CN102589524B - 一种电力线路巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线路巡检方法，该方法具体包括：利用携带拍照装置及导航系统的无人机，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录，并实时反馈航点位置数据信息；根据所述影像数据分析结果以及相应的航点位置数据确定所述电力线路中出现的疑似故障点。通过本发明，可以不受复杂地形、灾区条件所限，利用无人机深入电力线路的各个区域进行巡检，大大节约了人力物力，提高电力线路巡检的工作效率，降低人工作业的危险程度。

Description

一种电力线路巡检方法

技术领域

本发明涉及电力线路巡检维护技术领域，特别涉及一种电力线路巡检方法。

背景技术

目前，线路巡检是电力线路维护的重要基础，线路巡检的开展状况直接制约着送配电线路乃至电网的整体维护水平。

传统的电力线路巡检流程是工作人员亲自到现场巡视线路，巡视对象主要是电力设施，例如：杆塔、导线、变压器、绝缘子、横担、刀闸等设备，并以纸质介质方式记录巡视情况，然后再人工录入到计算机中。

我国电力线路走廊的地理环境复杂，给电力巡线工作带来很多困难。特别是对于电力线路穿越森林边缘地区、高海拔、冰雪覆盖区、地质灾害区和自然天气灾害区的电力线路巡检工作，已经成为困扰电力行业的一个重大问题。

由此可见，传统电力线路巡检方式受过多人为因素、地形因素和天气因素的影响，在危险地段会危机到巡线工人的生命安全，并且人工录入数据量大，数据手工录入过程容易出现错误，由此造成巡检工作效率低下等问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电力线路巡检方法，以便提高电力线路巡检工作的效率。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种电力线路巡检方法，所述方法包括：

利用携带拍照装置及导航系统的无人机，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录，并实时反馈航点位置数据信息；

根据所述影像数据分析结果以及相应的航点位置数据确定所述电力线路中出现的疑似故障点。

优选的，所述方法还包括：

由无人机携带的传感器检测仪仪对所述疑似故障点进行故障数据采集，获得所述疑似故障点的故障特征值；

将所述故障特征值与预置的故障特征阈值进行比较，当所述故障特征值达到相应故障特征阈值时，则确定出现故障点。

优选的，所述方法还包括：

在所述无人机的航行过程中，由地面控制站向所述无人机的导航系统发送新的导航控制信息，改变预置的航线。

优选的，所述方法还包括：

在所述无人机的航行过程中，由地面控制站向所述无人机的飞行控制系统发送新的飞行参数，改变所述无人机的飞行姿态。

优选的，所述方法还包括：为所述拍照装置及传感器检测仪设置陀螺稳定系统。

优选的，所述无人机采用电力驱动。

优选的，所述电力驱动无人机采用碳纤维螺旋桨。

优选的，所述电力驱动无人机为无人旋翼飞机。

优选的，所述方法还包括：

根据获取到的所述电力线路各航点的影像数据，形成所述电力线路的全景图。

优选的，所述方法还包括：

设置故障信息数据库，利用所述故障信息数据库存储故障信息。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明采用无人机进行电力线路巡检，通过无人机航拍技术，可以实现电力线路巡检区域资料的快速搜集；并且，采用无人机进行电力线路巡检，能够解决自然灾害中以及复杂地形条件下，人工能以对电网进行巡检作业的难题，可以不受复杂地形、灾区条件所限，从而深入电力线路的各个区域，大大节约了人力物力，提高电力线路巡检的工作效率，降低人工作业的危险程度。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例提供的一种电力线路巡检方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种电力线路巡检方法流程图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明的技术方案提供一种电力线路巡检方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

步骤101、利用携带拍照装置及导航系统的无人机，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录，并实时反馈航点位置数据信息；

步骤102、根据所述影像数据分析结果以及相应的航点位置数据确定所述电力线路中出现的疑似故障点。

无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务，并能重复使用的无人驾驶航空器，是由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。

随着计算机技术、自动控制技术、数字通讯技术、数码相机技术、3S技术的发展，目前，无人机上加载GPS、数码相机等设备后，应用在航空摄影测量、地球物理勘探、灾情监测、土地利用调查等民用领域，并发挥着重要的作用。

本发明实施例中，由无人机携带拍照装置及导航系统，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录。在设置具体航线时，可以按照预先编制好的线塔GPS坐标和根据塔高和设定的安全航高进行低速巡航飞行，定时或定距启动拍照装置对线路进行拍照，并同时记录每张航片的GPS坐标位置，飞行结束后对航片进行分析，找出疑似故障点，并根据航片位置属性确定其位置。

可见，本发明采用无人机进行电力线路巡检，通过无人机航拍技术，便于绘制电力线路影像平面图，可以实现电力线路巡检区域资料的快速搜集；并且，采用无人机进行电力线路巡检，能够解决自然灾害中以及复杂地形条件下，人工能以对电网进行巡检作业的难题，可以不受复杂地形、灾区条件所限，从而深入电力线路的各个区域，大大节约了人力物力，提高电力线路巡检的工作效率，降低人工作业的危险程度。

在本发明提供的另一种电力线路巡检方法实施例中，对于出现采用无人机巡检确定的疑似故障点不能准确判定而需要进一步勘查或其他需要精细飞行的情况提供了相应的解决方案，该方法具体包括以下步骤，如图2所示：

步骤201、利用携带拍照装置及导航系统的无人机，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录，并实时反馈航点位置数据信息；

步骤202、根据所述影像数据分析结果以及相应的航点位置数据确定所述电力线路中出现的疑似故障点；

步骤203、由无人机携带的传感器检测仪仪对所述疑似故障点进行故障数据采集，获得所述疑似故障点的故障特征值；

步骤204、将所述故障特征值与预置的故障特征阈值进行比较，当所述故障特征值达到相应故障特征阈值时，则确定出现故障点。

本发明实施例中，通过无人机的初步巡检，可以完成电力线路中出现故障的初步筛查，确定故障疑似点。当对疑似点不能准确判断时，例如：对疑似故障点的故障原因不能准确判断时，可以控制无人机航行至疑似故障点处的安全距离之外，通过无人机上携带的传感器检测仪对疑似故障点进行精确多方位的飞行观察，进行进一步的故障数据采集，同时回传故障数据供进一步故障判定使用。在具体应用时，传感器检测仪可以是可见光摄像机或热红外仪等传感器设备。通过该传感器检测仪能够清楚记录下疑似故障点的各种故障数据。

当通过传感器检测仪再次获得疑似故障点的各种故障数据后，可以由此确定疑似故障点的故障特征值，将故障特征值与预置的故障特征阈值进行比较，当故障特征值达到相应故障特征阈值时，则确定出现故障点。

故障特征阈值是判断是否出现故障的基准。针对不同的故障，可以分别设置不同的故障特征阈值。相应地，还可以根据出现的故障特征预置，将所述故障划分为不同等级。例如：对于一般导流设备的相对温差值，其一般故障、重大故障、视同紧急故障的特征阈值分别设置为30％、80％、95％，当检测到相对温差值达到95％时，则确定当前故障等级为紧急。

需要说明的是，本发明实施例中的无人机为电力驱动。

目前大部分无人机系统都采用活塞内燃发动机，具有飞行速度快(70km/h以上)，飞行高度高(相对高度400m以上)的特点，其主要用来进行军事侦查、电影电视航拍等任务。国内也有部分科研单位采用油动无人机平台搭载传感器进行电力巡线的尝试，但油动无人机操作复杂、体大笨重，需专业操作手操作；其巡航速度较快(80km/h以上)，相对目标物体需要保持较高的安全飞行高度，发动机振动剧烈，机动性相对较差；其本身携带燃油驱动，一旦发生事故会对线路造成损害，严重的会引起火灾，严重损毁电力线路。

而本发明采用电动无人机，从而克服油动无人机的上述缺陷。本发明采用小型、甚至微型电动发动机，相比于内燃发动机，电动发动机具有振动低(不会对机载的精密仪器造成影响)、运行可靠性高、操作简单、运行成本低、维护便捷、运输方便、干净环保等特点；而且，电动无人机可以实现较低的巡航速度(40km/h)，较低的飞行高度(相对高度50m至100m)，因此，电动无人机具备操作迅捷简便、成本低廉、可重复使用的特点，到达现场几分钟内起飞的特点，更适合于电力线路巡视。更为突出的是，由于电动无人机无需携带燃油，一旦发生事故不会对线路造成损害，更不会引起火灾。

通常，电动无人机可以分为电动无人固定翼飞机和电动无人旋翼飞机两种。其中，固定翼飞机的优势是飞行速度快，续航时间长，作业效率高，但其缺点是不能进行悬停，无法多角度观测目标物体从而更好的发现故障；而旋翼飞机的特点的能够进行悬停。因此，本发明上述实施例中可以采用电动无人固定翼飞机和电动无人旋翼飞机进行配合使用。可以先使用电动无人固定翼飞机找出疑似故障点，并根据航片位置属性确定其位置；对疑似故障点不能准确判定而需要进一步勘查时，使用电动无人旋翼飞机对目标位置进行安全距离外的精确多方位的飞行观察，同时回传视频图像供进一步判定使用。通过在电动无人机电网巡视工艺中将上述两种机型有机结合，能够在保证电网自身安全的前提下很好地提高电网巡查的工作效率和及时发现线路故障的能力。

为了更好地理解本发明技术方案，下面对本发明实施例中的电动无人机的机载硬件系统进行详细介绍。

本发明实施例中，电动无人机依靠机载系统通过任务编程按预设航线自主飞行并执行航空摄影任务，电动无人机的机载系统可以具体划分为：动力系统、数字摄影系统、导航与飞行控制系统。

其中，动力系统采用高效碳纤维螺旋桨推动，高能锂电池组给无刷电机供电，为电动无人机提供持久强劲动力；

数字摄影系统主要由专业数码相机、摄像机组成的拍照装置以及传感器检测仪构成。拍照装置按照控制系统指令脉冲定时摄影或是录像，影像数据自动存入拍照装置附带的存储卡内，存储速度和容量与相机参数和存储卡类型有关；

导航与飞行控制系统主要用于完成飞行器的导航定位，具体包括引导飞行器按预定航线飞行、控制飞行器飞行姿态和轨迹、按照预编程控制任务系统完成航摄；在危险情况下控制飞行器进入自动着陆状态并安全降落。导航与飞行控制系统可以包括以下几个功能单元：

任务管理和导航微处理机，用于导航、任务控制以及与地面控制站的通讯；

飞行控制微处理机，用于飞行控制和增稳控制；

飞行控制传感器，用于检测飞机当前各种飞行参数信息；例如：空速传感器、高度传感器、GPS、姿态传感器分别记录飞行速度、飞行高度、飞行轨迹、飞行姿态；各种飞行参数能够通过数传台实时传达至地面监控站；

飞行通道控制器，根据飞行控制微处理机反馈的当前实际飞行参数的偏差值，向舵机输出消除偏差的控制信号，从而实现自主飞行。

在无人机的航行过程中，还可以由地面控制站向所述机的导航系统发送新的导航控制信息，改变预置的航线；也可以由地面控制站向所述无人机的飞行控制系统发送新的飞行参数，改变所述无人机的飞行姿态。

为了增强在无人机飞行过程中的稳定性，可以采用轻型拍照装置及传感器检测仪，并为所述拍照装置及传感器检测仪设置陀螺稳定系统。

除此之外，需要说明的是，地面控制站测控系统可由笔记本电脑、地面控制软件、通信电缆、数传电台组成。地面控制站提供地图图形界面，通过该图形界面，根据飞行控制系统反馈回的各种飞行参数信息，实时在地图上精确标定飞机的当前位置、飞行路线和飞行轨迹；速度表，高度表，地平仪实时显示出当前速度，高度和飞行姿态，地图窗口具有移动和缩放功能，可以更容易观察飞机的飞行状况。

通过地面控制站，在飞行期间可以实时监控飞行器的飞行、修改飞行器的任务设置和飞行参数。提高和增强了飞行器执行任务的能力，在飞行期间可以实时改变预定的任务。通过地面控制站软件可用键盘或鼠标直接输入任务航点，寻找和修改以前保存的任务航点文件，以及在地图上直接标定航点位置等，从而大大增强了对飞行器的实时控制性能。

为了便于对巡检过程中发现的故障数据进行管理，可以在地面控制站设置故障信息数据库，利用所述故障信息数据库存储故障信息。在故障信息数据库中，建立线路分析处理的数据目录结构和各个数据库字段。将基本不变的架空输电线路杆塔结构作为数据保存的结构，如果线路结构发生变化，如新建线路，则增加相应的目录并更新线路信息数据库。在每个故障处理单元(以杆塔编号标记)中，以巡检任务的执行时间建立子目录，存放此次任务采集到的原始数据以及检测结果。

上述实施例中，在判断是否出现疑似故障点的初步检测过程中，通常是根据数字摄影系统反馈回的单幅图像数据进行分析处理。当将整个电力线路上拍摄的所有图像数据进行拼接，即可得到电力线路的全景图。通过该全景图，能够直观了解故障点的发生位置。通过在全景图上标示出杆塔信息(例如：编号、GPS信息等)、故障点信息(例如：故障类型、故障级别等)，与故障信息一起存为检测报告。

可见，通过本发明，应用电动无人机航拍技术对电力线路进行航拍，绘制电网路径影像平面图，为电网日常巡视和应急抢修提供路径优化方案，并对电网故障排查提高直观现场资料。该工艺方法解决了人工巡线工作一直受限于复杂地理条件限制的情况，使用无人机进行巡线作业可以在地理环境复杂人迹罕至的特殊区段内代替人工巡线，最大限度的节约人力物力，提高巡线工作效率，降低人工作业危险程度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法包括：

利用携带拍照装置及导航系统的无人机，按照预置的航线自动对电力线路的实时状况进行影像数据记录，并实时反馈航点位置数据信息；

根据所述影像数据分析结果以及相应的航点位置数据确定所述电力线路中出现的疑似故障点；

由无人机携带的传感器检测仪器对所述疑似故障点进行故障数据采集，获得所述疑似故障点的故障特征值；

将所述故障特征值与预置的故障特征阈值进行比较，当所述故障特征值达到相应故障特征阈值时，则确定出现故障点。

2.根据权利要求1所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述无人机的航行过程中，由地面控制站向所述无人机的导航系统发送新的导航控制信息，改变预置的航线。

3.根据权利要求1所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述无人机的航行过程中，由地面控制站向所述无人机的飞行控制系统发送新的飞行参数，改变所述无人机的飞行姿态。

4.根据权利要求1所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：为所述拍照装置及传感器检测仪设置陀螺稳定系统。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述无人机采用电力驱动。

6.根据权利要求5所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述电力驱动无人机采用碳纤维螺旋桨。

7.根据权利要求5所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述电力驱动无人机为无人旋翼飞机。

8.根据权利要求1所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据获取到的所述电力线路各航点的影像数据，形成所述电力线路的全景图。

9.根据权利要求1所述的电力线路巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置故障信息数据库，利用所述故障信息数据库存储故障信息。

Images