【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电设备监控，具体涉及一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法及系统。
技术介绍
1、风力发电作为可再生能源的重要组成部分，在全球范围内得到了广泛应用。风机塔基作为支撑整个风力发电机组的关键结构，其稳定性直接关系到风电设备的安全运行及使用寿命。然而，由于地质条件、气候条件、长期荷载作用等多种因素的影响，风机塔基可能会出现不均匀沉降现象，这不仅会影响风机的稳定性和发电效率，严重时甚至可能导致塔架倾斜、倒塌等安全事故。因此，对风机塔基进行精准、实时的沉降监测显得尤为重要。
2、现有的沉降监测方法多依赖于传统的水准测量或光信号接收定位技术，但这些方法存在测量周期长、精度受限、易受环境因素干扰等缺点，难以满足对风机塔基沉降进行实时、高精度监控的需求。
3、综上所述，急需一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法及系统解决现有技术中的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法及系统，旨在克服现有技术的不足，实现风机塔基沉降的实时监控和准确监测，具体技术方案如下：
2、一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法，包括下列步骤：
3、s1：在风机塔基的下方设置至少三个定位点，每个定位点安装至少一个北斗定位仪；
4、s2：通过北斗定位仪获取定位点的经纬高坐标，将经纬高坐标转化为地心地固坐标；
5、s3：将地心地固坐标转化为东北天坐标；
6、
7、s5：基于监测空间平面的几何特征建立塔基位置状态模型；
8、s6：实时采集并更新北斗定位仪的坐标数据，并重复步骤s2到s5，通过对比塔基位置状态模型的前后变化，判断塔基是否发生沉降以及沉降程度。
9、可选的，在s2中，将经纬高坐标转化为地心地固坐标的计算表达式如下：
10、x＝(n+alt)cost(lat)cos(lon)；
11、y＝(n+alt)cos(lat)sin(lon)；
12、z＝(n(1-f)2+alt)sin(lat)；
13、其中，lon表示经纬高坐标中的经度信息，lat表示经纬高坐标中的纬度信息，alt表示经纬高坐标中的高度信息，f表示极扁率，n表示基准椭球体的曲率半径，x、y、z表示地心固坐标。
14、可选的，在s3中，将地心地固坐标转化为东北天坐标，设目标点的原坐标为p(x,y,z)，建立以p0(x0,y0,z0)为原点的东北天坐标，目标点的经纬高坐标为lla0(lon0,lat0,alt0)，计算表达式如下：
15、
16、其中，e，n，u表示东北天坐标，s表示正交矩阵。
17、可选的，在s4中，当定位点个数为三个时，绘制一个监测空间平面；当定位点个数超过三个时，取任意三个不同的定位点为组合，根据监测需求绘制两个或者两个以上监测空间平面。
18、可选的，在s4中，监测空间平面的几何特征包括法向量、面积和平面夹角。
19、可选的，在s4中，根据定位点的坐标计算得到法向量，设三个定位点的坐标为a(x1,y1,z1)、b(x2,y2,z2)、c(x3,y3,z3)，平面abc的法向量的计算表达式如下：
20、
21、其中，表示ab向量，表示ac向量，θ表示ab向量和ac向量的夹角。
22、可选的，在s4中，平面面积的计算表达式如下：
23、
24、其中，sabc表示平面面积。
25、可选的，在s4中，当设有超过三个定位点时，绘制两个或者两个以上的监测空间平面，平面夹角为任意两个监测空间平面的夹角，计算表达式如下：
26、
27、其中，α表示平面abc和平面acd的平面夹角，表示平面acd的法向量。
28、可选的，在s6中，风机塔基沉降监控方法还包括设置沉降阈值，当风机塔基沉降超过预设的沉降阈值时，触发预警机制。
29、另外，本专利技术还包括一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控系统，用于实现如上述的风机塔基沉降监控方法，所述系统包括北斗定位仪、数据计算中心、预警装置和显示器；
30、北斗定位仪：设置在风机塔基下方的定位点，用于获取定位点的经纬高坐标；
31、数据计算中心：接收定位点的经纬高坐标，计算得到塔基位置状态模型，执行风机塔基沉降监控；
32、预警装置：用于执行预警机制；
33、显示器：用于显示塔基位置状态模型以及可视化数据。
34、应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
35、本专利技术提出了一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法，利用北斗卫星导航系统的高精度定位能力，实现对风机塔基沉降的毫米级监测。本专利技术方法可以对风机塔基进行实时监控，通过实时监测与数据分析，及时发现并预警潜在的沉降风险，减少安全事故的发生。本专利技术方法适应性强，不受天气、地形等自然条件限制，适用于各种复杂环境下的风机塔基沉降监测。
36、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
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1.一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S2中，将经纬高坐标转化为地心地固坐标的计算表达式如下：
3.根据权利要求2所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S3中，将地心地固坐标转化为东北天坐标，设目标点的原坐标为P(x,y,z)，建立以P0(x0,y0,z0)为原点的东北天坐标，目标点的经纬高坐标为LLA0(lon0,lat0,alt0)，计算表达式如下：
4.根据权利要求3所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S4中，当定位点个数为三个时，绘制一个监测空间平面；当定位点个数超过三个时，取任意三个不同的定位点为组合，根据监测需求绘制两个或者两个以上监测空间平面。
5.根据权利要求4所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S4中，监测空间平面的几何特征包括法向量、面积和平面夹角。
6.根据权利要求5所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S4中，根据定位点的坐标计算得到法向量，设三个定位点的坐标为A(x1,y1,z
7.根据权利要求6所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S4中，平面面积的计算表达式如下：
8.根据权利要求7所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S4中，当设有超过三个定位点时，绘制两个或者两个以上的监测空间平面，平面夹角为任意两个监测空间平面的夹角，计算表达式如下：
9.根据权利要求8所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在S6中，还包括设置沉降阈值，当风机塔基沉降超过预设的沉降阈值时，触发预警机制。
10.一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-9任意一项所述的风机塔基沉降监控方法，所述系统包括北斗定位仪、数据计算中心、预警装置和显示器；
...【技术特征摘要】
1.一种基于北斗高精度定位的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，包括下列步骤：
2.根据权利要求1所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在s2中，将经纬高坐标转化为地心地固坐标的计算表达式如下：
3.根据权利要求2所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在s3中，将地心地固坐标转化为东北天坐标，设目标点的原坐标为p(x,y,z)，建立以p0(x0,y0,z0)为原点的东北天坐标，目标点的经纬高坐标为lla0(lon0,lat0,alt0)，计算表达式如下：
4.根据权利要求3所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在s4中，当定位点个数为三个时，绘制一个监测空间平面；当定位点个数超过三个时，取任意三个不同的定位点为组合，根据监测需求绘制两个或者两个以上监测空间平面。
5.根据权利要求4所述的风机塔基沉降监控方法，其特征在于，在s4中，监测空间平面的几何特征包括法向量、面积和平面夹角。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨辉，黄仁泷，师明，杨洪志，安宇，吕超，冯斌，张红兵，杨军，张航，胡磊，谢丽娜，刘建青，
申请(专利权)人：山西龙源新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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