一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统的制作方法

1.本发明涉及高压铁塔安全性能监测领域，涉及到一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统。


背景技术：

2.近年来，随着社会经济的大幅度发展，人们的生活质量在很大程度上获得了改善，与此同时，随着人们对于电力需求的不断提高，进一步推动了电力行业的发展进步，相对应的，输电线路的数量和建设规模在不断扩大，其中输电线路高压铁塔作为架空导线、避雷线以及其他附件的有力支撑塔架结构，发挥着重要作用，因此，对电力输电线路高压铁塔的安全性能进行监测，具有重要意义。
3.现有的电力输电线路高压铁塔安全性能监测方法主要集中于对高压铁塔自身的材料和结构进行监测，没有将高压铁塔同与高压铁塔相连接并能影响到高压铁塔稳定性的物体进行关联性分析，因而存在一些弊端：一方面，没有对高压铁塔的拉线进行深度分析，如拉线是否牢固和拉线的布设是否合理，其中影响拉线牢固的因素又包括拉线数量、拉线断股和拉线生锈等，同时，拉线与地面之间的倾角和相邻拉线之间所成角度，均是衡量拉线布设是否合理的指标，若高压铁塔的拉线不牢固或者布设不合理，将不能使拉线很好的发挥加固高压铁塔的作用，进而不能为高压铁塔的稳定性和安全性提供保障。
4.另一方面，没有考虑到电线拉力和风力对高压铁塔稳定性的影响，当高压铁塔悬挂的电线越多、悬挂电线的垂度越大并且高压铁塔两侧电线的拉力明显不一致时，高压铁塔很容易倾倒，同时风力等级和高压铁塔高度也会对高压铁塔的安全性造成影响，风力等级越大、高压铁塔越高，高压铁塔发生倾倒的可能性就越大，进而使得现有的电力输电线路高压铁塔安全性能监测方法的准确性和可靠性比较低。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提出了一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，实现对高压铁塔安全性能监测的功能。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案是：本发明提供一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，包括：目标高压铁塔部件参数获取模块：用于获取目标高压铁塔的部件参数，其中部件参数包括拉线牢固系数和拉线倾角符合系数。
7.目标高压铁塔部件安全分析模块：用于根据目标高压铁塔的部件参数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数，判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，若存在倾倒危险，则进行预警，反之，则执行目标高压铁塔外力参数获取模块。
8.目标高压铁塔外力参数获取模块：用于获取目标高压铁塔的外力参数，其中外力参数包括电线拉力系数和风力影响综合指数。
9.目标高压铁塔外力安全分析模块：用于根据目标高压铁塔的外力参数，得到目标
高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，根据目标高压铁塔的倾倒预警指数，判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，并进行相应处理。
10.数据库：用于存储高压铁塔中拉线的标准直径、高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度、不同风力等级对应的风力强度系数和不同高度范围对应的风力影响比例系数。
11.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线牢固系数，具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头，获取目标高压铁塔的俯视图像，根据目标高压铁塔的俯视图像，得到目标高压铁塔的拉线总数量，将其记为α。
12.按照等长度原则将目标高压铁塔中各拉线进行划分，得到目标高压铁塔中各拉线的各子线段，通过高清摄像头获取目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，统计目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量,将其记为bi，i表示目标高压铁塔中第i个拉线的编号，i＝1,2,...,n，根据目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股处的拉线直径，将其记为d
ic
，c表示第c个拉线断股处的编号，c＝1,2,...,f，提取数据库中存储的高压铁塔中拉线的标准直径，将其记为d
标准
，将目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量bi和各拉线中各拉线断股处的拉线直径d
ic
代入公式得到目标高压铁塔的拉线断股比例系数β，其中χ1、χ2分别表示预设的目标高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量和拉线断股处拉线直径的权重因子，b
设
表示预设的高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量的阈值。
13.根据目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像，统计目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量，将其记为ki，并获取目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像对应生锈面积，将其记为g表示第g个生锈图像的编号，g＝1,2,...,h。
14.将目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量ki和各拉线中各生锈图像对应生锈面积代入公式得到目标高压铁塔的拉线腐蚀比例系数δ，其中ε1、ε2分别表示目标高压铁塔拉线中生锈图像的总数量和生锈图像对应生锈面积的权重因子，k
设
表示预设的目标高压铁塔拉线中生锈图像总数量的阈值，s
设
表示预设的生锈图像对应生锈面积的阈值。
15.将目标高压铁塔的拉线总数量α、拉线断股比例系数β和拉线腐蚀比例系数δ代入公式得到目标高压铁塔的拉线牢固系数φ，其中表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数修正因子，e表示自然常数，α
设
表示预设的高压铁塔的拉线总数量
阈值。
16.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线倾角符合系数，具体过程为：通过高清摄像头对目标高压铁塔进行环绕式拍摄，获取目标高压铁塔的各角度实景图像，构建目标高压铁塔的空间模型，根据目标高压铁塔的空间模型，获取目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度，将其记为将目标高压铁塔中各拉线向地面进行垂直投影，得到目标高压铁塔中各拉线对应的投影线，获取目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度，将其记为p表示相邻的第p个拉线的编号，p＝1,2,...,q。
17.提取数据库中存储的高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度，将其记为θ
1标
，将目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度和目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度代入公式得到目标高压铁塔的拉线倾角符合系数γ，其中n表示目标高压铁塔的拉线总数量，n＝α,δθ1表示预设的高压铁塔中拉线与地面所成夹角角度与标准角度之间的允许差值，表示目标高压铁塔中第i个拉线对应投影线与其相邻的第p-1个拉线对应投影线之间夹角的角度，q表示相邻的拉线的总数量。
18.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程包括：将目标高压铁塔的拉线牢固系数φ和拉线倾角符合系数γ代入公式得到目标高压铁塔的抗倾倒指数η，其中μ表示预设的目标高压铁塔的抗倾倒指数修正因子，φ
设
、γ
设
分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数阈值和拉线倾角符合系数阈值，λ1、λ2分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数的权重因子。
19.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程还包括：将目标高压铁塔的抗倾倒指数与预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值进行比较，若目标高压铁塔的抗倾倒指数小于预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值，则目标高压铁塔本身存在倾倒危险，并进行预警，反之，则目标高压铁塔本身无倾倒危险，并执行目标高压铁塔外力参数获取模块。
20.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的电线拉力系数，具体过程为：按照预设的原则将与目标高压铁塔相邻的两个高压铁塔分别记为相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔，通过无人机携带的高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔所在区域的俯视图像和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔所在区域的俯视图像，得到目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间的直线距离和目标
高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间的直线距离，将其分别记为l1和l2。
21.通过高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔之间电线的图像，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间电线的图像，构建第一电线空间模型，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线中悬挂最低点与悬挂最高点的连线，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线与水平基准线之间的夹角，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角，将目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角记为x表示目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间第x个电线的编号，x＝1,2,...,y，同理，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角的分析方法，得到目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间各电线的下垂角，将其记为x
′
表示目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间第x
′
个电线的编号，x
′
＝1
′
,2
′
,...,y
′
。
22.通过分析公式得到目标高压铁塔的电线拉力系数其中σ1、σ2分别表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离和目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间电线的下垂角的权重因子，δl表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离的阈值。
23.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的风力影响综合指数，具体过程为：通过气象平台，获取目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，提取数据库中存储的不同风力等级对应的风力强度系数，根据目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，筛选得到目标高压铁塔所在区域的最大风力等级对应的风力强度系数，将其记为目标高压铁塔的风力强度系数，通过高度测量仪获取目标高压铁塔的高度，提取数据库中存储的不同高度范围对应的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的高度与不同高度范围对应的风力影响比例系数进行比对，筛选得到目标高压铁塔高度对应的风力影响比例系数，将其记为目标高压铁塔的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数代入公式得到目标高压铁塔的风力影响综合指数其中υ1、υ2分别表示目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数，τ1、τ2分别表示预设的目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数的权重因子。
24.在上述实施例的基础上，所述目标高压铁塔外力安全分析模块的具体分析过程为：将目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数代入公式得到目标高压铁塔的外力强度指数ξ，其中ψ表示预设的目标高压铁塔的外力强度指数修正因子，将目标高压铁塔的抗倾倒指数η和外力强度指数ξ代入公式
得到目标高压铁塔的倾倒预警指数z，将目标高压铁塔的倾倒预警指数与预设的倾倒预警指数阈值进行比较，若目标高压铁塔的倾倒预警指数大于预设的倾倒预警指数阈值，则目标高压铁塔在外力作用下存在倾倒危险，并通知高压铁塔安全监管部门采取加固措施。
25.相对于现有技术，本发明所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，以下有益效果：1、本发明提供的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，通过获取目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数，判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，进一步获取目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，进而判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，并进行相应处理，将高压铁塔同与高压铁塔相连接并能影响到高压铁塔稳定性的物体进行关联性分析，丰富高压铁塔安全性评估指标的多样性，从而提高高压铁塔安全性能监测结果的准确性和可靠性。
26.2、本发明通过获取目标高压铁塔的拉线总数量、拉线断股比例系数和拉线腐蚀比例系数，分析得到目标高压铁塔的拉线牢固系数，获取目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度和目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度，分析得到目标高压铁塔的拉线倾角符合系数，根据目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，进而判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，从拉线是否牢固和拉线的布设是否合理的角度，对高压铁塔的拉线进行深度分析，进而使拉线更好的发挥加固高压铁塔的作用，从而为高压铁塔的稳定性和安全性提供保障。
27.3、本发明通过获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间的直线距离、目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间的直线距离、目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间各电线的下垂角，得到目标高压铁塔的电线拉力系数，获取目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数，得到目标高压铁塔的风力影响综合指数，根据目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，进而判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，充分考虑到电线拉力和风力对高压铁塔稳定性的影响，最大程度降低高压铁塔发生倾倒的风险，从而进一步提高电力输电线路高压铁塔安全性能监测方法的准确性和可靠性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附
图。
29.图1为本发明的系统模块连接图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1所示，本发明提供一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，包括目标高压铁塔部件参数获取模块、目标高压铁塔部件安全分析模块、目标高压铁塔外力参数获取模块、目标高压铁塔外力安全分析模块和数据库。
32.所述目标高压铁塔部件安全分析模块分别与目标高压铁塔部件参数获取模块和目标高压铁塔外力参数获取模块连接，目标高压铁塔外力安全分析模块与目标高压铁塔外力参数获取模块连接，数据库分别与目标高压铁塔部件参数获取模块和目标高压铁塔外力参数获取模块连接。
33.所述目标高压铁塔部件参数获取模块用于获取目标高压铁塔的部件参数，其中部件参数包括拉线牢固系数和拉线倾角符合系数。
34.进一步地，所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线牢固系数，具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头，获取目标高压铁塔的俯视图像，根据目标高压铁塔的俯视图像，得到目标高压铁塔的拉线总数量，将其记为α。
35.按照等长度原则将目标高压铁塔中各拉线进行划分，得到目标高压铁塔中各拉线的各子线段，通过高清摄像头获取目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，统计目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量,将其记为bi，i表示目标高压铁塔中第i个拉线的编号，i＝1,2,...,n，根据目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股处的拉线直径，将其记为d
ic
，c表示第c个拉线断股处的编号，c＝1,2,...,f，提取数据库中存储的高压铁塔中拉线的标准直径，将其记为d
标准
，将目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量bi和各拉线中各拉线断股处的拉线直径d
ic
代入公式得到目标高压铁塔的拉线断股比例系数β，其中χ1、χ2分别表示预设的目标高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量和拉线断股处拉线直径的权重因子，b
设
表示预设的高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量的阈值。
36.根据目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像，统计目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量，将其记为ki，并获取目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像对应生锈面积，将其记为g表示第g个生锈图像的编号，g＝1,2,...,h。
37.将目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量ki和各拉线中各生锈图像对应生
锈面积代入公式得到目标高压铁塔的拉线腐蚀比例系数δ，其中ε1、ε2分别表示目标高压铁塔拉线中生锈图像的总数量和生锈图像对应生锈面积的权重因子，k
设
表示预设的目标高压铁塔拉线中生锈图像总数量的阈值，s
设
表示预设的生锈图像对应生锈面积的阈值。
38.将目标高压铁塔的拉线总数量α、拉线断股比例系数β和拉线腐蚀比例系数δ代入公式得到目标高压铁塔的拉线牢固系数φ，其中表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数修正因子，e表示自然常数，α
设
表示预设的高压铁塔的拉线总数量阈值。
39.作为一种优选方案，所述目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，具体获取方法为：将目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像与预设的拉线断股图像进行比对，得到目标高压铁塔中各拉线中各子线段图像与拉线断股图像的相似度，将目标高压铁塔中各拉线中各子线段图像与拉线断股图像的相似度与预设的相似度阈值进行比较，若目标高压铁塔中某拉线中某子线段图像与拉线断股图像的相似度大于预设的相似度阈值，则将目标高压铁塔中该拉线中该子线段图像记为拉线断股图像，筛选出目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像。
40.作为一种优选方案，所述目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像和目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像对应生锈面积，具体获取方法为：利用图像处理技术，得到目标高压铁塔中各拉线中各子线段图像的各灰度值，将目标高压铁塔中各拉线中各子线段图像的各灰度值与预设的拉线生锈图像灰度值范围进行比对，若目标高压铁塔中某拉线中某子线段图像的某灰度值处于预设的拉线生锈图像灰度值范围之内，则将目标高压铁塔中该拉线中该子线段图像记为生锈图像，筛选出目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像，并将目标高压铁塔中该拉线中该子线段图像的该灰度值记为生锈灰度值，筛选出目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像的各生锈灰度值，得到目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像的各生锈灰度值对应区域，将其记为目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像的各生锈区域，获取目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像的各生锈区域对应面积，对目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像的各生锈区域对应面积进行累加，得到目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像对应生锈面积。
41.进一步地，所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线倾角符合系数，具体过程为：通过高清摄像头对目标高压铁塔进行环绕式拍摄，获取目标高压铁塔的各角度实景图像，构建目标高压铁塔的空间模型，根据目标高压铁塔的空间模型，获取目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度，将其记为将目标高压铁塔中各拉线向地面进行垂直投影，得到目标高压铁塔中各拉线对应的投影线，获取目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度，将其记为p表示相邻的第p个拉线的编号，p＝1,2,...,q。
42.提取数据库中存储的高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度，将其记为θ
1标
，
将目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度和目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度代入公式得到目标高压铁塔的拉线倾角符合系数γ，其中n表示目标高压铁塔的拉线总数量，n＝α,δθ1表示预设的高压铁塔中拉线与地面所成夹角角度与标准角度之间的允许差值，表示目标高压铁塔中第i个拉线对应投影线与其相邻的第p-1个拉线对应投影线之间夹角的角度，q表示相邻的拉线的总数量。
43.作为一种优选方案，所述两拉线相邻指目标高压铁塔中两个拉线对应投影线之间夹角角度在设定的角度范围内。
44.所述目标高压铁塔部件安全分析模块用于根据目标高压铁塔的部件参数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数，判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，若存在倾倒危险，则进行预警，反之，则执行目标高压铁塔外力参数获取模块。
45.进一步地，所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程包括：将目标高压铁塔的拉线牢固系数φ和拉线倾角符合系数γ代入公式得到目标高压铁塔的抗倾倒指数η，其中μ表示预设的目标高压铁塔的抗倾倒指数修正因子，φ
设
、γ
设
分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数阈值和拉线倾角符合系数阈值，λ1、λ2分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数的权重因子。
46.更进一步地，所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程还包括：将目标高压铁塔的抗倾倒指数与预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值进行比较，若目标高压铁塔的抗倾倒指数小于预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值，则目标高压铁塔本身存在倾倒危险，并进行预警，反之，则目标高压铁塔本身无倾倒危险，并执行目标高压铁塔外力参数获取模块。
47.需要说明的是，本发明通过获取目标高压铁塔的拉线总数量、拉线断股比例系数和拉线腐蚀比例系数，分析得到目标高压铁塔的拉线牢固系数，获取目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度和目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度，分析得到目标高压铁塔的拉线倾角符合系数，根据目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，进而判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，从拉线是否牢固和拉线的布设是否合理的角度，对高压铁塔的拉线进行深度分析，进而使拉线更好的发挥加固高压铁塔的作用，从而为高压铁塔的稳定性和安全性提供保障。
48.所述目标高压铁塔外力参数获取模块用于获取目标高压铁塔的外力参数，其中外
力参数包括电线拉力系数和风力影响综合指数。
49.进一步地，所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的电线拉力系数，具体过程为：按照预设的原则将与目标高压铁塔相邻的两个高压铁塔分别记为相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔，通过无人机携带的高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔所在区域的俯视图像和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔所在区域的俯视图像，得到目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间的直线距离和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间的直线距离，将其分别记为l1和l2。
50.通过高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔之间电线的图像，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间电线的图像，构建第一电线空间模型，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线中悬挂最低点与悬挂最高点的连线，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线与水平基准线之间的夹角，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角，将目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角记为x表示目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间第x个电线的编号，x＝1,2,...,y，同理，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角的分析方法，得到目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间各电线的下垂角，将其记为x
′
表示目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间第x
′
个电线的编号，x
′
＝1
′
,2
′
,...,y
′
。
51.通过分析公式得到目标高压铁塔的电线拉力系数其中σ1、σ2分别表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离和目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间电线的下垂角的权重因子，δl表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离的阈值。
52.作为一种优选方案，所述和的范围均为
53.进一步地，所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的风力影响综合指数，具体过程为：通过气象平台，获取目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，提取数据库中存储的不同风力等级对应的风力强度系数，根据目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，筛选得到目标高压铁塔所在区域的最大风力等级对应的风力强度系数，将其记为目标高压铁塔的风力强度系数，通过高度测量仪获取目标高压铁塔的高度，提取数据库中存储的不同高度范围对应的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的高度与不同高度范围对应的风力影响比例系数进行比对，筛选得到目标高压铁塔高度对应的风力影响比例系数，将其记为目标高压铁塔的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数代入公式得到目标高压铁塔的风力影响综合指数其中υ1、υ2分别表示目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数，τ1、τ2分别表示预设的目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数的权重因子。
54.所述目标高压铁塔外力安全分析模块用于根据目标高压铁塔的外力参数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，根据目标高压铁塔的倾倒预警指数，判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，并进行相应处理。
55.进一步地，所述目标高压铁塔外力安全分析模块的具体分析过程为：将目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数代入公式得到目标高压铁塔的外力强度指数ξ，其中ψ表示预设的目标高压铁塔的外力强度指数修正因子，将目标高压铁塔的抗倾倒指数η和外力强度指数ξ代入公式得到目标高压铁塔的倾倒预警指数z，将目标高压铁塔的倾倒预警指数与预设的倾倒预警指数阈值进行比较，若目标高压铁塔的倾倒预警指数大于预设的倾倒预警指数阈值，则目标高压铁塔在外力作用下存在倾倒危险，并通知高压铁塔安全监管部门采取加固措施。
56.需要说明的是，本发明通过获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间的直线距离、目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间的直线距离、目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间各电线的下垂角，得到目标高压铁塔的电线拉力系数，获取目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数，得到目标高压铁塔的风力影响综合指数，根据目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，进而判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，充分考虑到电线拉力和风力对高压铁塔稳定性的影响，最大程度降低高压铁塔发生倾倒的风险，从而进一步提高电力输电线路高压铁塔安全性能监测方法的准确性和可靠性。
57.所述数据库用于存储高压铁塔中拉线的标准直径、高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度、不同风力等级对应的风力强度系数和不同高度范围对应的风力影响比例系数。
58.以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于，包括：目标高压铁塔部件参数获取模块：用于获取目标高压铁塔的部件参数，其中部件参数包括拉线牢固系数和拉线倾角符合系数；目标高压铁塔部件安全分析模块：用于根据目标高压铁塔的部件参数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数，判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，若存在倾倒危险，则进行预警，反之，则执行目标高压铁塔外力参数获取模块；目标高压铁塔外力参数获取模块：用于获取目标高压铁塔的外力参数，其中外力参数包括电线拉力系数和风力影响综合指数；目标高压铁塔外力安全分析模块：用于根据目标高压铁塔的外力参数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，分析得到目标高压铁塔的倾倒预警指数，根据目标高压铁塔的倾倒预警指数，判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，并进行相应处理；数据库：用于存储高压铁塔中拉线的标准直径、高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度、不同风力等级对应的风力强度系数和不同高度范围对应的风力影响比例系数。2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线牢固系数，具体过程为：通过无人机携带的高清摄像头，获取目标高压铁塔的俯视图像，根据目标高压铁塔的俯视图像，得到目标高压铁塔的拉线总数量，将其记为α；按照等长度原则将目标高压铁塔中各拉线进行划分，得到目标高压铁塔中各拉线的各子线段，通过高清摄像头获取目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，统计目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量,将其记为b
i
，i表示目标高压铁塔中第i个拉线的编号，i＝1,2,...,n，根据目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股图像，得到目标高压铁塔中各拉线中各拉线断股处的拉线直径，将其记为d
ic
，c表示第c个拉线断股处的编号，c＝1,2,...,f，提取数据库中存储的高压铁塔中拉线的标准直径，将其记为d
标准
，将目标高压铁塔中各拉线中拉线断股图像的总数量b
i
和各拉线中各拉线断股处的拉线直径d
ic
代入公式得到目标高压铁塔的拉线断股比例系数β，其中χ1、χ2分别表示预设的目标高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量和拉线断股处拉线直径的权重因子，b
设
表示预设的高压铁塔拉线中拉线断股图像总数量的阈值；根据目标高压铁塔中各拉线中各子线段的图像，分析得到目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像，统计目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量，将其记为k
i
，并获取目标高压铁塔中各拉线中各生锈图像对应生锈面积，将其记为g表示第g个生锈图像的编号，g＝1,2,...,h；将目标高压铁塔中各拉线中生锈图像的总数量k
i
和各拉线中各生锈图像对应生锈面积
代入公式得到目标高压铁塔的拉线腐蚀比例系数δ，其中ε1、ε2分别表示目标高压铁塔拉线中生锈图像的总数量和生锈图像对应生锈面积的权重因子，k
设
表示预设的目标高压铁塔拉线中生锈图像总数量的阈值，s
设
表示预设的生锈图像对应生锈面积的阈值；将目标高压铁塔的拉线总数量α、拉线断股比例系数β和拉线腐蚀比例系数δ代入公式得到目标高压铁塔的拉线牢固系数φ，其中表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数修正因子，e表示自然常数，α
设
表示预设的高压铁塔的拉线总数量阈值。3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔部件参数获取模块中获取目标高压铁塔的拉线倾角符合系数，具体过程为：通过高清摄像头对目标高压铁塔进行环绕式拍摄，获取目标高压铁塔的各角度实景图像，构建目标高压铁塔的空间模型，根据目标高压铁塔的空间模型，获取目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度，将其记为将目标高压铁塔中各拉线向地面进行垂直投影，得到目标高压铁塔中各拉线对应的投影线，获取目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度，将其记为p表示相邻的第p个拉线的编号，p＝1,2,...,q；提取数据库中存储的高压铁塔中拉线与地面所成夹角的标准角度，将其记为θ
1标
，将目标高压铁塔中各拉线与地面所成夹角的角度和目标高压铁塔中各拉线对应投影线与其相邻的各拉线对应投影线之间夹角的角度代入公式得到目标高压铁塔的拉线倾角符合系数γ，其中n表示目标高压铁塔的拉线总数量，n＝α,δθ1表示预设的高压铁塔中拉线与地面所成夹角角度与标准角度之间的允许差值，表示目标高压铁塔中第i个拉线对应投影线与其相邻的第p-1个拉线对应投影线之间夹角的角度，q表示相邻的拉线的总数量。4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程包括：将目标高压铁塔的拉线牢固系数φ和拉线倾角符合系数γ代入公式
得到目标高压铁塔的抗倾倒指数η，其中μ表示预设的目标高压铁塔的抗倾倒指数修正因子，φ
设
、γ
设
分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数阈值和拉线倾角符合系数阈值，λ1、λ2分别表示预设的目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数的权重因子。5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔部件安全分析模块的分析过程还包括：将目标高压铁塔的抗倾倒指数与预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值进行比较，若目标高压铁塔的抗倾倒指数小于预设的高压铁塔抗倾倒指数参考值，则目标高压铁塔本身存在倾倒危险，并进行预警，反之，则目标高压铁塔本身无倾倒危险，并执行目标高压铁塔外力参数获取模块。6.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的电线拉力系数，具体过程为：按照预设的原则将与目标高压铁塔相邻的两个高压铁塔分别记为相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔，通过无人机携带的高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔所在区域的俯视图像和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔所在区域的俯视图像，得到目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间的直线距离和目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间的直线距离，将其分别记为l1和l2；通过高清摄像头分别获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔和相邻第二高压铁塔之间电线的图像，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间电线的图像，构建第一电线空间模型，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线中悬挂最低点与悬挂最高点的连线，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线，获取目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂线与水平基准线之间的夹角，将其记为目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角，将目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角记为x表示目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间第x个电线的编号，x＝1,2,...,y，同理，根据目标高压铁塔与相邻第一高压铁塔之间各电线的下垂角的分析方法，得到目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间各电线的下垂角，将其记为x
′
表示目标高压铁塔与相邻第二高压铁塔之间第x
′
个电线的编号，x
′
＝1
′
,2
′
,...,y
′
；通过分析公式得到目标高压铁塔的电线拉力系数其中σ1、σ2分别表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离和目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间电线的下垂角的权重因子，δl表示预设的目标高压铁塔与相邻高压铁塔之间直线距离的阈值。7.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系
统，其特征在于：所述目标高压铁塔外力参数获取模块中获取目标高压铁塔的风力影响综合指数，具体过程为：通过气象平台，获取目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，提取数据库中存储的不同风力等级对应的风力强度系数，根据目标高压铁塔所在区域的最大风力等级，筛选得到目标高压铁塔所在区域的最大风力等级对应的风力强度系数，将其记为目标高压铁塔的风力强度系数，通过高度测量仪获取目标高压铁塔的高度，提取数据库中存储的不同高度范围对应的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的高度与不同高度范围对应的风力影响比例系数进行比对，筛选得到目标高压铁塔高度对应的风力影响比例系数，将其记为目标高压铁塔的风力影响比例系数，将目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数代入公式得到目标高压铁塔的风力影响综合指数其中υ1、υ2分别表示目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数，τ1、τ2分别表示预设的目标高压铁塔的风力强度系数和风力影响比例系数的权重因子。8.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，其特征在于：所述目标高压铁塔外力安全分析模块的具体分析过程为：将目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数代入公式得到目标高压铁塔的外力强度指数ξ，其中ψ表示预设的目标高压铁塔的外力强度指数修正因子，将目标高压铁塔的抗倾倒指数η和外力强度指数ξ代入公式得到目标高压铁塔的倾倒预警指数z，将目标高压铁塔的倾倒预警指数与预设的倾倒预警指数阈值进行比较，若目标高压铁塔的倾倒预警指数大于预设的倾倒预警指数阈值，则目标高压铁塔在外力作用下存在倾倒危险，并通知高压铁塔安全监管部门采取加固措施。

技术总结
本发明涉及高压铁塔安全性能监测领域，具体公开一种基于数据分析的电力输电线路高压铁塔安全性能监测系统，本发明通过获取目标高压铁塔的拉线牢固系数和拉线倾角符合系数，得到目标高压铁塔的抗倾倒指数，进而判断目标高压铁塔本身是否存在倾倒危险，进一步获取目标高压铁塔的电线拉力系数和风力影响综合指数，得到目标高压铁塔的外力强度指数，根据目标高压铁塔的抗倾倒指数和外力强度指数，进而判断目标高压铁塔在外力作用下是否存在倾倒危险，并进行相应处理，将高压铁塔同与其关联的物体进行综合分析，丰富高压铁塔安全性评估指标的多样性，从而提高高压铁塔安全性能监测结果的准确性和可靠性。准确性和可靠性。准确性和可靠性。


技术研发人员：程时国
受保护的技术使用者：武汉红火焰建筑工程有限公司
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/9/23