是输电线路管护的重点项目,需着重研究,不断完善。通过研究国内外的输电线路系统检测手段,我们发现使用全站仪检测仍是检测输电杆塔平移的主要方法。维护人员通过全站仪对输电杆塔的姿态进行观测,手工记录相关数据,并后期完成数据的处理与分析。这种方法不仅效率低,而且精确度难以保证。尤其不能及时发现存在安全隐患的输电杆塔,因此会造成重大安全事故。本文针对处于采空区的高压输电杆塔易造成倾斜、平移及倒伏事故的问题,研制了基于CORS的采空区输电杆塔姿态监测与分析系统。利用远程CORS服务技术,GPS载波相位差分技术,结合现有空间测量技术与其它电子技术,监测输电杆塔姿态,能有效地减少由于输电杆塔倾斜、沉降、位移等因素而引起的输电系统事故。将大幅度降低输电线路巡视次数,为输电线路维护工作带来极大便捷。解决了输电系统安全运行和维护管理的大难题,实现了输电线路的数字化管理。能有效提高工作效率,保证电网的正常运行。本文主要研究了以下几方面内容:1、阐述了GPS定位技术的发展史和CORS技术的国内外发展现状,并分析了研制一种能检测输电杆塔平移距离和倾斜角度装置的重要性与必要性。2、根据高压输电杆塔的现场需求,提出了综合考虑伪距平滑差分与相位平滑差分的输电线路杆塔定位改进算法,该算法可以动态反应输电杆塔姿态或平移变化,与传统的载波相位差分技术和其他的姿态监测分析算法相比,进一步提高了监测输电杆塔的准确性,经过一段时间现场使用,取得了良好的效果。3、本文输电杆塔姿态监测系统是CORS技术、GPS差分技术、传感器技术、低功耗技术、GPRS无线网络通讯技术、太阳能供电技术的结合体,由远程CORS服务系统、监测流动站和上位机服务器组成。4、成功研制了监测流动站,即一种新型的采空区输电杆塔姿态监测装置,它的硬件电路由S3C2440微处理器与外围功能模块构成,经过软件硬件调试后实现了预期的功能。5、编写了监测流动站软件程序,利用监测流动站微处理器S3C2440实现了GPRS模块与远程CORS服务系统通讯,并接收远程CORS服务系统发送的差分修正信息,经过GPS差分算法解算得到输电杆塔水平平移与垂直位移距离,再通过GPRS模块传输到上位机服务器上,为输电线路的数字化管理提供技术支撑。6、制定了监测流动站与上位机服务器的通讯协议,并编写了上位机服务器软件。该软件能对输电杆塔姿态变化进行3D动画显示,可设置输电杆塔平移或垂直移动距离预警值及倾斜角度预警值,当检测到的输电杆塔姿态参数超出预警值时,上位机服务器及时发出报警。
【关键词】：输电杆塔监测 ARM9 CORS服务系统 GPS差分定位
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-11
- 第一章 绪论11-17
- 1.1 本课题研究的背景和意义11-13
- 1.2 国内外研究现状13-14
- 1.3 本文研究的主要内容14-17
- 第二章 GPS差分技术与CORS服务系统17-37
- 2.1 全球卫星定位系统的产生与发展17-18
- 2.2 GPS定位技术基础18-24
- 2.2.1 GPS卫星信号结构19-23
- 2.2.2 GPS定位的基本原理23
- 2.2.3 GPS的特点及技术指标23-24
- 2.3 GPS系统误差分析24-25
- 2.4 差分GPS技术25-29
- 2.4.1 差分GPS出现25-26
- 2.4.2 差分GPS基本原理26-29
- 2.5 基于载波相位多参数平滑差分输电线路杆塔定位算法29-31
- 2.6 CORS服务系统31-35
- 2.6.1 CORS概述31-32
- 2.6.2 CORS技术发展及存在的问题32-33
- 2.6.3 CORS原理与结构33-35
- 2.6.4 CORS在形变与沉降测量领域的应用35
- 2.7 本章小结35-37
- 第三章 系统总体设计方案与硬件设计37-55
- 3.1 系统总体方案37-44
- 3.1.1 上位机服务器软件设计38-43
- 3.1.2 监测流动站硬件设计43-44
- 3.2 微处理器44-46
- 3.3 电源模块46
- 3.4 GPS定位系统46-49
- 3.4.1 GPS天线47-48
- 3.4.2 GPS接收机48-49
- 3.5 倾角传感器49-50
- 3.6 GPRS无线通讯模块50-53
- 3.7 模块电源电路53
- 3.8 复位电路53-54
- 3.9 太阳能供电系统54
- 3.10 本章小结54-55
- 第四章 系统软件设计与通信协议55-67
- 4.1 引言55
- 4.2 软件开发环境55-56
- 4.3 系统的主程序设计56-63
- 4.3.1 GPS差分定位模块的程序设计57-61
- 4.3.2 倾角采集模块的程序设计61-63
- 4.4 监测流动站与上位机服务器的通信协议设计63-66
- 4.4.1 连接帧63-64
- 4.4.2 连接响应帧格式64
- 4.4.3 数据帧64
- 4.4.4 命令帧64-65
- 4.4.5 命令响应帧65-66
- 4.4.6 故障帧66
- 4.5 本章小结66-67
- 第五章 运行情况及性能分析67-71
- 第六章 总结与展望71-73
- 6.1 工作总结71-72
- 6.2 工作展望72-73
- 参考文献73-78
- 附录 178-79
- 附录 279-80
- 附录 380-81
- 附录 481-82
- 致谢82-84
- 硕士期间发表论文84
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