(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210759662.1 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 国网甘肃省电力公司电力科 学研究 院 地址 730070 甘肃省兰州市安宁区万 新北 路249号(兰州电力学校院内) 申请人 西北工业大 学 (72)发明人 赵金雄　马志程　杨启帆　狄磊　 马宏忠　 (74)专利代理 机构 北京精金石知识产权代理有 限公司 1 1470 专利代理师 杨兰兰 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 17/16(2006.01) G01C 9/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于数据驱动 的输电杆塔倾斜预警方 法及系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于数据驱动 的输电杆 塔倾斜预警方法与系统， 属于输电杆塔监测技术 领域。 本发明包括如下步骤： 根据输电杆塔的钢 构件参数建立输电杆塔钢构件的有 限元结构模 型， 钢构件的有限元结构 模型中按塔高进行节点 划分， 每个节点包括多个梁单元， 每个梁单元包 括一个截面； 根据导线的结构参数建立导线的有 限元结构 模型； 结合输电杆塔钢构 件的有限元结 构模型和导线的有 限元结构模型以及风荷载得 到节点自由度位移； 根据节点自由度位移计算输 电杆塔倾斜角度； 根据计算的输电杆塔倾斜角度 及设定的预警阈值， 进行输电杆塔倾斜预警。 本 发明实现了输电杆塔倾斜角度的科学计算， 实现 了输电杆塔倾 斜及时、 准确地预警。 权利要求书5页 说明书19页 附图2页 CN 115062432 A 2022.09.16 CN 115062432 A 1.一种基于数据驱动的输电杆塔倾 斜预警方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 根据输电杆塔的钢构件参数建立输电杆塔钢构件的有限元结构模型， 钢构件的有限元 结构模型中按塔高进行节点划分， 每 个节点包括多个梁单 元， 每个梁单元包括一个截面； 根据导线的结构参数建立 导线的有限元 结构模型； 结合输电杆塔钢构件的有限元结构模型和导线的有限元结构模型以及风荷载得到节 点自由度位移； 根据节点自由度位移计算输电杆塔倾 斜角度； 根据计算的输电杆塔倾 斜角度及设定的预警阈值， 进行输电杆塔倾 斜预警。 2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的输电杆塔倾斜预警方法， 其特征在于， 所述根 据输电杆塔的钢构件参数建立输电杆塔钢构件的有限元 结构模型 具体为： 根据输电杆塔的钢构件参数确定输电杆塔钢构件的有限元结构模型中的节点信 息、 梁 单元信息、 梁单 元配置信息、 截面信息、 材 料信息和导线挂 点信息； 根据节点信息、 梁单元信息、 梁单元配置信息、 截面信息、 材料信息和导线挂点信息建 立输电杆塔钢构件的有限元 结构模型； 所述节点信 息包括杆塔钢构件的梁单元编号及位置； 所述梁单元信 息包括梁的受力和 变形特征； 所述梁单元配置信息包括梁单元截面和截面方向的信息； 所述截面信息包括面积、 直 径及截面所处位置； 所述材料信息包括材质、 组成部分和服役时间； 所述导线挂点信息包括每个节点挂点 的次数和时长 。 3.根据权利要求2所述的基于数据驱动的输电杆塔倾斜预警方法， 其特征在于， 结合输 电杆塔钢构件的有限元结构模型和 导线的有限元结构模型以及风荷载得到节点自由度位 移， 具体包括如下步骤： 根据输电杆塔钢构件的有限元结构模型中的节点信息、 梁单元信 息、 梁单元配置信 息、 截面信息和材 料信息得到梁单 元的刚度矩阵； 根据输电杆塔钢构件的有限元结构模型中的梁单元信 息、 梁单元配置信 息和截面信 息 以及风参数得到梁单 元风荷载； 结合输电杆塔钢构件的有限元结构模型中的导线挂点信息、 导线的有限元结构模型、 梁单元风荷载和风 参数得到节点 风荷载； 根据梁单 元的刚度矩阵和节点 风荷载得到节点自由度位移。 4.根据权利要求3所述的基于数据驱动的输电杆塔倾斜预警方法， 其特征在于， 基于欧 拉‑伯努利梁理论构建输电杆塔钢构件的有限元 结构模型中的梁单 元。 5.根据权利要求4所述的基于数据驱动的输电杆塔倾斜预警方法， 其特征在于， 采用如 下方法得到梁单 元的刚度矩阵： 三维形式的欧拉 ‑伯努利梁单 元节点位移由12个自由度表示； 自然坐标系下梁单 元节点位移的函数N如下 所示：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115062432 A 2自然坐标系下的梁单 元的应变矩阵B如下所示： 其中， l表示梁单 元的长度； ξ表示误差； 根据虚位移 原理， 得到梁单 元的刚度矩阵Ke如下所示： 其中， Ke为对称矩阵； E为能量函数； Iy是梁单元在梁单元坐标系下与Y轴的方向余弦， Iz为单梁单元在梁单元坐标系下与Z 轴的方向余弦；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115062432 A 3