输电铁塔螺栓易松动区域定位方法、系统、介质及处理器与流程
本发明涉及输电线路运维检测，特别涉及输电铁塔螺栓易松动区域定位方法、系统、介质及处理器。
背景技术：
1、输电铁塔是架空输电线路的核心支撑结构，其安全稳定运行直接关系到电网的可靠性。铁塔通过大量螺栓将塔腿、主材、斜材、横担、节点板、导线挂点和地线支架等构件连接为整体，这些螺栓连接部位长期承受导线张力、风荷载、地线张力、温度变化及环境振动等复杂交变载荷作用。在持续运行过程中，螺栓容易因疲劳、微振动、安装偏差或材料蠕变而产生预紧力衰减，进而形成松动隐患。若不能及时发现并处理，松动螺栓可能引发节点滑移、杆件失稳甚至倒塔事故。因此，对输电铁塔螺栓松动状态进行有效检测与定位，是输电线路运维中至关重要的环节。目前，行业内已发展出多种螺栓检测手段，主要包括人工巡检、扭矩扳手复核、基于无人机的图像识别以及基于加速度传感器或激光测振的局部振动检测等。人工巡检依赖运维人员登塔目视检查或借助望远镜观察，效率低且难以覆盖全部高空隐蔽连接位置；扭矩复核需要接触式操作，在高空作业中实施困难；图像识别技术通过拍摄螺栓外观判断是否存在明显位移或锈蚀，但对早期预紧力衰减导致的微小松动缺乏识别能力；局部振动检测通过在特定位置布置传感器采集振动信号，虽能反映局部结构动态特性，但检测信号与螺栓实际空间位置之间的对应关系模糊，难以反向追溯至具体易松动区域。上述方法在一定程度上缓解了螺栓状态检测的压力，但整体上仍处于单点、单信号、单工况的检测模式，未能形成系统性的区域识别与精准定位能力。
2、现有技术中存在难以对螺栓易松动区域进行准确识别与精确定位的问题。现有检测方法通常以单个螺栓或单一测点为对象，缺乏对铁塔整体结构拓扑、载荷传递路径及历史运维数据的综合利用，导致检测依据单一、异常信号与螺栓空间位置关联性弱，且历史巡检和复紧结果无法参与后续识别决策，使得候选区域遗漏、异常传播路径误判和目标区域定位偏差频发，难以实现对螺栓易松动区域的准确筛选与精确定位。
3、因此，亟需一种输电铁塔螺栓易松动区域定位方法、系统、介质及处理器。
技术实现思路
1、针对现有技术中输电铁塔螺栓检测方法难以对螺栓易松动区域进行准确识别与精确定位的问题，本发明提供了一种输电铁塔螺栓易松动区域定位方法、系统、介质及处理器，能够提高输电铁塔螺栓易松动区域识别的准确性、完整性和可追溯性，降低人工高空巡检工作量，提升螺栓松动隐患发现效率，并为输电铁塔螺栓状态的快速检测、定点复核和运维闭环管理提供技术支撑。具体技术方案如下：
2、一种输电铁塔螺栓易松动区域定位方法，包括以下步骤：
3、建立输电铁塔的结构拓扑模型，基于结构拓扑模型将输电铁塔划分为多个螺栓群区域；
4、基于提前获取的风荷载参数、导线张力参数、塔型参数和杆件连接参数确定载荷传递路径和各螺栓群区域的结构响应，结合各螺栓群区域的历史修正状态设定条件，将满足设定条件的螺栓群区域确定为第一候选易松动区域；
5、确定输电铁塔上的激励点和检测点，建立冲击波传播路径，将冲击波传播路径与第一候选易松动区域绑定后形成路径覆盖矩阵；
6、在激励点施加冲击激励，在检测点采集响应信号，提取响应信号的特征并与参考信号比较，确定异常传播路径；
7、根据路径覆盖矩阵和异常传播路径确定目标易松动区域；
8、获取目标易松动区域的现场复核结果，并更新对应螺栓群区域的历史修正状态。
9、优选的，所述结构拓扑模型包括拓扑节点、拓扑边和节点属性，其中，拓扑节点对应塔材连接位置、节点板位置、导线挂点位置或地线支架连接位置；拓扑边对应主材、斜材、横担或其他杆件；节点属性至少包括高度层、方位侧、连接板编号、杆件类型和螺栓数量。
10、优选的，基于拓扑节点、拓扑边和连接板对输电铁塔进行螺栓群区域划分，将输电铁塔划分为多个螺栓群区域，包括以下分类方式的一种或相互不冲突的多种：
11、优先将同一连接板上的多个螺栓划分为同一螺栓群区域；
12、当同一连接板同时连接多个杆件时，按照杆件连接方向将该连接板上的螺栓进一步划分为多个螺栓群区域；
13、当同一杆件两端分别连接不同拓扑节点时，将杆件两端的螺栓分别划分为不同螺栓群区域；
14、当多个螺栓位于同一主载荷传递路径上，且相邻螺栓群之间的空间距离小于预设合并距离时，将所述多个螺栓划分为同一螺栓群区域。
15、优选的，确定第一候选易松动区域，包括：
16、确定载荷传递路径，所述载荷传递路径包括张力传递路径、风荷载传递路径和自重传递路径，其中，基于导线张力参数、塔型参数和杆件连接参数得到张力传递路径；根据风荷载参数、塔型参数和杆件连接参数得到风荷载传递路径；按照塔型参数和杆件连接参数得到自重传递路径；
17、计算结构响应，所述结构响应包括各螺栓群区域对应的塔材应力、节点位移、杆件振动响应、载荷传递状态以及与结构对称区域之间的响应差异；
18、设定筛选条件，所述筛选条件包括结构位置条件、载荷路径条件和结构响应条件，所述结构位置条件为螺栓群区域位于至少一个预先设定的结构位置中，所述载荷路径条件为螺栓群区域位于张力传递路径、风荷载传递路径和自重传递路径的至少一种路径上，所述结构响应条件为将各螺栓群区域的结构响应与对应基准对象进行比较，当任一结构响应超出对应异常阈值时，判定该螺栓群区域满足结构响应条件；
19、获取历史修正状态，所述历史修正状态包括增强状态、保持状态和抑制状态；
20、确定待筛选区域：将各螺栓群区域分别与结构位置条件、载荷路径条件和结构响应条件进行比对，当任一螺栓群区域满足结构响应条件，且满足结构位置条件或载荷路径条件中的至少一个时，将该螺栓群区域确定为待筛选区域；当任一螺栓群区域的历史修正状态为增强状态，且满足结构位置条件或载荷路径条件中的至少一个时，也将该螺栓群区域确定为待筛选区域；
21、确定第一候选易松动区域：对待筛选区域结合历史修正状态进行二次筛选，当待筛选区域的历史修正状态为增强状态或保持状态时，将该待筛选区域确定为第一候选易松动区域；当待筛选区域的历史修正状态为抑制状态时，仅在该待筛选区域满足预设强响应条件的情况下，才将该待筛选区域确定为第一候选易松动区域，所述预设强响应条件包括螺栓群区域在两个以上风向工况下均满足响应异常条件，或者螺栓群区域与其结构对称区域之间的响应差异满足预设不一致条件，或者螺栓群区域同时位于塔身截面变化位置和主载荷传递路径上，或者螺栓群区域的历史复紧扭矩变化记录满足预设扭矩变化条件。
22、优选的，所述路径覆盖矩阵记录每一组激励点和检测点对应的冲击波传播路径，以及所述冲击波传播路径与第一候选易松动区域之间的覆盖关系，所述覆盖关系包括是否经过、是否邻接、拓扑距离、是否为主传播路径或辅助传播路径，若没有传播路径经过或邻接当前第一候选易松动区域，则重新选择辅助检测点或辅助激励点并更新矩阵。
23、优选的，确定异常传播路径，包括：
24、在结构拓扑模型中搜索由激励点至检测点的至少一条拓扑路径，记录经过的拓扑节点、拓扑边和连接板，作为冲击波传播路径，当第一候选易松动区域位于该传播路径上，或与其拓扑距离不大于预设邻接距离阈值时，将该区域与该传播路径绑定，同一激励点和检测点之间存在一条主传播路径和至少一条辅助传播路径；
25、施加冲击激励，采集响应信号并提取信号特征，所述信号特征包括冲击波到达时间、响应幅值、幅值衰减程度、主频变化、相位变化和高频包络突变；
26、将信号特征与参考信号的信号特征比较，所述参考信号为健康基准信号、历史检测信号、同塔对称区域信号或理论传播响应进行比较，当冲击波到达时间延迟超过预设时间差阈值、响应幅值衰减超过预设幅值差阈值、主频偏移超过预设频率差阈值、相位差超过预设相位差阈值、或高频包络突变超过预设包络突变阈值时，将该传播路径确定为异常传播路径。
27、优选的，根据路径覆盖矩阵和异常传播路径确定目标易松动区域，包括：
28、构建异常路径关联表，所述异常路径关联表用于记录统计的每个第一候选易松动区域被异常传播路径绑定的次数、与各异常传播路径之间的最小拓扑距离、历史修正状态、是否位于主载荷传递路径以及是否存在结构对称的异常传播路径；
29、根据以下任一条规则或若干条相互不冲突的规则确定目标易松动区域：
30、当两条以上异常传播路径均与同一第一候选易松动区域存在绑定关系，且该区域与各异常传播路径之间的拓扑距离均不大于预设距离阈值时，将第一候选易松动区域确定为目标易松动区域；
31、当多个第一候选易松动区域均满足上述条件时，按照异常传播路径绑定次数由多到少、最小拓扑距离由小到大、位于主载荷传递路径优先或存在结构对称路径异常优先的顺序进行排序，将排序最前的第一候选易松动区域确定为目标易松动区域；
32、当一条异常传播路径绑定多个第一候选易松动区域时，按照拓扑距离由小到大的顺序排序，将排序最前的区域确定为目标易松动区域；若存在多个排序最前且拓扑距离相同的区域，则优先选择历史修正状态为增强状态的区域，其次优先选择位于主载荷传递路径上的区域；
33、当拓扑距离相同、历史修正状态相同且均位于或均不位于主载荷传递路径时，将多个区域标记为待复核区域。
34、一种输电铁塔螺栓易松动区域定位系统，应用于如上所述的方法，包括：
35、建模及分区模块：建立输电铁塔的结构拓扑模型，基于结构拓扑模型将输电铁塔划分为多个螺栓群区域；
36、第一候选易松动区域获取模块：基于提前获取的风荷载参数、导线张力参数、塔型参数和杆件连接参数确定载荷传递路径和各螺栓群区域的结构响应，结合各螺栓群区域的历史修正状态设定条件，将满足设定条件的螺栓群区域确定为第一候选易松动区域；
37、异常传播路径获取模块：确定输电铁塔上的激励点和检测点，建立冲击波传播路径，将冲击波传播路径与第一候选易松动区域绑定后形成路径覆盖矩阵；在激励点施加冲击激励，在检测点采集响应信号，提取响应信号的特征并与健康基准信号比较，确定异常传播路径；
38、结果输出及更新模块：根据路径覆盖矩阵和异常传播路径确定目标易松动区域；获取目标易松动区域的现场复核结果，并更新对应螺栓群区域的历史修正状态。
39、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上所述的输电铁塔螺栓易松动区域定位方法。
40、一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行如上所述的输电铁塔螺栓易松动区域定位方法。
41、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
42、本发明以螺栓群区域作为识别对象，并将输电铁塔结构拓扑关系、三维空间位置关系、风荷载及导线张力载荷路径、弹性冲击波传播路径、振动响应异常特征和历史复紧记录进行统一关联，能够在检测前根据结构受力和历史状态筛选出第一候选易松动区域，减少盲目检测范围；在检测中通过路径覆盖矩阵和传播路径绑定关系，使振动响应信号能够反向定位至具体候选区域，提高异常信号与实际螺栓区域之间的对应精度；在检测后通过异常路径关联表、连接刚度状态、结构对称差分校核和区域排序规则，提高目标易松动区域定位的可靠性；同时，通过空间定位编码将目标区域、健康基准信号、现场复核结果、复紧记录和历史修正状态持续关联，使后续检测能够根据历史数据自动修正识别规则。由此，本发明能够提高输电铁塔螺栓易松动区域识别的准确性、完整性和可追溯性，降低人工高空巡检工作量，提升螺栓松动隐患发现效率，并为输电铁塔螺栓状态的快速检测、定点复核和运维闭环管理提供技术支撑。