铁塔状态检测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铁塔状态检测的方法及系统。其中该方法包括以下步骤：将每种环境参数的预设范围划分为多个参数区间，并将各环境参数的参数区间组成参数组，所有参数组构成环境状态空间；且每组参数组对应环境状态空间中的一个区域；读取铁塔的环境参数数值及铁塔的当前倾斜角度；使用聚类法判断所获取的环境参数数值对应的环境状态空间中的对应区域；将当前倾斜角度与对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度。其充分利用环境参数构建环境状态空间，使每一铁塔倾斜状态都能基于相对应的环境参数数值进行分析，从而准确判断铁塔所处的状况，有效防止铁塔倒塌等危险。且本方法可存储在程序中自动运行，维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
铁塔状态检测的方法及系统
本专利技术涉及建筑安全领域，尤其涉及一种铁塔状态检测的方法及系统。
技术介绍
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。因此使用铁塔状态监测系统对铁塔的倾斜状态进行自动监测显得尤为重要。目前采用较多的是基于铁塔倾斜角度数据和给定阈值的状态检测和报警的方法。这种方法虽然实现起来较为简单，但是在铁塔发生倾斜时，不能准确的获知其倾斜状态与周围环境状态的关联性，也无法推断出铁塔对环境因素的承受极限，不能在铁塔倾斜角度超过阈值之前，对铁塔倾斜状态进行精确的检测和趋势预警，从而导致相关应对措施不及时，乃至因为铁塔倾倒造成巨大的经济损失。而如果使用专门的监控人员来进行铁塔状态判断，不仅会急剧加大铁塔监测系统的人工成本，还会因为人工判断的主观性和非精确性，造成状态检测偏差，同样有可能导致应对措施错误、铁塔倒塌的后果。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术对铁塔的倾斜没有结合环境状态，倾斜判断精确性差的问题，提供一种更为准确的铁塔状态检测的方法及系统。为实现本专利技术目的提供的一种铁塔状态检测的方法，包括以下步骤：将每种环境参数的预设范围划分为多个参数区间，并将各环境参数的参数区间组成参数组，所有所述参数组构成环境状态空间；且每组所述参数组对应所述环境状态空间中的一个区域；读取铁塔的环境参数数值及铁塔的当前倾斜角度；使用聚类法判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域；将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，所述环境参数包括风向和风速。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，还包括以下步骤：根据所述最终倾斜角度和所述原始倾斜角度计算所述铁塔随时间的变化趋势。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，使用下面的聚类公式计算并判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域：且其中，wdir_ran[i]为对应区域的风向的参数区间的中心点，i表示状态空间的行，i＝1,2，……，m，m为正整数；wspe_ran[j]为对应区域的风速的参数区间的中心点，j表示状态空间的列，j＝1，……，n，n为正整数；wdir为所获取的风向的参数数值；wspe为所获取的风速的参数数值；前面两个公式均满足时，则判定所获取的环境参数数值在风向中心点为wdir_ran[i]，风速中心点为wspe_ran[j]的对应区域。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，所述将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度，包括以下步骤：使用下面的公式分别计算当前倾斜角度及原始倾斜角度所占比重：其中，weightnew为所述当前倾斜角度所占新数据比重，weightold为原始倾斜角度所占旧数据比重，k为状态空间矩阵第i行第j列区域中已经计算最终倾斜角度的次数，k＝0，1……，l，l为整数，ε≈0，是为了避免分母为0所设置的非常小的正数；根据所述新数据比重及所述旧数据比重利用下面的公式计算所述当前倾斜角度对应的最终倾斜角度：degx_matrix_new[i,j]＝degx·weightnew+degx_matrix_old[i,j]·weightolddegy_matrix_new[i,j]＝degy·weightnew+degy_matrix_old[i,j]·weightold其中，degx为通过传感器测量的所述当前倾斜角度中相对x轴的倾斜角度，degx_matrix_old[i,j]为所述原始倾斜角度中相对x轴的倾斜角度，degx_matrix_new[i,j]为所述最终倾斜角度中相对x轴的倾斜角度；degy为通过传感器测量的所述当前倾斜角度中相对y轴的倾斜角度，degy_matrix_old[i,j]为所述原始倾斜角度中相对y轴的倾斜角度，degy_matrix_new[i,j]为所述最终倾斜角度中相对y轴的倾斜角度；根据所述新数据比重及所述旧数据比重利用下面的公式计算所述铁塔的环境参数值对应到所述对应区域中的最终环境参数值：wdir_new[i,j]＝wdir·weightnew+wdir_old[i,j]·weightoldwspe_new[i,j]＝wspe·weightnew+wspe_old[i,j]·weightold其中，wdir_new[i,j]为风向最终值，wspe_new[i,j]为风速最终值，wdir_old[i,j]为原始倾斜角度对应的风向值，wspe_old[i,j]为原始倾斜角度对应的风速值。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，所述铁塔的所述最终倾斜角度的变化满足以下公式：其中，Δdegx_matris[i]为环境状态空间第i行铁塔x轴倾斜角度的变化量，Δdegx_matris[j]为为环境状态空间第j列铁塔x轴倾斜角度的变化量，Δdegy_matris[i]为环境状态空间第i行铁塔y轴倾斜角度的变化量，Δdegy_matris[j]为环境状态空间第j列铁塔y轴倾斜角度的变化量；根据以上公式计算所述铁塔在任意风向或者任意风速下，在x轴的倾斜角度变化和/或在y轴的倾斜角度变化。作为一种铁塔状态检测的方法的可实施方式，还包括以下步骤：判断所述最终倾斜角度是否超过预设倾斜角度阈值，并在超过所述预设倾斜角度阈值时发出报警信号。基于同一专利技术构思还提供一种铁塔状态检测的系统，包括状态空间构建模块、参数读取模块、区域判断模块及倾斜角度计算模块，其中：所述状态空间构建模块，被配置为将每种环境参数的预设范围划分为多个参数区间，并将各环境参数的参数区间组成参数组，所有所述参数组构成环境状态空间；且每组所述参数组对应所述环境状态空间中的一个区域；所述参数读取模块，被配置为读取铁塔的环境参数数值及铁塔的当前倾斜角度；所述区域判断模块，被配置为使用聚类法判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域；所述倾斜角度计算模块，被配置为将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度。作为一种铁塔状态检测的系统的可实施方式，还包括趋势判断模块，被配置为根据所述最终倾斜角度和所述原始倾斜角度计算所述铁塔随时间的变化趋势。作为一种铁塔状态检测的系统的可实施方式，还包括报警模块，被配置为判断所述最终倾斜角度是否超过预设倾斜角度阈值，并在超过所述预设倾斜角度阈值时发出报警信号。本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供的一种铁塔状态检测的方法及系统，其充分利用环境参数构建环境状态空间，并将铁塔的倾斜情况与各环境参数一一进行对应，从而使每一铁塔倾斜状态都能基于相对应的环境参数数值进行分析，从而准确判断铁塔所处的状况，有效防止铁塔倒塌等危险。且本方法可存储在程序中自动运行，维护成本低，可实现全年无人值守不间断状态检测。附图说明图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁塔状态检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：将每种环境参数的预设范围划分为多个参数区间，并将各环境参数的参数区间组成参数组，所有所述参数组构成环境状态空间；且每组所述参数组对应所述环境状态空间中的一个区域；读取铁塔的环境参数数值及铁塔的当前倾斜角度；使用聚类法判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域；将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度。

【技术特征摘要】
1.一种铁塔状态检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：将每种环境参数的预设范围划分为多个参数区间，并将各环境参数的参数区间组成参数组，所有所述参数组构成环境状态空间；且每组所述参数组对应所述环境状态空间中的一个区域；读取铁塔的环境参数数值及铁塔的当前倾斜角度；使用聚类法判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域；将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度。2.根据权利要求1所述的铁塔状态检测的方法，其特征在于，所述环境参数包括风向和风速。3.根据权利要求1所述的铁塔状态检测的方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据所述最终倾斜角度和所述原始倾斜角度计算所述铁塔随时间的变化趋势。4.根据权利要求2所述的铁塔状态检测的方法，其特征在于，使用下面的聚类公式计算并判断所获取的环境参数数值对应的所述环境状态空间中的对应区域：且其中，wdir_ran[i]为对应区域的风向的参数区间的中心点，i表示状态空间的行，i＝1,2，……，m，m为正整数；wspe_ran[j]为对应区域的风速的参数区间的中心点，j表示状态空间的列，j＝1，……，n，n为正整数；wdir为所获取的风向的参数数值；wspe为所获取的风速的参数数值；前面两个公式均满足时，则判定所获取的环境参数数值在风向中心点为wdir_ran[i]，风速中心点为wspe_ran[j]的对应区域。5.根据权利要求4所述的铁塔状态检测的方法，其特征在于，所述将所述当前倾斜角度与所述对应区域中的原始倾斜角度进行加权计算，得到对应区域的最终倾斜角度，包括以下步骤：使用下面的公式分别计算当前倾斜角度及原始倾斜角度所占比重：其中，weightnew为所述当前倾斜角度所占新数据比重，weightold为原始倾斜角度所占旧数据比重，k为状态空间矩阵第i行第j列区域中已经计算最终倾斜角度的次数，k＝0，1……，l，l为整数，ε≈0，是为了避免分母为0所设置的非常小的正数；根据所述新数据比重及所述旧数据比重利用下面的公式计算所述当前倾斜角度对应的最终倾斜角度：degx_matrix_new[i,j]＝degx·weightnew+degx_matrix_old[i,j]·weightolddegy_matrix_new[i,j]＝degy·weightnew+degy_matrix_old[i,j]·weightold其中，degx为通过传感器测量的所述当前倾斜角度中相对x轴的倾斜角度，degx_matrix_old[i,j]为所述原始倾斜角度中相对x轴的倾斜角度，degx_matrix_new[i,j]为所述最终倾斜角度中相对x轴的倾斜角度；degy为通过传感器测量的所述当前倾斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，杨光，袁振江，李洪研，王巍巍，
申请(专利权)人：通号通信信息集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11