CN102780177B - 基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电力线路巡检数据采集领域的基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法。本发明多旋翼飞行机器人为采集工具，对输电线路及杆塔进行数据采集。飞行机器人可实现自主飞行与手动遥控控制切换，特别在杆塔巡检时，由手动遥控控制分层检测。数据存储按静态图像与视频图像分别存储在飞行机器人与地面基站，为便于检索查询，数据采用分级索引存储。本发明的有益效果为：克服了人工巡检效率低，数据记录、检索不便，并避免了载人直升机巡检安全风险高，人员要求严格等问题。巡检采集过程机动灵活，机身稳定性高，特别对布线复杂的杆塔，巡检效果良好。

Description

基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法

技术领域

本发明属于电力线路巡检数据采集领域，特别涉及基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法。

背景技术

输电线路巡检是保证输电线路安全可靠运行的重要手段，其最主要的任务之一是杆塔巡检。依据中华人民共和国电力行业标准架空输电线路运行规程（DL/T741-2010），巡检过程数据采集的主要目标有1）杆塔与基础：杆塔本体和横担是否损坏、锈蚀、变形，基础与拉线是否完好；2）导线与地线：有无断股、损伤、松动、悬挂异物；3）绝缘子：瓷质绝缘子有无破损、裂纹、烧毁；玻璃绝缘子有无闪络、裂纹；复合绝缘子是否破损龟裂、严重污秽、结构完好；4）金具及附件：金具本体有无变形、锈蚀、烧伤、裂纹，防振锤、均压环是否发生位移、松动、变形，接续金具是否鼓包、过热、烧伤及连接螺栓松动。

传统的人工巡检耗费人力物力大、安全风险高、巡检效率低、数据记录、检索不便。目前，国内用于实际生产的机器巡检方式主要是直升机载人巡检，依据架空输电线路直升机巡视技术导则，直升机巡检对巡检人员要求高，巡检过程安全风险高，设备投资大，巡检程序复杂。

发明内容：

本发明针对上述缺陷公开了基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法；飞行机器人以其灵活的飞行方式实现对架空电力线路特别是对杆塔的全面检测，对目标参数进行采集、传输、存储。从而满足相关的巡检标准和需求。

基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）飞行机器人配备可见光摄像机、红外成像仪、紫外成像仪、温湿度传感器、气压计、惯导设备和存储器，存储器中存储电力杆塔的位置信息；

2）飞行机器人沿电力线直线飞行，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪的朝向与电力线的夹角均在20°-90°之间，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪采集电力线数据，飞行机器人的运行距离遵守《架空输电线路直升机巡视技术导则》；电力线为电力杆塔之间的电线；

3）当飞行机器人巡检到电力杆塔时，使用可见光摄像机、红外成像仪或紫外成像仪采集视频和静态图像；然后，手动遥控飞行机器人进行预设路径巡检；

预设路径巡检是指：首先完成塔顶的检测和塔顶的数据采集，然后降低飞行高度，对杆塔本体及基础进行数据采集；然后调整飞行姿态，继续按照步骤2）巡检至下一电力杆塔。

所述飞行机器人为多旋翼飞行机器人。

所述塔顶的检测是指：进行导线、绝缘子、金具及附件的视频数据采集。

所述对杆塔本体和基础采集的数据为：杆塔本体和基础的视频数据以及杆塔本体和基础的静态图像。

所述电力线数据为电力线的悬垂弧度、摆动幅度、污损程度、断股情况、电磁场强度和噪音。

所述采集的视频数据均无线传输到地面基站，在地面基站实现存储和显示；采集的静态图像存储在机载存储器内。

所述飞行机器人依据预先存储的电力杆塔位置信息判断是否巡检到电力杆塔。

在对塔顶、杆塔本体和基础进行数据采集时，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪始终朝向电力杆塔中心轴线。

本发明的有益效果为：采用多旋翼飞行机器人，巡检采集过程机动灵活，机身稳定性高，能够很好的对杆塔及基础进行检测，特别对布线复杂的转角杆塔，巡检效果良好。

输电线路可能蜿蜒曲折，巡检过程难免逆光拍摄，自动环境光照条件识别能保证高质量的采集效果。

全面的数据内容及优化的存储方法，便于查询及其他后续处理。

附图说明：

图1是本发明的数据采集流程图；

图2是沿线巡检示意图；

图3是杆塔巡检示意图；

具体实施方式：

本发明提供一种基于多旋翼飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法，下面结合附图和具体实施方法对发明做详细的说明。

如图1所示，基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法包括以下步骤：

1）飞行机器人配备可见光摄像机、红外成像仪、紫外成像仪、温湿度传感器、气压计、惯导设备和存储器，存储器中存储电力杆塔的位置信息；

2）如图2所示，地面基站自主控制飞行机器人沿电力线1直线飞行，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪的朝向与电力线1的夹角均在20°-90°之间，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪采集电力线数据，飞行机器人的运行距离遵守《架空输电线路直升机巡视技术导则》；电力线1为电力杆塔之间的电线；

3）如图3所示，当飞行机器人巡检到电力杆塔时，使用可见光摄像机、红外成像仪或紫外成像仪采集视频和静态图像；飞行机器人自动识别环境光照条件，合理切换可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪；然后，手动遥控飞行机器人进行预设路径巡检；

预设路径巡检是指：首先完成塔顶10的检测和塔顶10的数据采集，然后降低飞行高度至能够良好拍摄杆塔基础，对杆塔本体11及基础9进行数据采集；然后调整飞行姿态，继续按照步骤2）巡检至下一电力杆塔。

在飞行机器人巡检过程中，收到返回指令，则停止巡检并返回；否则继续巡检。静态图像的采集位置由巡检员根据环境因素手动设置。

所述飞行机器人为多旋翼飞行机器人。

所述塔顶10的检测是指：在进行导线6、绝缘子5、金具及附件的视频数据采集的同时，在优选的角度，对重点检测的目标进行静态图像采集。

在对塔顶10进行检测时，飞行机器人在安全距离范围内，近似绕杆塔中心轴线飞行，实现对防振锤4、绝缘子5、导线6及其他金具与附件的多角度拍摄。拍摄时，控制可见光摄像机、红外成像仪或紫外成像仪始终朝向杆塔中心轴线，并在控制在理想角度拍摄静态图像。高压架空线路铁塔塔顶高度一般较高，如有巡检需要，飞行机器人在完成塔顶数据采集后可降低一定高度，对塔顶进行二次采集，具体情况由巡检人员视情况决定。

所述对杆塔本体11和基础9采集的数据为：杆塔本体11和基础9的视频数据以及杆塔本体11和基础9的静态图像；

在对杆塔本体11和基础9的数据进行采集时，飞行机器人在安全距离范围内绕塔体拍摄，采集杆塔本体11、基础9及紧固部件8的图像数据。

所述电力线数据为电力线1的悬垂弧度、摆动幅度、污损程度、断股情况、电磁场强度和噪音等。

所述采集的视频数据均无线传输到地面基站，在地面基站实现存储和显示；采集的静态图像存储在机载存储器内。

所述飞行机器人依据预先存储的电力杆塔位置信息判断是否巡检到电力杆塔。

在对塔顶10、杆塔本体11和基础9进行数据采集时，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪始终朝向电力杆塔中心轴线。

在飞行机器人采集的所有数据中，视频数据通过无线通信模块与地面基站实现数据实时传输，静态图像数据经过压缩后直接在飞行机器人上存储。在进行数据存储时，系统自动添加采集时间、采集地点、环境温度、湿度、气压、相关气象数据、飞行机器人状态数据、杆塔编号等信息。数据存储以电力线路编号为一级索引，二级索引为杆塔号，巡检记录的所有数据均有序存储于数据库中。

Claims (1)

1.基于飞行机器人的架空电力线路巡检数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)飞行机器人配备可见光摄像机、红外成像仪、紫外成像仪、温湿度传感器、气压计、惯导设备和存储器，存储器中存储电力杆塔的位置信息；

2)飞行机器人沿电力线(1)直线飞行，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪的朝向与电力线(1)的夹角均在20°-90°之间，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪采集电力线数据，飞行机器人的运行距离遵守《架空输电线路直升机巡视技术导则》；电力线(1)为电力杆塔之间的电线；

3)当飞行机器人巡检到电力杆塔时，使用可见光摄像机、红外成像仪或紫外成像仪采集视频和静态图像；飞行机器人自动识别环境光照条件，合理切换可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪；然后，手动遥控飞行机器人进行预设路径巡检；

预设路径巡检是指：首先完成塔顶(10)的检测和塔顶(10)的数据采集，然后降低飞行高度，对杆塔本体(11)及基础(9)进行数据采集；然后调整飞行姿态，继续按照步骤2)巡检至下一电力杆塔；

所述飞行机器人为多旋翼飞行机器人；

所述塔顶(10)的检测是指：进行导线(6)、绝缘子(5)、金具及附件的视频数据采集的同时，在优选的角度，对重点检测的目标进行静态图像采集；

静态图像的采集位置由巡检员根据环境因素手动设置；

在对塔顶(10)进行检测时，飞行机器人在安全距离范围内，近似绕杆塔中心轴线飞行，实现对防振锤(4)、绝缘子(5)、导线(6)及其他金具与附件的多角度拍摄；拍摄时，控制可见光摄像机、红外成像仪或紫外成像仪始终朝向杆塔中心轴线，并在控制在理想角度拍摄静态图像；高压架空线路铁塔塔顶高度一般较高，如有巡检需要，飞行机器人在完成塔顶数据采集后再降低一定高度，对塔顶进行二次采集，具体情况由巡检人员视情况决定；

所述对杆塔本体(11)和基础(9)采集的数据为：杆塔本体(11)和基础(9)的视频数据以及杆塔本体(11)和基础(9)的静态图像；在对杆塔本体(11)和基础(9)的数据进行采集时，飞行机器人在安全距离范围内绕塔体拍摄，采集杆塔本体(11)、基础(9)及紧固部件(8)的图像数据；

所述电力线数据为电力线(1)的悬垂弧度、摆动幅度、污损程度、断股情况、电磁场强度和噪音；

所述采集的视频数据均无线传输到地面基站，在地面基站实现存储和显示；采集的静态图像存储在机载存储器内；在进行数据存储时，系统自动添加采集时间、采集地点、环境温度、湿度、气压、相关气象数据、飞行机器人状态数据、杆塔编号信息；数据存储以电力线路编号为一级索引，二级索引为杆塔号，巡检记录的所有数据均有序存储于数据库中；

所述飞行机器人依据预先存储的电力杆塔位置信息判断是否巡检到电力杆塔；

在对塔顶(10)、杆塔本体(11)和基础(9)进行数据采集时，可见光摄像机、红外成像仪和紫外成像仪始终朝向电力杆塔中心轴线。