基于线长精确展放架线施工线长测量装置及其使用方法与流程

1.本技术涉及输电线测量技术领域，具体涉及一种基于线长精确展放架线施工线长测量装置及其使用方法。


背景技术：

2.架线施工在电网输电工程中是非常重要的一个环节，而在架线施工中对输电线的长度进行测定就显得尤为重要。传统输电线线长采用弧垂，以装配式架线施工技术为例，施工时在地面拉伸出导线，架线施工时通过精确的线长展放，挂线后即可得到设计的弧垂。传统线长测量采用全站仪测长法，需要将两块棱镜分别放到相邻两塔对应挂线点处，观测人员肩抗全站仪随放线段奔走可以测得档内线长。但该方法需要取挂棱镜，操作非常不便，且测量容易受外界雨雾天气、风力等干扰，效率以及准确率低。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例中提供了一种基于线长精确展放架线施工线长测量装置及其使用方法，以克服现有的线长测试测量方法需要取挂棱镜，操作非常不便，且测量容易受外界雨雾天气、风力等干扰，效率以及准确率低的问题。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种基于线长精确展放架线施工线长测量装置，所述装置固定于任一个电网杆塔的放线滑车上，所述放线滑车用于在电网杆塔之间展放输电线，所述装置包括：激光发射设备、激光接收设备和第一处理器；其中所述第一处理器分别连接所述激光发射设备和激光接收设备；
5.所述激光发射设备包括依次连接的激光发射器、分光器和第一聚焦镜；所述激光接收设备包括依次连接的光电探测器、第二聚焦镜和第二处理器；所述激光发射器和所述光电探测器分别连接所述第二处理器，所述第二处理器连接所述第一处理器；
6.所述激光发射器发出激光光束，通过所述分光器将所述激光光束分成两路激光信号；
7.所述第一聚焦镜分别将两路所述激光信号发射至正在展放的待测定输电线，以对应形成两路反射信号；
8.所述第二聚焦镜分别将两路所述反射信号反射至所述光电探测器；所述光电探测器分别接收两路所述反射信号，确定接收到两路所述反射信号的渡越时间，并将所述渡越时间发送至所述第二处理器；
9.所述第二处理器根据采集到的两路所述激光信号的光路距离和所述渡越时间计算出所述正在展放的待测定输电线的展放速度，并将所述展放速度发送至所述第一处理器；
10.所述第一处理器根据所述展放速度和采集到的展放时间计算出待测定输电线的线长。
11.第二方面，本技术实施例提供了一种基于线长精确展放架线施工线长测量系统，
该系统包括监控电脑端、多个电网杆塔、放线滑车和上述第一方面所述的基于线长精确展放架线施工线长测量装置；其中，各所述放线滑车分别设置在各电网杆塔上，各所述测定装置通过固定装置安装于各所述放线滑车上；所述监控电脑端分别与各所述测定装置连接；
12.所述监控电脑端控制所述测定装置对输电线的线长进行测定。
13.第三方面，本技术实施例提供了一种使用上述第一方面所述的基于线长精确展放架线施工线长测量系统的输电线线长的方法，所述方法包括：
14.所述监控电脑端发送测定指令至任一个所述激光发射器，所述激光发射器发出激光光束，通过所述分光器将所述激光光束分成两路激光信号；
15.所述第一聚焦镜分别将两路所述激光信号发射至正在展放的待测定输电线，以对应形成两路反射信号；
16.所述第二聚焦镜分别将两路所述反射信号反射至所述光电探测器；所述光电探测器分别接收两路所述反射信号，确定接收到两路所述反射信号的渡越时间，并将所述渡越时间发送至所述第二处理器；
17.所述第二处理器根据采集到的两路所述激光信号的光路距离和所述渡越时间计算出所述正在展放的待测定输电线的展放速度，并将所述展放速度发送至所述第一处理器；
18.所述第一处理器根据所述展放速度和采集到的展放时间计算出待测定输电线的线长，并将所述待测定输电线的线长发送至所述监控电脑端。
19.本技术实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量装置及其使用方法，在需要测定输电线线长时，激光发射器发出激光光束，然后通过分光器将激光光束分成两路激光信号；再经过第一聚焦镜分别将两路激光信号发射至正在展放的待测定输电线，以对应形成两路反射信号；然后通过第二聚焦镜分别将两路反射信号反射至光电探测器；光电探测器分别接收两路反射信号，确定接收到两路反射信号的渡越时间，并将渡越时间发送至第二处理器；第二处理器根据采集到的两路激光信号的光路距离和渡越时间计算出正在展放的待测定输电线的展放速度，并将展放速度发送至第一处理器；第一处理器根据展放速度和采集到的展放时间计算出待测定输电线的线长。该装置可以通过非接触方式完成对输电线的展放线长进行精确测量，极大提高了架线施工工作效率、避免了危险的高空取挂棱镜操作、节省了大量人力物力。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本技术一个实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量装置结构示意图；
22.图2为本技术一个实施例提供的电网输电线架线的原理示意图；
23.图3为本技术一个实施例提供的光电探测器的电路结构示意图；
24.图4为本技术又一个实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量装置结构
示意图；
25.图5为本技术一个实施例提供的放线滑车的结构图；
26.图6为本技术一个实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量系统结构示意图；
27.图7为本技术一个实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量系统的工作原理图。
具体实施方式
28.下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.为了更详细说明本技术，下面结合附图对本技术提供的一种基于线长精确展放架线施工线长测量装置及其使用方法，进行具体地描述。
30.请参考图1，图1示出了本技术实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量装置的结构示意图，测定装置固定于任一个电网杆塔的放线滑车上，放线滑车用于在电网杆塔之间展放输电线，装置包括：激光发射设备1、激光接收设备2和第一处理器3；其中第一处理器3分别连接激光发射设备1和激光接收设备2；激光发射设备1包括依次连接的激光发射器11、分光器12和第一聚焦镜13；激光接收设备2包括依次连接的光电探测器21、第二聚焦镜22和第二处理器23；激光发射器11和光电探测器21分别连接第二处理器23，第二处理器23连接第一处理器3；激光发射器11发出激光光束，通过分光器12将激光光束分成两路激光信号；第一聚焦镜13分别将两路激光信号发射至正在展放的待测定输电线，以对应形成两路反射信号；第二聚焦镜22分别将两路反射信号反射至光电探测器21；光电探测器21分别接收两路反射信号，确定接收到两路反射信号的渡越时间，并将渡越时间发送至第二处理器23；第二处理器23根据采集到的两路激光信号的光路距离和渡越时间计算出正在展放的待测定输电线的展放速度，并将展放速度发送至第一处理器3；第一处理器3根据展放速度和采集到的展放时间计算出待测定输电线的线长。
31.在一种可选的实施方式中，光电探测器21的数量可以为2个。
32.请参照图2所示，图2为电网输电线架设原理图，包括多个电网杆塔，输电线架设在两个电网杆塔之间，通常是采用放线滑车进行自动化架设，即放线滑车按照图2所示导线牵引展放方向设置输电网，从而完成架线；其中测定装置安装在电网杆塔的放线滑车上(即图2中的测定装置工作点)。输电线的线长测定通常是指测定任意两个电网杆塔之间的输电线的长度，又称为档内线长。由于在本实施例中是在输电线架设(或展放)过程中来测定输电线的线长，而此时输电线处于运动中，不能直接测定输电线的线长；因此，在本实施例中，是通过测定输电线的展放速度，以及放线滑车对输电线的展放时长，来计算出输电线的线长。
33.在测定输电线的展放速度中采用非接触式激光测试方法，将需要测定的输电线记为正在展放的待测定输电线；具体过程为：当需要测定正在展放的待测定输电线的展放速度时，采用激光发射器11产生激光光束，分光器12将激光光速分成两路激光信号，两路激光信号通过第一聚焦镜片13分别发射到正在展放的待测定输电线；两路激光信号分别传输到
正在展放的待测定输电线，会分别形成反射波，即形成两路反射信号。这两路反射信号经过第二聚焦镜片22分别进入两个光电探测器21，由于两路激光信号的光路不同，发射到待测定输电线的位置不同，那么形成的两路反射信号的光路也不相同，那么两个光电探测器21接收到反射信号的时间会存在时差，即渡越时间。另外，两路激光信号的光路不同，具有光路距离。将光路距离和渡越时间发送到第二处理器23，第二处理器23就可以根据光路记录和渡越时间，并基于根据激光测速原理模型度计算出待测定输电线的运动速度(即展放速度)。其中，所述激光测速原理模型，采用以下方式确定：模型中涉及的参数值为：s0:分光器13射出两路光路的距离；t0:两个光电探测器21接收相关信号时的渡越时间；v:待测定输电线的移动速度。
[0034][0035]
激光测速原理模型中的渡越时间处理，渡越时间采用随机理论分析光路信号，分光后在不同的延时值下比较两信号波形的相似程度，使用将自相关分析融入到传统的互相关函数法计算渡越时间。其中，渡越时间确定的具体理论逻辑为：若将第一路激光信号作为输入信号分析,它是平稳随机过程的信号；则第二路激光信号是脉冲响应为的线性函数的输出信号，这两路激光信号用随机理论来说，就是两个不同随机过程中，各自在不相同时间的关联。用数学函数表示的逻辑为：若将两路激光信号的随机信号视为x(t)与y(t)，两者相差一个渡越时间τ0，则两者的相关函数r
xy
(r)可由卷积给出：
[0036][0037]
由于两个光电探测器21的信号是相同的，仅在时间上差一个渡越时间，则这样看来，第二路激光信号可视为一个渡越时间延迟τ0的脉冲信号g(t)；
[0038]
g(t)＝δ(t
0-τ0)
[0039]
两式联立得
[0040]rxy
(τ)＝r
xx
(τ-τ0)
[0041]
或写为代入时间t的自相关函数，t＝τ0时出现峰值，即为渡越时间。
[0042]rxy
(τ)＝kδ(t
0-τ0)
[0043]
上述激光信号渡越时间处理中：x(t)与y(t)为两束激光的随机信号；r
xy
(r)为两个随机信号的相关函数；τ0为渡越时间；τ为相关函数中两信号任意两个时间点间的时间；t为随机信号的时间；g(t)为延时的脉冲信号；k为延时脉冲信号的积分；δ为脉冲信号。
[0044]
第一处理器3根据待测定输电线的展放速度，和输电线的展放时间，就可以计算出待测定的输电线的长度。具体的计算公式为：s＝vt，其中s表示经过待测定输电线的长度；v表示待测定输电线的展放速度；t表示展放时间。
[0045]
在一种可选地实施方式中，采用激光发射器11可以采用半导体激光电路，分光器12采用sma905分光器，可支持1260～1650nm的全波段信号输出，第一处理器3采用微型处理器stm32f030r8t6trst。
[0046]
在一种优选的实施方式中，光电探测器21可以采用u2t bprv2125a40g速率的高速光电平衡探测器，双光纤差分输出，带宽31ghz，能探测绝大部分光路信息，并给预处理器输出电压摆幅600mv信息。第一处理器23可以采用微型处理器stm32f030r8t6trst，内部集成
电路可执行控制部件和算术逻辑部件的功能配合外界存储器用来交换导线展放速度信息。其中，光电探测器的电路结构如图3所示。
[0047]
本技术实施例提供的基于线长精确展放架线施工线长测量装置，可以通过非接触方式完成对输电线的展放线长进行精确测量，极大提高了架线施工工作效率、避免了危险的高空取挂棱镜操作、节省了大量人力物力。
[0048]
在一个实施例中，激光发射器、分光器和第一聚焦镜形成第一圆柱体结构；光电探测器、第二聚焦镜和第二处理器形成第二圆柱体结构。
[0049]
在一个实施例中，还包括壳体10；第一圆柱体结构、第二圆柱体结构和第一处理器分别设置于壳体内部。
[0050]
具体地，请参照1和4所示，测定装置包括壳体10，激光发射器、分光器和第一聚焦镜形成第一圆柱体结构；光电探测器、第二聚焦镜和第二处理器形成第二圆柱体结构，第一圆柱体结构和第二圆柱体结构都安装或设置在壳体10的内部。采用该方式便于激光的发生与回收反馈。
[0051]
另外，第一圆柱体结构和第二圆柱体结构又可以称为非接触式激光测长系统。
[0052]
在一个实施例中，请参照图1和图4所示，装置还包括倾角传感14；倾角传感器14设置于壳体10的前端；倾角传感器14连接第一处理器3，来传输数据。
[0053]
进一步地，倾角传感器14可以是scl3300-d01-10 scl3300-d01三轴倾角传感器。
[0054]
其中，倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于系统的水平角度变化测量，水平仪从过去简单的水泡水平仪到的电子水平仪是自动化和电子测量技术发展的结果。作为一种检测工具,它已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。电子水平仪是一种非常精确的测量小角度的检测工具，用它可测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。在本实施例中，倾角传感器主要用于检测该测定装置在使用过程的产生倾斜时的倾角，在倾角过大时便于及时调整，以避免测定结果不准确。
[0055]
在一个实施例中，壳体10的侧壁上设置有固定装置8。
[0056]
请参照图1和4所示，壳体10的左右侧壁上都可以设置固定装置8，固定装置8的数量可以是多个。可以通过固定装置8将该测定装置安装于放线滑车上。请参照图5所示，40为放线滑车，且放线滑车上设置有螺栓孔81和82。可选地，固定装置8可以是固定孔，其中固定孔和螺栓孔都可以安装螺旋，从而将测定装置安装于放线滑车所在的工作点。
[0057]
在一个实施例中，装置还包括射频通信模块6；射频通信模块6设置于壳体10内部，射频通信模块10用于连接监控电脑端。
[0058]
具体来说，如图1和图4所示，装置还包括射频通信模块6，通过射频通信模块6可以与地面的监控电脑端进行通信，使测定装置与指挥人员电脑端建立数据传输通道，实现导线长度等数据的实时传输与监测。
[0059]
可选地，射频通信模块6可以是射频卡，射频卡可以为地面检的监测电脑端的阅读器建立射频识别体系，射频卡采用普通iso-18000-6c(epc g2)电子标签，读卡器采用uhf rfid超高频远距离读写器jt-8290g，全面支持符合iso-18000-6c(epc g2)、iso-18000-6b电子标签；可稳定读取20m内物体信息。
[0060]
在一个实施例中，如图1和图4所示，装置还包括开机按钮4和复位按钮5；开机按钮
4和复位按钮5通过安装孔设置于壳体10的外侧壁。
[0061]
在一个实施例中，如图1和图4所示，壳体10上开设有一个或多个散热孔7。
[0062]
可选地，装置还可以包括散热装置，例如散热风扇等。可以助于对接激光发射设备和激光接收设备进行散热。
[0063]
进一步地，装置还包括供电模块，供电模块可以采用采用3.2-3.7v/3600mah可充电锂离子电池uf103450pn，来为整个测定装置进行供电。
[0064]
基于上述的基于线长精确展放架线施工线长测量装置，本技术实施例中还公开了对应上述装置的基于线长精确展放架线施工线长测量系统，下面给出具体的实施例进行详细说明。
[0065]
请参阅图6，为本技术实施例公开的一种基于线长精确展放架线施工线长测量系统，主要包括：包括：监控电脑端、多个电网杆塔、放线滑车和基于线长精确展放架线施工线长测量装置的任意一个实施例中描述的测定装置；其中，各放线滑车分别设置在各电网杆塔上，各测定装置通过固定装置安装于各放线滑车上；监控电脑端分别与各测定装置连接；监控电脑端控制测定装置对输电线的线长进行测定。
[0066]
具体来说，可以通过测定装置的射频通信模块，建立杆塔上的测定装置与杆塔下地面的监控电脑端的通信，塔下指挥人员可以通过监控电脑端对测定装置进行远程控制，实现导线长度等数据的实时传输与监测；当线长将要到达设计值时，电脑端控制程序响应，做到对导线展放的实时预警。
[0067]
另外，基于线长精确展放架线施工线长测量系统的测长原理如图7所示。
[0068]
基于上述的基于线长精确展放架线施工线长测量系统，本技术实施例中还公开了对应上述系统的电网输电线线长的测定方法，下面给出具体的实施例进行详细说明。
[0069]
一种利用上述实施例中描述的电网输电线线长测定系统的方法，方法包括：
[0070]
s1：监控电脑端发送测定指令至任一个激光发射器，激光发射器发出激光光束，通过分光器将激光光束分成两路激光信号。
[0071]
s2：第一聚焦镜分别将两路激光信号发射至正在展放的待测定输电线，以对应形成两路反射信号。
[0072]
s3：第二聚焦镜分别将两路反射信号反射至光电探测器；光电探测器分别接收两路反射信号，确定接收到两路反射信号的渡越时间，并将渡越时间发送至第二处理器。
[0073]
s4：第二处理器根据采集到的两路激光信号的光路距离和渡越时间计算出正在展放的待测定输电线的展放速度，并将展放速度发送至第一处理器；
[0074]
s5：第一处理器根据展放速度和采集到的展放时间计算出待测定输电线的线长，并将待测定输电线的线长发送至监控电脑端。
[0075]
具体地，首先根据施工安排确定测量装置个数，各线长测量装置编号对应各电网杆塔，即采用固定装置8和具有螺栓孔81、82设计的放线滑车40，将线长测量装置固定在工作点。在并通过地面的监控电脑端进行激活，建立与电脑端连接，并让测定装置待机。然后，升挂悬垂绝缘子串和已安装线长测量装置的放线滑车40；导引绳展放完后，线长测量装置启动工作，利用展放牵引绳对线长测量装置校准工作状态，并做调整；牵引绳展放结束时线长测量装置数据复位，准备对导线展放测长。具体测定过程如s1到s5。
[0076]
采用上述测定系统能够有效解决基于线长精确展放架线施工时，施工人员对施工
数据和施工程度模糊的问题，可以做到对施工实时数据的实时掌握，地面指挥人员也可在第一时间对高空反馈的情况组织操作人员响应。免去了观测人员用全站仪法繁琐的观测流程和与地面指挥人员的实时喊话，极大提高了架线施工工作效率、避免了危险的高空取挂棱镜操作、节省了大量人力物力。杆塔上测长装置返回的数据能够轻松判断放线滑车是否正常工作，地面指挥人员能第一时间组织调整措施。当电网塔杆上测定装置返回的数据将要到达设计数值时，电脑端的预警程序工作，提示地面指挥人员注意该输电线展放完成，提高了施工效率和安全性。
[0077]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0078]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。