智慧灯杆荷载能力计算系统及方法与流程

本发明涉及智慧灯杆，具体地，涉及智慧灯杆荷载能力计算系统及方法。

背景技术：

1、在2018年，工信部在《关于2018年推进电信基础设施共建共享的实施意见》(工信部联通信〔2018〕82号)中就曾明确提出要积极推动电信基础设施和能源、交通等领域社会资源的共建共享；积极推进通信塔与路灯、监控、交通指示等杆塔资源双向共享，推动“多塔合一”、“多杆合一”。随后，上海、海南、湖南、吉林、重庆、江苏、陕西、广西等省市都在此时此刻加快脚步，加速出台智能城市、信息基础设施、大数据等相关政策。大力推进城市智慧路灯建设，为建设智能城市、智慧道路及5g建设提前布局。智慧灯杆是搭载单灯控制器、摄像头、媒体广播、led大屏、环境气象监测器、ap、紧急求助器、交通指示牌等于一体的公共基础设施，是构建新型智慧城市的重要载体。通过将传统功能单一的路灯灯杆升级为集供电、网络和智能应用于一体的智慧灯杆，使路灯在完成基本照明功能的同时承担其他公共服务功能，为智慧城市建设提供必备的供电资源、发达的通信网络与无处不在的无线网络，也为智慧照明、绿色减排、新能源汽车与手机充电、无线城市、公共安全等诸多领域提供新型设施和便利条件。

2、智慧灯杆挂载若干智能设备，其杆体空间负荷、网络负荷、供电负荷大幅增加，目前尚没有智慧灯杆荷载能力计算系统及方法可参考执行，灯杆荷载参考依据和计算方法的缺失给智慧灯杆的建设和运维带来极大的安全隐患。

3、因此，实现通过对杆体结构、设备网络、供电荷载的计算分析，实时动态监测杆体的负荷能力，满足智慧灯杆荷载综合的评估，是本领域技术人员所要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种智慧灯杆荷载能力计算系统及方法。

2、根据本发明提供的一种智慧灯杆荷载能力计算系统，包括：供电载荷计算模块、网络载荷计算模块以及灯杆空间载荷计算模块；

3、所述供电载荷计算模块是通过实际有功功率和额定功率进行比较，从而判断是否满足供电建设要求；

4、所述网络载荷计算模块是通过额定带宽和实际带宽进行比较，从而判断是否满足网络建设要求；

5、所述灯杆空间载荷计算模块是通过包括灯杆塔段、挑臂以及挂载设备的物理信息计算灯杆底部截面受力，从而判断是否满足危险截面强度要求和灯杆偏移量要求。

6、优选地，所述供电载荷计算模块采用：

7、供电额定荷载计算公式：p额＝p1+p2+...+pn，资产录入平台设备额定功率；

8、供电实际荷载计算公式：p'实＝p1'+p’2+...+p’n，设备实际采集有功功率，不在区分直流还是交流；

9、p额>p实满足建设要求，否则，不满足。

10、优选地，所述网络载荷计算模块采用：

11、网络额定带宽计算公式：b额＝b1+b2+...+bn，bn为网络设备各端口指定带宽；

12、网络实际带宽计算公式：b'n为网络设备各端口实际带宽；

13、b额>b实满足建设要求，否则，不满足。

14、优选地，所述所述灯杆空间载荷计算模块采用：

15、危险点最大正应力：

16、危险点最大挠度：

17、灯杆强度结果：则危险截面强度满足要求；

18、灯杆偏移量结果：则灯杆偏移量满足要求；

19、其中，f轴总表示轴力，w总表示弯矩；a2表示塔段1截面积；w表示抗弯截面系数；w总x表示剪力引起的弯矩和；w总y表示重力引起的弯矩和；σs表示屈服强度；s表示安全因子；h1表示塔段1长度；h2表示塔段2长度。

20、优选地，当新增设备时，根据当前设备额定功率、额定电流、以及要新增设备的数量，计算出当前设备安装灯杆的承载负荷、供电负荷、网络负荷；根据所计算的灯杆空间荷载、供电荷载、网络荷载情况判断当前设备是否满足建设要求。

21、根据本发明提供的一种智慧灯杆荷载能力计算方法，包括：

22、步骤s1：进行供电载荷计算，通过实际有功功率和额定功率进行比较，从而判断是否满足供电建设要求；

23、步骤s2：进行网络载荷计算，通过额定带宽和实际带宽进行比较，从而判断是否满足网络建设要求；

24、步骤s3：进行灯杆空间载荷计算，通过包括灯杆塔段、挑臂以及挂载设备的物理信息计算灯杆底部截面受力，从而判断是否满足危险截面强度要求和灯杆偏移量要求。

25、优选地，所述供电载荷计算采用：

26、供电额定荷载计算公式：p额＝p1+p2+...+pn，资产录入平台设备额定功率；

27、供电实际荷载计算公式：p'实＝p1'+p’2+...+p’n，设备实际采集有功功率，不在区分直流还是交流；

28、p额>p实满足建设要求，否则，不满足。

29、优选地，所述网络载荷计算采用：

30、网络额定带宽计算公式：b额＝b1+b2+...+bn，bn为网络设备各端口指定带宽；

31、网络实际带宽计算公式：b'n为网络设备各端口实际带宽；

32、b额>b实满足建设要求，否则，不满足。

33、优选地，所述所述灯杆空间载荷计算采用：

34、危险点最大正应力：

35、危险点最大挠度：

36、灯杆强度结果：则危险截面强度满足要求；

37、灯杆偏移量结果：则灯杆偏移量满足要求；

38、其中，f轴总表示轴力，w总表示弯矩；a2表示塔段1截面积；w表示抗弯截面系数；w总x表示剪力引起的弯矩和；w总y表示重力引起的弯矩和；σs表示屈服强度；s表示安全因子；h1表示塔段1长度；h2表示塔段2长度。

39、优选地，当新增设备时，根据当前设备额定功率、额定电流、以及要新增设备的数量，计算出当前设备安装灯杆的承载负荷、供电负荷、网络负荷；根据所计算的灯杆空间荷载、供电荷载、网络荷载情况判断当前设备是否满足建设要求。

40、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

41、1、本发明通过采用设备供电荷载计算，从而达成根据设备间的供电关系，分析设备电流、功率等数据，实现对智能控制器、电缆、综合机箱对灯杆设备供电荷载能力的计算；

42、2、本发明通过采用设备网络荷载计算，从而达成根据设备间的网络拓扑关系，分析网络设备端口流量数据，实现对灯杆交换机、汇聚交换机、核心交换机对灯杆设备网络荷载能力的计算；

43、3、本发明通过采用设备灯杆空间荷载计算，从而达成根据结构力学，计算灯杆挑臂、挂载设备等对灯杆塔段的荷载情况；

44、4、本发明通过采用设备荷载预测，从而达成杆体承载、供电荷载、供网荷载的预测，并导出荷载计算报告，评估其建设可行性、安全性；

45、5、本发明通过采用软件系统动态计算智慧灯杆荷载能力，实现了荷载能力评估的及时性、准确性和信息化，提升了智慧灯杆项目建设和运维手段。