CN104638562B - 直升机电力巡检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机电力巡检系统及方法，该系统包括：主控舱和传感器吊舱，主控舱内安装第一设备和第一电源；传感器吊舱内安装机载激光雷达、惯性测量单元、定位设备、拍摄设备、环境传感器、第二设备和第二电源；第一电源通过电源线连接至第一设备和第二电源；第二电源通过电源线连接至传感器吊舱内的其他器件；第一设备通过第一通信信号线连接至第二设备、机载激光雷达、惯性测量单元和定位设备；第一设备还通过时间同步信号线连接至机载激光雷达和第二设备，用于通过时间同步信号线向机载激光雷达和第二设备发送时间同步信号；第二设备通过第二通信信号线连接至拍摄设备和环境传感器。吊舱体积小、重量轻，提高数据采集的效率和精度。

Description

直升机电力巡检系统及方法

技术领域

本发明涉及电力巡检技术领域，尤其涉及一种直升机电力巡检系统及方法。

背景技术

目前，电网规模日益庞大，结构日趋复杂，电网系统的建设、运行维护对电力设施数据获取的准确性、可靠性和实时性要求越来越高。由于输电线路距离长、覆盖范围广，因此电力巡线就成为电网运营维护、确保电力安全可靠的一项重要内容。我国高压输电线路的维护模式和巡检方式已经逐渐发展为应用直升机搭载的可见光检测仪和红外热成像仪，检查输电设备的发热点和肉眼巡查设施缺陷及运行状态。这种巡检方式难以进行输电线路智能化信息化管理和分析，也无法直观反映输电线路、杆塔和绝缘子等输电设施连接情况，更无法三维展示和动态模拟输电设施的真实状况，如架空线路弧垂、线下树障等垂直空间层次信息。而传统的航空摄影测量往往难以快速获取输电线路空间层次信息，无法对线路周围的地理环境进行三维空间分析。现有电力巡线只能检测线路和设施的细节缺陷，无法为后期空间安全距离、风振、覆冰和线路扩容增压提供数据支持。

下面分别对现有的两种电力巡检系统及其缺点进行说明。

(1)红外成像技术电力巡检

红外成像技术巡检高压输电线路是直升机搭载可见光检测仪与红外热成像仪，一名航检员操作控制系统对线路进行检查和录像，主要检测和分析输电线路上导线接续管、耐张管、导地线线夹、金具、绝缘子等输电设施；另一名航检员操作防抖望远镜、照相机对线路进行缺陷观测，检查杆塔、导地线金具、绝缘子等部件运行状态。

该技术缺点如下：

1)数据采集精度和准确度低，利用红外热成像技术探测目标物的红外辐射，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，依靠温差成像。一般输电线路温差不大，因此对比度低，分辨细节能力差。

2)无法高效、大范围获取输电线路及电力设施三维信息，无法得到高压输电线路走廊三维数字化模型，展现电力线路的真实状况，包括弧垂、线路交叉跨越、植被覆盖等，因此无法对线路周围地理环境进行三维空间分析等。

(2)搭载三维激光扫描系统的无人机电力巡检系统

基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，主要由无人机机体和地面测控中心(负责控制飞行状态、处理检测信息、接收数据等)，机体上搭载有飞行控制系统和吊舱，吊舱上搭载三维激光扫描仪与成像装置，通过地面测控中心操作飞行控制系统与三维激光扫描系统。

该技术的缺点如下：

1)空中线路复杂，除电力设施跨越交叉复杂以外，还存在其他通信设施，无人机操纵手视野受限，地面操作难以准确控制无人机航线，且受环境(空气能见度、风速)影响明显。

2)无人机灵活多变，操作方便，但无人机载荷重量小，基本上难以搭载除激光雷达外其他可见光、红外成像等检测设备。更无法获取环境相关因素(风速、温度、湿度)，数据采集和分析能力大打折扣。

3)无人机安全稳定性差、续航能力差，三维激光扫描系统的无人机电力巡检系统缺乏推广性，无法大范围、大规模使用。

发明内容

本发明提供了一种直升机电力巡检系统及方法，以至少解决现有技术中直升机电力巡检系统数据采集精度低，不能满足电力巡检数据采集要求的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种直升机电力巡检系统，包括：主控舱和传感器吊舱，所述传感器吊舱安装在所述直升机下方；所述主控舱内安装有：第一设备和第一电源；所述传感器吊舱内安装有：机载激光雷达、惯性测量单元、拍摄设备、环境传感器、第二设备和第二电源；其中，所述第一电源通过电源线连接至所述第一设备和所述第二电源；所述第二电源通过电源线连接至所述机载激光雷达、所述惯性测量单元、所述定位设备、所述拍摄设备、所述环境传感器和所述第二设备；所述第一设备通过第一通信信号线连接至所述第二设备、所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备，所述第一设备还通过时间同步信号线连接至所述机载激光雷达和所述第二设备；

所述第一设备包括：第一控制单元和第一收发单元；所述第一控制单元，用于控制所述第一设备通过所述第一通信信号线与所述第二设备进行通信，以控制所述第二设备，以及控制所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备进行数据采集；所述第一收发单元，用于通过所述第一通信信号线向所述第二设备发送控制信息，通过所述第一通信信号线接收来自所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备的第一数据，以及通过所述时间同步信号线向所述机载激光雷达和所述第二设备发送时间同步信号；

所述第二设备通过第二通信信号线连接至所述拍摄设备和所述环境传感器；所述第二设备包括：第二控制单元和第二收发单元；所述第二控制单元，用于根据所述第一设备发送的控制信息控制所述传感器吊舱内的所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集；所述第二收发单元，用于通过所述第一通信信号线接收所述控制信息，通过所述时间同步信号线接收所述时间同步信号，通过所述第二通信信号线接收来自所述拍摄设备和所述环境传感器的第二数据，以及通过所述第一通信信号线将所述第二数据发送给所述第一设备。

在一个实施例中，所述第一设备还包括：存储器和显示屏；其中，所述存储器用于存储所述第一数据和所述第二数据；所述显示屏，用于显示所述第一数据、所述第二数据、或者对所述第一数据及所述第二数据进行处理后得到的数据。

在一个实施例中，所述拍摄设备包括：拍照设备和录像设备；所述传感器吊舱内还安装有：航偏调整机构，连接至所述拍照设备和所述录像设备，用于调整所述拍照设备和所述录像设备的角度。

在一个实施例中，所述第一设备还通过所述时间同步信号线与所述拍照设备连接，用于向所述拍照设备发送所述时间同步信号。

在一个实施例中，所述环境传感器包括：空速管和温湿度传感器；其中，所述空速管用于按照第一预设周期采集瞬时的风速；所述温湿度传感器用于按照第二预设周期采集瞬时的空气温度和湿度。

在一个实施例中，所述第一设备还通过所述第一通信信号线连接至所述第一电源，用于向所述第一电源发送第一控制信号，使所述第一电源按照所述第一控制信号进行充电；所述第二设备还通过所述第二通信信号线连接至所述第二电源，用于向所述第二电源发送第二控制信号，使所述第二电源按照所述第二控制信号进行充电。

根据本发明的另一个方面，提供了一种直升机电力巡检方法，包括：传感器吊舱内的第二设备和机载激光雷达接收来自主控舱内的第一设备的时间同步信号；所述第二设备根据所述时间同步信号控制所述传感器吊舱内的拍摄设备和环境传感器进行时间同步；所述机载激光雷达根据所述时间同步信号进行时间同步；所述第一设备控制所述机载激光雷达、惯性测量单元和定位设备进行数据采集，得到第一数据；所述第二设备接收来自所述第一设备的控制信息，根据所述控制信息控制所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集，得到第二数据，并将所述第二数据发送给所述第一设备，其中所述惯性测量单元和所述定位设备安装在所述传感器吊舱内。

在一个实施例中，在所述第二设备根据所述控制信息控制所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集之前，所述方法还包括：所述第二设备接收来自所述第一设备的航偏调整信号，并根据所述航偏调整信号调整所述拍摄设备的角度。

通过本发明的直升机电力巡检系统及方法，将激光雷达、POS系统、拍摄设备、环境传感器集成到传感器吊舱内，通过主控舱内的第一设备和传感器吊舱内的第二设备控制，吊舱体积小，重量轻，减少了航检员的工作量，操控台操作简单，实施方便，保证了监测信息全面，获得高精度、高密度的激光点云数据，满足长距离、大范围、高精度电力线路巡检三维数据采集要求，大大提高数据采集的效率和精度，也提高了巡检的效率。并且，可以根据点云数据建立三维可视化系统，进行输电线路与环境地物间距分析与安全评估。同时采用两级电源供电，方便供电且利于供电管理。另外，对器件进行时间同步，保证了数据采集的同步性。此外，显示数据，方便工作人员查看，获知输电线路的相关信息。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的直升机电力巡检系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的直升机电力巡检系统的电气布线结构示意图；

图3是本发明实施例的直升机电力巡检系统的通信布线结构示意图；

图4是本发明实施例的直升机电力巡检方法的流程图。

具体实施方式

下面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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种直升机电力巡检系统。图1是本发明实施例的直升机电力巡检系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：主控舱10和传感器吊舱20，传感器吊舱20安装在主控舱10下方，主控舱10即直升机的机舱，因此，此处也可以理解为传感器吊舱20安装在直升机下方。

主控舱10内安装有：第一设备11和第一电源12。

传感器吊舱20内安装有：机载激光雷达21、惯性测量单元22、定位设备23、拍摄设备24、环境传感器25、第二设备26和第二电源27。

其中，机载激光雷达21(LiDAR)，用于向目标物(例如，电力线等)发射探测激光束(发射信号)，接收从目标物反射回来的回波信号，将回波信号与发射信号进行比较处理，获得目标物的距离信息，结合惯性测量单元22获取的姿态数据、定位设备23获取的位置数据，通过数据计算得到具有精确三维坐标的大量离散数据点，即LiDAR点云数据。LiDAR点云数据结合拍摄设备24获取的影像和录像数据可以生成精确数字高程模型(DEM)、数字表面模型(DSM)、数字正射影像(DOM)，通过后处理软件，可得到真实的三维场景。根据环境传感器25采集的风速、温度和湿度，通过线路分析软件展开高压输电线路风振、覆冰和线路增容增压等分析。

惯性测量单元22(Inertial Measurement Unit，简称为IMU)，用于测定传感器吊舱20内的传感器(例如，机载激光雷达21)在空间的瞬时姿态参数，即俯仰角、侧滚角和航偏角。

定位设备23，即GPS，例如动态载波相位差分GPS，用于测定直升机在空间的瞬时三维位置信息。

拍摄设备24可以对输电线路进行拍照，获取地面的地物地貌真彩信息，作为三维信息的纹理数据源。也可以在采集激光点云时，对输电线路走廊录像，记录线路的真实状况。

环境传感器25用于采集输电线路周围环境气象数据，为输电线路分析提供参考。

本实施例中可以采用测姿定位系统(Position and Orientation System，简称为POS)，包括IMU、GPS和相应的处理软件PCS，PCS可设置在第一设备11中。第一设备11和第二设备27均可以是计算机。

第一电源12通过电源线(如图1中粗实线所示)连接至第一设备11和第二电源27；第二电源27通过电源线连接至机载激光雷达21、惯性测量单元22、定位设备23、拍摄设备24、环境传感器25和第二设备26。

第一设备11通过第一通信信号线(如图1中虚线所示)连接至第二设备26、机载激光雷达21、惯性测量单元22和定位设备23，第一设备11还通过时间同步信号线(如图1中双点划线所示)连接至机载激光雷达21和第二设备26。

第一设备11包括：第一控制单元111和第一接收发单元112。

其中，第一控制单元111，用于控制第一设备11通过第一通信信号线与第二设备26进行通信，以控制第二设备26，以及控制机载激光雷达21、惯性测量单元22和定位设备23进行数据采集；

第一收发单元112，用于通过第一通信信号线向第二设备26发送控制信息，通过第一通信信号线接收来自机载激光雷达21、惯性测量单元22和定位设备23的第一数据(即输电线路走廊三维激光点云数据)，以及通过时间同步信号线向机载激光雷达21和第二设备26发送时间同步信号。

具体的，第一通信信号线是主控舱10与传感器吊舱20之间的缆线，其可以是POS专用缆线(连接机载激光雷达21和惯性测量单元22)、雷达专有信号线(连接机载激光雷达21)和集成控制千兆网线(连接第二设备26)。第一数据可以是机载激光雷达21扫描到的数据、惯性测量单元22测量的角度数据和定位设备23得到的三维位置数据。

第二设备26通过第二通信信号线(如1图中虚线所示)连接至拍摄设备24和环境传感器25。

第二设备26包括：第二控制单元261和第二收发单元262。

其中，第二控制单元261，用于根据第一设备11发送的控制信息控制传感器吊舱20内的拍摄设备24和环境传感器25进行数据采集；

第二收发单元262，用于通过第一通信信号线接收控制信息，通过时间同步信号线接收时间同步信号，通过第二通信信号线接收来自拍摄设备24和环境传感器25的第二数据，以及通过第一通信信号线将第二数据发送给第一设备11。第二数据可以是拍摄设备24的照片或录像、环境传感器25得到的风速和温湿度数据，即输电线路走廊影像数据和空气环境中瞬时参数。

通过本发明实施例的直升机电力巡检系统，将激光雷达、POS系统、拍摄设备、环境传感器集成到传感器吊舱内，通过主控舱内的第一设备和传感器吊舱内的第二设备实现两级控制(第一设备为主控设备，通过控制信息实现对第二设备的控制)，吊舱体积小，重量轻，减少了航检员的工作量，操控台操作简单，实施方便，保证了监测信息全面，获得高精度、高密度的激光点云数据，满足长距离、大范围、高精度电力线路巡检三维数据采集要求，大大提高数据采集的效率和精度，也提高了巡检的效率。并且，可以根据激光点云数据建立三维可视化系统，进行输电线路与环境地物间距分析与安全评估。同时采用两级电源供电，方便供电且利于供电管理。另外，对器件进行时间同步，保证了数据采集的同步性。

第一设备11还可以包括：存储器和显示屏；其中，存储器用于存储第一数据和第二数据；显示屏，用于显示第一数据、第二数据、或者对第一数据及第二数据进行处理后得到的数据。方便工作人员查看，获知输电线路的相关信息。当然，根据实际情况，可以设置为只显示对第一数据及第二数据进行处理后得到的数据，如果工作人员需要查看具体的第一数据和第二数据，可以自行从存储器中调出数据进行查看。

拍摄设备24可以包括：拍照设备和录像设备；传感器吊舱20内还安装有：航偏调整机构，连接至拍照设备和录像设备，用于调整拍照设备和录像设备的角度。具体的，拍照设备可以是数码相机，根据厂家提供的应有程序接口(API)重新配置并开发驱动程序，对输电线路进行定时周期性拍照，获取地面的地物地貌真彩信息，以弥补LiDAR的不足，同时作为三维信息的纹理数据源。录像设备可以是DV录像仪，根据厂家提供的API重新配置并开发驱动程序，采集激光点云时，对输电线路走廊录像，记录线路的真实状况。航偏调整机构可以根据飞行姿态和航线规划自动计算偏航角，同时根据操作命令可以驱动纠偏机构实现自动纠偏。本实施例可以及时调整角度，保证得到满足需求的数据。可以使用一个或多个录像机，以便得到全面的录像信息。

在一个实施例中，第一设备11还可以通过时间同步信号线与拍照设备连接，用于向拍照设备发送时间同步信号。对于生成点云数据，拍照设备采集的数据是比较重要的，因此，本实施例中，第一设备11额外接了时间同步信号线与拍照设备连接，使得时间同步更加及时准确。

在一个实施例中，环境传感器25包括：空速管和温湿度传感器；其中，空速管用于按照第一预设周期采集瞬时的风速；温湿度传感器用于按照第二预设周期采集瞬时的空气温度和湿度。本实施例中，空速管和温湿度传感器周期性采集环境气象数据，可以满足输电线路分析对环境数据的需求。将所采集数据同步上传，显示在第一设备的显示屏上，并在数据文件中以环境监控数据包格式记录。

第一设备11还通过第一通信信号线连接至第一电源12，用于向第一电源12发送第一控制信号，使第一电源12按照第一控制信号进行充电；第二设备26还通过第二通信信号线连接至第二电源27，用于向第二电源27发送第二控制信号，使第二电源27按照第二控制信号进行充电。由此，可以实现充电控制与管理，例如，控制充电方式、进行过电保护和监测电源状态等，也可以对传感器吊舱20内的某一器件单独进行电源控制，保证系统稳定性。

由此可见，本发明通过对吊舱传感器实行电源管理，增加控制计算机，集成设备缆线，达到高效、便捷地采集准确度高、密度好的高压输电线路空间点云数据，同步记录GPS和惯性导航系统信息，并融合高分辨相机数据，结合可见光录像数据，实现输电线及电力设施高精度三维可视化，输电线路与环境地物间距的快速空间分析，结合环境气候参数，进一步分析输电线路安全稳定性。

下面结合图2和图3对上述直升机电力巡检系统的具体实施例进行详细说明，以采用POS系统为例。该实施例仅为了解释说明，并不能用来限制本发明。

整个系统包括主控舱和传感器吊舱。整个系统采用两级供电和控制模式，在主控舱和传感器吊舱分别设置计算机和供电电源。主控舱中的主控计算机为整个系统的中心控制计算机，主控舱中的设备电源为整个系统的电源。

主控舱(也可称为操作台)包括：主控计算机(包括控制单元、收发单元、数据存储单元和显示屏)和设备电源。主控计算机内置PCS软件和电力巡检操控软件。主控舱主要作用包括：系统供电、人机交互和数据存储。主控计算机和控制计算机通过电力巡检操控软件控制各传感器(IMU、GPS、激光雷达、相机、录像机、环境传感器等)的工作情况、系统初始化设置、设备状况监视、飞行位置姿态信息和飞行航线信息显示、控制并调整旋偏机构、采集数据记录，并且可以进行时间同步，实时同步采集各传感器数据，解决了数据采集的同步问题，保证了设备采集数据的一致性。

其中，设备电源负责整个系统供电，为主控舱内的主控计算机及传感器吊舱中的电源供电，供电形式主要为24V、12V、5V DC，整个电源输出功率可以设计为300W。主控计算机，通过千兆以太网连接传感器吊舱的控制计算机，通过电力巡检操控软件控制整个系统运行和操作，通过显示屏实现人机交互。主控计算机可以安装有500G以上固态硬盘，采用强固型设计，保证计算机可靠工作和数据安全存储。PCS为POS系统对应的软件，主要用于存储GPS和IMU数据，为系统输出时间同步信号。

传感器吊舱内主要设置了电源、控制计算机和各种传感器，如，雷达、GPS、IMU、相机、录像机、环境传感器，用于采集数据。其中，该电源的供电对象为传感器吊舱内的各个器件，整个电源系统输出功率可以为200W，同时该电源接受舱内控制计算机控制，具备电源状态报告和过流保护等功能。控制计算机负责与主控计算机通信，同时负责传感器吊舱内部部件的控制和数据采集工作。控制计算机包括：嵌入式计算机及扩展板，嵌入计算机控制传感器吊舱内所有传感器部件，控制计算机通过Firewire连接录像机，通过扩展板上A/D采集模块连接环境传感器，通过A/D采样模块对空速管信号和温湿度信号周期采样。通过USB接口连接数字相机，通过串口、TTL信道和模拟输出连接数字相机和DV录像机的航偏纠正单元，通过TTL信道和串口接收PCS的秒脉冲(PPS)信号。

系统的电气布线结构如图2所示，粗实线表示电源线。主控舱10通过一条电源缆线连接传感器吊舱20。主控舱10中的电源为舱内设备供电，同时通过电源线为传感器吊舱供电。POS/AV IMU GPS表示POS系统中的惯性测量单元和全球定位系统。

系统的通信布线结构如图3所示，连接线中，粗实线表示信号线，虚线表示高精度时间同步关系，为了清楚体现POS系统的连接，图3将PCS采用一个模块表示。主控舱10与传感器吊舱20之间有4条缆线，分别是POS/AV 510专用缆线(用于POS系统的连接)、时间同步信号线(用于时间同步)，LiDAR设备专有信号线(用于连接雷达)和集成控制千兆网线(用于两个舱的计算机的连接)。除POS/AV 510专用缆线，其它三条缆线可以根据实际情况设计连接于一个航空接插件，即信号通信接插件。计算机与其舱内的电源之间连接有信号线，可以实现充电控制与管理，例如，控制充电方式、进行过电保护和监测电源状态等，也可以对传感器吊舱20内的某一器件单独进行电源控制，保证系统稳定性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种直升机电力巡检方法，可以基于上述实施例描述的直升机电力巡检系统实现。如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S401，传感器吊舱内的惯性测量单元和定位设备和机载激光雷达接收来自主控舱内的第一设备的时间同步信号；

步骤S402，第二设备根据时间同步信号控制传感器吊舱内的拍摄设备和环境传感器进行时间同步；机载激光雷达根据时间同步信号进行时间同步；

步骤S403，第一设备控制机载激光雷达、惯性测量单元和定位设备进行数据采集，得到第一数据(即输电线路走廊三维激光点云数据)；

步骤S404，第二设备接收来自第一设备的控制信息，根据该控制信息控制拍摄设备和环境传感器进行数据采集，得到第二数据(即输电线路走廊影像数据和空气环境中瞬时参数)。

通过本实施例的直升机电力巡检方法，对器件进行时间同步，保证了数据采集的同步性。操控台操作简单，实施方便，保证了监测信息全面，获得高精度、高密度的激光点云数据，满足长距离、大范围、高精度电力线路巡检三维数据采集要求，大大提高数据采集的效率和精度，也提高了巡检的效率。并且可以根据点云数据建立三维可视化系统(即输电线路走廊三维模型)，进行输电线路与环境地物间距分析与安全评估。

在一个实施例中，在第二设备根据控制信息控制拍摄设备和环境传感器进行数据采集之前，上述方法还可以包括：第二设备接收来自第一设备的航偏调整信号，并根据航偏调整信号调整拍摄设备的角度。本实施例可以及时调整角度，保证得到满足需求的数据。

综上所述，本发明根据电力巡检方面独特要求，提供了一种基于激光雷达技术的直升机电力巡检系统及方法，克服现有红外成像技术电力巡检系统和搭载三维激光扫描系统的无人机电力巡检系统的不足，该系统可以获取高精度、高密度、高效率激光点云数据和环境气象数据，建立三维可视化系统，进行输电线路与环境地物间距分析与安全评估。该系统获取点云数据精度高、密度大，系统安全稳定、操作方便，结合环境传感器和航偏控制，为数据处理的危险点预警分析和三维空间安全分析提供便利。满足长距离、大范围、高精度电力线路巡检三维数据采集要求，大大提高数据采集的效率和精度。

本发明实现了三维激光雷达数据采集系统、数码影像采集系统和环境气象采集系统三位一体的系统化集成；从各类数据采集的并行性、工作平台的一体性、同步性、工作环境的适同性等层面，进行了系统、有效的集成与创新。针对直升机平台特殊性(振动强、旋偏大)，设计了摄像录像设备航偏调整机构，实时控制。根据输电线路分析对环境数据的需求，集成了环境传感器(空速管和温湿度传感器)，周期性采集环境气象数据。实现各传感器采集数据的同步性，实时监测、采集和显示传感器(如激光雷达、照相机、录像机、环境传感器等)工作情况。

本发明实施例的直升机电力巡检系统及方法具有以下有益效果：

1)相比于热红外成像仪技术，基于激光雷达技术的直升机电力巡检系统，能快速获取大面积地表三维数据的技术，作业速度快，测量精度高、准确性好、最大限度真实地反映地表情况等特点，可用于快速生成数字高程模型、数字表面模型和数字正射影像。可同步采集高精度激光点云和高分辨率数码影像数据，与地理信息技术结合，在电网建设和管理中具有广泛的用途。采集点云数据可以生成输电线路三维走廊。

2)通过研发电力巡检激光雷达操控软件系统，将激光雷达和各传感器及执行单元控制系统集成到操纵台的巡检操作系统，提高对作业成果的监控能力，及时发现作业中设备可能出现的问题和故障，提高作业效率。

3)相比无人机平台，利用直升机平台，保证了系统安全稳定，达到对输电线路(条带形状)大面积、长距离的巡检，丰富电力巡检技术手段。

4)基于直升机平台的电力巡检系统，生成的激光点云三维模型，可进行线路弧垂分析，距离量测与空间分析，结合环境气象数据可进行输电线路安全评价与报警智能分析。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直升机电力巡检系统，其特征在于，包括：主控舱和传感器吊舱，所述传感器吊舱安装在所述主控舱下方；

所述主控舱内安装有：第一设备和第一电源；

所述传感器吊舱内安装有：机载激光雷达、惯性测量单元、定位设备、拍摄设备、环境传感器、第二设备和第二电源；

其中，所述第一电源通过电源线连接至所述第一设备和所述第二电源；所述第二电源通过电源线连接至所述机载激光雷达、所述惯性测量单元、所述定位设备、所述拍摄设备、所述环境传感器和所述第二设备；

所述第一设备通过第一通信信号线连接至所述第二设备、所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备，所述第一设备还通过时间同步信号线连接至所述机载激光雷达和所述第二设备；

所述第一设备包括：第一控制单元、第一收发单元、存储器和显示屏；

所述第一控制单元，用于控制所述第一设备通过所述第一通信信号线与所述第二设备进行通信，以控制所述第二设备，以及控制所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备进行数据采集；

所述第一收发单元，用于通过所述第一通信信号线向所述第二设备发送控制信息，通过所述第一通信信号线接收来自所述机载激光雷达、所述惯性测量单元和所述定位设备的第一数据，以及通过所述时间同步信号线向所述机载激光雷达和所述第二设备发送时间同步信号，其中，所述第一数据包括输电线路走廊三维激光点云数据；

所述第二设备通过第二通信信号线连接至所述拍摄设备和所述环境传感器；

所述第二设备包括：第二控制单元和第二收发单元；

所述第二控制单元，用于根据所述第一设备发送的控制信息控制所述传感器吊舱内的所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集；

所述第二收发单元，用于通过所述第一通信信号线接收所述控制信息，通过所述时间同步信号线接收所述时间同步信号，通过所述第二通信信号线接收来自所述拍摄设备和所述环境传感器的第二数据，以及通过所述第一通信信号线将所述第二数据发送给所述第一设备，其中，所述第二数据包括输电线路走廊影像数据和空气环境中瞬时参数；

所述存储器用于存储所述第一数据和所述第二数据；

所述显示屏，用于显示所述第一数据、所述第二数据、或者对所述第一数据及所述第二数据进行处理后得到的数据。

2.根据权利要求1所述的直升机电力巡检系统，其特征在于，所述拍摄设备包括：拍照设备和录像设备；

所述传感器吊舱内还安装有：航偏调整机构，连接至所述拍照设备和所述录像设备，用于调整所述拍照设备和所述录像设备的角度。

3.根据权利要求2所述的直升机电力巡检系统，其特征在于，所述第一设备还通过所述时间同步信号线与所述拍照设备连接，用于向所述拍照设备发送所述时间同步信号。

4.根据权利要求1所述的直升机电力巡检系统，其特征在于，所述环境传感器包括：空速管和温湿度传感器；

其中，所述空速管用于按照第一预设周期采集瞬时的风速；

所述温湿度传感器用于按照第二预设周期采集瞬时的空气温度和湿度。

5.根据权利要求1所述的直升机电力巡检系统，其特征在于，所述第一设备还通过所述第一通信信号线连接至所述第一电源，用于向所述第一电源发送第一控制信号，使所述第一电源按照所述第一控制信号进行充电；

所述第二设备还通过所述第二通信信号线连接至所述第二电源，用于向所述第二电源发送第二控制信号，使所述第二电源按照所述第二控制信号进行充电。

6.一种直升机电力巡检方法，其特征在于，包括：

传感器吊舱内的第二设备和机载激光雷达接收来自主控舱内的第一设备的时间同步信号；

所述第二设备根据所述时间同步信号控制所述传感器吊舱内的拍摄设备和环境传感器进行时间同步；所述机载激光雷达根据所述时间同步信号进行时间同步；

所述第一设备控制所述机载激光雷达、惯性测量单元和定位设备进行数据采集，得到第一数据，所述第一数据包括输电线路走廊三维激光点云数据；

所述第二设备接收来自所述第一设备的控制信息，根据所述控制信息控制所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集，得到第二数据，并将所述第二数据发送给所述第一设备，其中所述惯性测量单元和所述定位设备安装在所述传感器吊舱内；其中，所述第二数据包括输电线路走廊影像数据和空气环境中瞬时参数。

7.根据权利要求6所述的直升机电力巡检方法，其特征在于，在所述第二设备根据所述控制信息控制所述拍摄设备和所述环境传感器进行数据采集之前，所述方法还包括：

所述第二设备接收来自所述第一设备的航偏调整信号，并根据所述航偏调整信号调整所述拍摄设备的角度。