懸浮式抱桿組塔施工現場監測數據處理傳輸方法及系統與流程

本技術涉及電力項目施工監測，更具體地，涉及一種懸浮式抱桿組塔施工現場監測數據處理傳輸方法及系統。

背景技術：

1、懸浮式抱桿組塔是我國鐵塔組立工程中最常見的施工方式，保證施工安全與效率的信息傳輸系統顯得格外重要。而信息傳輸系統作為施工安全與效率的重要保障工具，其對施工過程中的安全隱患等信息的可靠監測與精確傳輸成為亟需解決的技術問題。考慮到該施工工藝較復雜，信息傳輸易受機械和電氣噪聲信號的影響，且傳統人工監測難以實時、全面獲知組塔系統各部分工作狀態的問題。此外，現有的監測系統在數據通信技術、上下位機設計等方面并未充分考慮懸浮式抱桿組塔工程的實際需求，尤其是組塔施工現場的通信需求、功耗需求以及上下位機之間的數據傳輸要求。因此，現有的信息傳輸系統難以確保在懸浮式抱桿組塔施工的過程中進行精準地信息傳輸。

2、因此，亟需提供一種能對抱桿和繩索的受力情況、空間姿態等進行監測，克服施工過程中噪聲信號因素的影響，實現監測信息的精準實時傳輸的技術手段，為組塔的施工過程提供安全保障。

技術實現思路

1、針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本技術提供了一種懸浮式抱桿組塔施工現場監測數據處理傳輸方法及系統，用于至少確保在懸浮式抱桿組塔施工的過程中進行精準地信息傳輸。

2、為實現上述目的，第一方面，本技術提供了一種懸浮式抱桿組塔施工現場監測數據處理傳輸方法，包括：

3、上位機基于預設的串口數據收發流程接收下位機在懸浮式抱桿組塔施工現場所采集的監測數據；所述監測數據包括拉力數據、傾角數據、抱桿與塔身距離數據中的一種或多種；

4、基于補償角理論對上位機接收的抱桿與塔身距離數據進行修正；

5、對修正后的抱桿與塔身距離數據以及上位機接收的拉力數據、傾角數據進行波形解析，通過重組濾波算法作降噪處理；

6、將降噪處理后得到的監測數據進行遠程傳輸。

7、進一步地，所述串口數據收發流程包括：

8、使用串口有線的傳輸方式實現上位機與下位機間的數據傳輸；

9、采用順位中斷的運行方式進行上位機的串口數據收發，串口數據收發的流程包括接收中斷流程和發送中斷流程；

10、所述接收中斷流程包括：

11、當串口接收到待采集的監測數據后，會立即進入所述接收中斷流程等待數據傳入；

12、判斷服務器是否已發送數據接收指令；若是，則開始接收數據，清除中斷標志；若否，則進入等待接收中斷狀態；

13、清除中斷標志后，判斷數據地址與上位機發出的采集指令ip是否匹配；若是，則執行接收；若否，則進入等待接收中斷狀態；

14、上位機在確認接收數據正確無誤后，若判斷緩沖區存儲量足夠，則將接收數據存入緩沖區；若判斷緩沖區存儲量不夠，則清理緩沖區，再進行接收數據的存儲；

15、所述發送中斷流程包括：

16、上位機向下位機發出信息時，則根據優先級，進入所述發送中斷流程；

17、若串口發送未中斷，則進入等待發送中斷狀態；若串口發送中斷，且判斷服務器已發送數據接收指令，則在成功接收數據后，清除中斷標志；

18、當服務器下發指令成功后，若發送緩沖區不為空，則繼續重復發送數據；若發送緩沖區為空，則結束所述發送中斷流程。

19、進一步地，所述基于補償角理論對上位機接收的抱桿與塔身距離數據進行修正包括：

20、lx＝0.5d+htan(θx+θ0)-lsin(θx+θ0)；

21、ly＝0.5d+htan(θy+θ0)-lsin(θy+θ0)；

22、

23、其中，θ0表示基于補償角理論引入的補償傾角；θx表示橫線路方向上的抱桿傾角；θy表示順線路方向上的抱桿傾角；h表示抱桿頂與塔身的高度差；l表示抱桿的總長；d表示頂部塔體寬；lx表示誤差修正后抱桿距橫線路方向塔身的距離；ly表示誤差修正后抱桿距順線路方向塔身的距離；sx表示抱桿傾角傳感器輸出的橫線路方向上的監測信號；sy表示抱桿傾角傳感器輸出的順線路方向上的監測信號；km表示抱桿傾角傳感器輸出靈敏度系數；在塔身上建立坐標系，抱桿傾角傳感器輸出的x軸設置為所述橫線路方向，y軸設置為所述順線路方向。

24、進一步地，所述對修正后的抱桿與塔身距離數據以及上位機接收的拉力數據、傾角數據進行波形解析，通過重組濾波算法作降噪處理包括：

25、f(t)＝f1(t)+α1(t)；

26、θ(t)＝f2(t)+α2(t)；

27、l(t)＝f3(t)+α3(t)；

28、其中，f(t)、θ(t)和l(t)分別表示波形解析后得到的拉力信號、傾角信號和抱桿與塔身距離信號；f1(t)、f2(t)和f3(t)分別表示波形解析后得到的以高斯分布的施工現場噪聲信號；α1(t)、α2(t)和α3(t)分別表示波形解析后得到的含有噪聲的信號；

29、通過重組濾波算法確定離散噪聲基數、重組信號基數以及信號組合結構，得到降噪處理后的監測數據，具體包括：

30、∫f(t)φ(t)dt＝∫f1(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α1(t)(φ(t)+u(t))dt；

31、∫θ(t)φ(t)dt＝∫f2(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α2(t)(φ(t)+u(t))dt；

32、∫l(t)φ(t)dt＝∫f3(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α3(t)(φ(t)+u(t))dt；

33、其中，φ(t)表示離散噪聲基數；u(t)表示重組信號基數；∫f(t)φ(t)dt、∫θ(t)φ(t)dt和∫l(t)φ(t)dt分別表示經降噪處理后的拉力信號、傾角信號和抱桿與塔身距離信號。

34、進一步地，進行遠程傳輸的方式包括：

35、利用5g?dtu技術，選取透傳模式作為傳輸模式，進行監測數據的遠程傳輸；對執行監測數據遠程傳輸任務的設備進行防靜電設計。

36、第二方面，本技術提供了一種懸浮式抱桿組塔施工現場監測數據處理傳輸系統，包括：

37、采集接收數據模塊，用于使上位機基于預設的串口數據收發流程接收下位機在懸浮式抱桿組塔施工現場所采集的監測數據；所述監測數據包括拉力數據、傾角數據、抱桿與塔身距離數據中的一種或多種；

38、抱桿與塔身距離數據修正模塊，用于基于補償角理論對上位機接收的抱桿與塔身距離數據進行修正；

39、重組濾波算法降噪模塊，用于對修正后的抱桿與塔身距離數據以及上位機接收的拉力數據、傾角數據進行波形解析，通過重組濾波算法作降噪處理；

40、遠程傳輸模塊，用于將降噪處理后得到的監測數據進行遠程傳輸。

41、進一步地，所述串口數據收發流程包括：

42、使用串口有線的傳輸方式實現上位機與下位機間的數據傳輸；

43、采用順位中斷的運行方式進行上位機的串口數據收發，串口數據收發的流程包括接收中斷流程和發送中斷流程；

44、所述接收中斷流程包括：

45、當串口接收到待采集的監測數據后，會立即進入所述接收中斷流程等待數據傳入；

46、判斷服務器是否已發送數據接收指令；若是，則開始接收數據，清除中斷標志；若否，則進入等待接收中斷狀態；

47、清除中斷標志后，判斷數據地址與上位機發出的采集指令ip是否匹配；若是，則執行接收；若否，則進入等待接收中斷狀態；

48、上位機在確認接收數據正確無誤后，若判斷緩沖區存儲量足夠，則將接收數據存入緩沖區；若判斷緩沖區存儲量不夠，則清理緩沖區，再進行接收數據的存儲；

49、所述發送中斷流程包括：

50、上位機向下位機發出信息時，則根據優先級，進入所述發送中斷流程；

51、若串口發送未中斷，則進入等待發送中斷狀態；若串口發送中斷，且判斷服務器已發送數據接收指令，則在成功接收數據后，清除中斷標志；

52、當服務器下發指令成功后，若發送緩沖區不為空，則繼續重復發送數據；若發送緩沖區為空，則結束所述發送中斷流程。

53、進一步地，所述抱桿與塔身距離數據修正模塊的設計原理包括：

54、lx＝0.5d+h?tan(θx+θ0)-l?sin(θx+θ0)；

55、ly＝0.5d+h?tan(θy+θ0)-l?sin(θy+θ0)；

56、

57、其中，θ0表示基于補償角理論引入的補償傾角；θx表示橫線路方向上的抱桿傾角；θy表示順線路方向上的抱桿傾角；h表示抱桿頂與塔身的高度差；l表示抱桿的總長；d表示頂部塔體寬；lx表示誤差修正后抱桿距橫線路方向塔身的距離；ly表示誤差修正后抱桿距順線路方向塔身的距離；sx表示抱桿傾角傳感器輸出的橫線路方向上的監測信號；sy表示抱桿傾角傳感器輸出的順線路方向上的監測信號；km表示抱桿傾角傳感器輸出靈敏度系數；在塔身上建立坐標系，抱桿傾角傳感器輸出的x軸設置為所述橫線路方向，y軸設置為所述順線路方向。

58、進一步地，所述重組濾波算法降噪模塊的設計原理包括：

59、f(t)＝f1(t)+α1(t)；

60、θ(t)＝f2(t)+α2(t)；

61、l(t)＝f3(t)+α3(t)；

62、其中，f(t)、θ(t)和l(t)分別表示波形解析后得到的拉力信號、傾角信號和抱桿與塔身距離信號；f1(t)、f2(t)和f3(t)分別表示波形解析后得到的以高斯分布的施工現場噪聲信號；α1(t)、α2(t)和α3(t)分別表示波形解析后得到的含有噪聲的信號；

63、通過重組濾波算法確定離散噪聲基數、重組信號基數以及信號組合結構，得到降噪處理后的監測數據，具體包括：

64、∫f(t)φ(t)dt＝∫f1(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α1(t)(φ(t)+u(t))dt；

65、∫θ(t)φ(t)dt＝∫f2(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α2(t)(φ(t)+u(t))dt；

66、∫l(t)φ(t)dt＝∫f3(t)(φ(t)+u(t))dt+∫α3(t)(φ(t)+u(t))dt；

67、其中，φ(t)表示離散噪聲基數；u(t)表示重組信號基數；∫f(t)φ(t)dt、∫θ(t)φ(t)dt和∫l(t)φ(t)dt分別表示經降噪處理后的拉力信號、傾角信號和抱桿與塔身距離信號。

68、進一步地，所述遠程傳輸模塊包括：

69、5g?dtuwh-g508tf設備，其利用運營商的公共網絡，為用戶提供無線終端設備所需的無線數據傳輸；其選取透傳模式作為傳輸模式，進行監測數據的遠程傳輸；

70、quectel?rm500q設備，其在發送數據時，將主設備的數據封裝、調制后轉換成5g無線信號，再通過天線發送至5g基站，實現數據的遠程上傳；

71、simcom?sim8200g設備，其將接收的5g無線信號在模塊內進行基帶處理，包括解調和解碼，將無線信號轉換為數字數據格式，以保障系統能夠識別信號的格式；

72、對執行監測數據遠程傳輸任務的上述設備進行防靜電設計。

73、總體而言，通過本技術所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

74、(1)本技術基于預設的串口數據收發流程進行串口數據的收發中斷操作，實現了上位機數據的準確收發。且從實際施工情況出發，通過重組濾波算法作降噪處理，使得監測精度更加符合工程實際，且克服了施工現場噪聲信號的影響，實現了施工監測數據的準確處理和傳輸，為組塔施工過程提供了更安全的保障。

75、(2)本技術設計了基于優先級中斷(順位中斷)運行方式的串口中斷收發程序(包括接收中斷流程和發送中斷流程)，進一步實現了上位機數據的準確收發。

76、(3)本技術基于補償角理論對上位機接收的抱桿與塔身距離數據進行了修正，從而得到了更精確的監測數據。

77、(4)本技術從實際施工情況出發，基于重組濾波算法，確定離散噪聲基數、重組信號基數以及信號組合結構，對監測數據進行去噪處理，使監測精度更加符合工程實際，進一步實現了數據的準確處理和傳輸。

78、(5)本技術考慮了數據傳輸丟包、數據處理速率和網絡覆蓋等因素，設計了基于5g通信技術的遠程數據傳輸模塊，從而降低了通信數據的丟包率，增強了抱桿組塔施工現場的通信數據傳輸能力，實現了組塔現場數據的遠程精準傳輸。