CN105162042B - 输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，包括目标巡视杆塔、电力线和输电线路巡视无人机，其特征在于：所述的输电线路巡视无人机巡视路径依次包括垂直上升巡视路径、斜跨杆塔巡视路径、垂直下降巡视路径、沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径、再次上升巡视路径、交叉斜跨杆塔巡视路径、再次垂直下降巡视路径、沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径以及返回原地路径；该方法，由于巡视路径依次有序，并通过遥控器人工控制转向，且均在安全距离内，所以能够实现对目标巡视杆塔及电力线的多角度、全方位、连续有序记录、规范客观的巡视，避免了因人不同的操作带来的差异，并确保了巡检影像资料的有效性。

Description

输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路无人机巡视方法的改进，具体地说是输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法。

背景技术

传统输电线路人工巡视一般是运维人员徒步进行巡视，在沿输电线路步行前进的同时，用肉眼或望远镜及其他检测仪器对输电线路及杆塔进行巡视及检测，而输电线路杆塔遍布于野外，部分处于荆棘丛生、人迹罕至的偏僻山区，给运维人员的巡视带来极大困难；对于跨铁路、跨森林等高跨杆塔，杆塔高度较高，人员在地面很难看清杆塔上部设备的情况，容易造成缺陷漏报。

近几年来，伴随着无人机、精密探测和导航技术的发展，采用无人机巡视输电线路已经得到初步应用，如中国专利201110276785.1公开的“一种无人机输电线路航巡系统”，由无人机、摄像系统和控制系统构成，摄像系统包括陀螺仪，通过陀螺仪实现悬停飞行结合，以及摄像角度的调节；所述的控制系统包括GPS定位系统，通过GPS定位系统记录杆塔缺陷位置，并实现自主线路导航控制。显然，这种无人机输电线路航巡系统，不受地理环境及高度的限制，轻松实现对杆塔的全方位、无死角巡视，并留存照片及录像等客观资料，方便后续对杆塔环境进行查看。但这种无人机输电线路航巡系统，在起飞前需预先设定巡线程序，而这种巡线程序因人而定，操作不规范；同时，通过GPS定位系统实现转向不能精确控制。另外，目前，虽然作业人员对于无人机操控具有一定的经验，但在输电线路单塔精细巡视方面，一般是在发生跳闸事故时，作业人员对某处位置进行怀疑后，才利用无人机进行确认，在对输电线路单塔巡检作为正常巡视方面，还没有形成固定的作业方式，作业人员操作还具有盲目性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用现有的输电线路巡视无人机、对单塔正常巡视、克服因人巡视的不规范性、通过遥控器由人操作控制转向、以提高巡视效率的输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，包括目标巡视杆塔、电力线和输电线路巡视无人机以及沿电力线水平巡视路径、沿目标巡视杆塔垂直巡视路径，在杆塔的下部设有杆号牌，电力线的悬挂点设在目标巡视杆塔的上部，通过输电线路巡视无人机巡视目标巡视杆塔及其电力线的故障部位，其特征在于：所述的沿电力线水平巡视路径分为两段，一段是沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E，另一段是沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y；所述的沿目标巡视杆塔垂直巡视路径分为四段，其中两段垂直上升路径，分别为垂直上升巡视路径A—B和再次上升巡视路径E—F，设在目标巡视杆塔电力输出方向的一侧；两段垂直下降路径，分别为垂直下降巡视路径C—D和再次垂直下降巡视路径G—H，设在目标巡视杆塔背向电力输出方向的一侧；所述的输电线路巡视无人机巡视路径的次序为：垂直上升巡视路径A—B、斜跨杆塔巡视路径B—C、垂直下降巡视路径C—D、沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E、再次上升巡视路径E—F、交叉斜跨杆塔巡视路径F—G、再次垂直下降巡视路径G—H 、沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y以及返回原地路径Y—A；所述的垂直上升巡视路径A—B的始飞点A设在电力线输出方向左侧、目标巡视杆塔的前侧地面上，且始飞点A离目标巡视杆塔的距离为20-50m，从始飞点A至目标巡视杆塔的连线与电力线的投影之间的夹角a1为30—60度；所述的垂直上升巡视路径A—B的终点B设在电力线左侧的上方，从终点B至垂直电力线的连线与电力线至垂直向上的垂直线之间的夹角a2为30—60度；所述的斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔对称；所述的垂直下降巡视路径C—D的终点D设在与杆号牌等高的位置，且与垂直下降巡视路径C—D的起点C相对电力线对称；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E设在与杆号牌等高的位置，且沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对目标巡视杆塔对称；所述的再次上升巡视路径E—F的终点F设在与垂直上升巡视路径A—B的终点B的等高位置，且与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对电力线对称；所述的交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G设在与斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C相对电力线对称的位置，同时也与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔对称；所述的再次垂直下降巡视路径G—H的终点H与杆号牌等高，且与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对电力线对称；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E平行、等高，沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的终点Y与再次上升巡视路径E—F的始点E相对电力线对称，同时接于垂直上升巡视路径A—B。

本发明还通过如下措施实施：所述的斜跨杆塔巡视路径B—C与交叉斜跨杆塔巡视路径F—G为相互垂直交叉，其交叉点的投影设在目标巡视杆塔的悬挂横担中心位置。

所述的输电线路巡视无人机包括无人机、摄像系统和相匹配的遥控器构成，其中无人机、摄像系统（摄像系统包括陀螺仪，通过陀螺仪实现悬停飞行结合，以及摄像角度的调节）均为现有技术；所述的相匹配的遥控器的操作板面上设有上升按钮、后转向按钮、下降按钮、前转向按钮、水平角度调节按钮，通过遥控器及其程序控制实现路径的转向。

本发明的有益效果在于：该输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，与目前使用无人机巡视输电线路的方法相比，由于巡视路径依次有序，并通过遥控器及其程序控制实现路径的转向，且均在安全距离内，所以能够实现对目标巡视杆塔及电力线的多角度、全方位、连续有序记录、规范客观的巡视，避免了因人不同的操作带来的差异，并确保了巡检影像资料的有效性。

附图说明

图1为本发明的巡视路径主视示意图。

图2为本发明的垂直上升巡视路径A—B的始飞点A与目标巡视杆塔、电力线投影位置关系示意图。

图3为本发明的垂直上升巡视路径A—B的终点B和再次上升巡视路径E—F的终点F相对电力线位置关系示意图。

图中：1、目标巡视杆塔；2、电力线；3、输电线路巡视无人机；4、杆号牌。

具体实施方式

实施例：

图1、图2、图3给出了本发明的一个实施例。参照图1、图2、图3进一步说明本发明的实施步骤。该输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，包括目标巡视杆塔1、电力线2和输电线路巡视无人机3以及沿电力线2水平巡视路径、沿目标巡视杆塔1垂直巡视路径，目标巡视杆塔1为电力系统中常规使用的不同型号输电杆塔，在杆塔的下部设有杆号牌4，电力线2的悬挂点设在目标巡视杆塔1的上部，通过输电线路巡视无人机3巡视目标巡视杆塔1及其电力线2的故障部位，其特征在于：所述的沿电力线2水平巡视路径分为两段，一段是沿杆号牌4水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E，另一段是沿杆号牌4水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y；所述的沿目标巡视杆塔1垂直巡视路径分为四段，其中两段垂直上升路径，分别为垂直上升巡视路径A—B和再次上升巡视路径E—F，设在目标巡视杆塔1电力输出方向的一侧；两段垂直下降路径，分别为垂直下降巡视路径C—D和再次垂直下降巡视路径G—H，设在目标巡视杆塔1背向电力输出方向的一侧；所述的输电线路巡视无人机3巡视路径的次序为：垂直上升巡视路径A—B、斜跨杆塔巡视路径B—C、垂直下降巡视路径C—D、沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E、再次上升巡视路径E—F、交叉斜跨杆塔巡视路径F—G、再次垂直下降巡视路径G—H 、沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y以及返回原地路径Y—A；所述的垂直上升巡视路径A—B的始飞点A设在电力线2输出方向左侧、目标巡视杆塔1的前侧地面上，且始飞点A离目标巡视杆塔1的距离为20-50m，从始飞点A至目标巡视杆塔1的连线与电力线2的投影之间的夹角a1为30—60度，以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的垂直上升巡视路径A—B的终点B设在电力线2左侧的上方，从终点B至垂直电力线2的连线与电力线2至垂直向上的垂直线之间的夹角a2为30—60度，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔1对称，以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的垂直下降巡视路径C—D的终点D设在与杆号牌4等高的位置，且与垂直下降巡视路径C—D的起点C相对电力线2对称，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E设在与杆号牌4等高的位置，且沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对目标巡视杆塔1对称，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的再次上升巡视路径E—F的终点F设在与垂直上升巡视路径A—B的终点B的等高位置，且与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对电力线2对称，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G设在与斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C相对电力线2对称的位置，同时也与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔1对称，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的再次垂直下降巡视路径G—H的终点H与杆号牌4等高，且与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对电力线2对称，同样以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E平行、等高，沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的终点Y与再次上升巡视路径E—F的始点E相对电力线2对称，同时接于垂直上升巡视路径A—B；从而实现对目标巡视杆塔1及电力线2的多角度、全方位、连续有序记录、规范巡视。

所述的输电线路无人机3的单塔巡视路径按以下步骤实施：

1、设定垂直上升巡视路径A—B的始飞点A和终点B：始飞点A设在电力线2输出方向左侧、目标巡视杆塔1的前侧地面上，且始飞点A离目标巡视杆塔1的距离为20m，从始飞点A至目标巡视杆塔1的连线与电力线2的投影之间的夹角a1为30—60度，以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；终点B设在电力线2左侧的上方，从终点B至垂直电力线2的连线与电力线2至垂直向上的垂直线之间的夹角为45度，以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持安全距离，并能保证有清洗的巡视图像。

2、巡视目标巡视杆塔1的左前侧：将输电线路巡视无人机3置于始点A位置，由作业人员按动遥控器的上升按钮，垂直起飞至垂直上升巡视路径A—B的终点B，从而巡视目标巡视杆塔1的左前侧。

3、设定斜跨杆塔巡视路径B—C：斜跨杆塔巡视路径B—C的始点B与垂直上升巡视路径A—B的终点B是同一个点，斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔1对称，以使输电线路巡视无人机3与电力线2保持同样的安全距离，并能保证有清洗的巡视图像；输电线路巡视无人机3起飞升高至斜跨杆塔巡视路径B—C的始点B后，通过遥控器的后转向按钮向着目标巡视杆塔1的中间方向水平飞，斜跨越目标巡视杆塔1的上方至目标巡视杆塔1的后侧、电力线2右侧的斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C，实现对杆塔1的顶部巡视。

4、对目标巡视杆塔1的右后侧从上至下巡视：垂直下降巡视路径C—D的始点C与斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C是同一个点，垂直下降巡视路径C—D的终点D设在与杆号牌4等高的位置，且与垂直下降巡视路径C—D的起点C相对电力线2对称：输电线路巡视无人机3沿斜跨杆塔巡视路径B—C飞至终点C后，通过遥控器的下降按钮控制输电线路巡视无人机3开始下降飞行巡视，通过下降飞行对目标巡视杆塔1的右后侧巡视。

5、对目标巡视杆塔1的右侧水平顺线平飞巡视：沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的始点D与垂直下降巡视路径C—D的终点D是同一个点，沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E设在与杆号牌4等高的位置，且沿杆号牌水平高度平行电力线右侧；沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E起点D和终点E相对目标巡视杆塔1对称；输电线路巡视无人机3垂直下降飞行巡视至垂直下降巡视路径C—D的终点D后，通过遥控器的前转向按钮控制输电线路巡视无人机3沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E对目标巡视杆塔1的右侧水平顺线平飞巡视。

6、对杆塔1的右侧前部进行自下而上巡视：再次上升巡视路径E—F的始点E与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E是同一个点，再次上升巡视路径E—F的终点F设在与垂直上升巡视路径A—B的终点B的等高位置，且与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对电力线2对称；输电线路巡视无人机3飞至沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E后，再次通过遥控器的上升按钮使输电线路巡视无人机3沿再次上升巡视路径E—F飞行，对杆塔1的右侧前部进行自下而上巡视。

7、对目标巡视杆塔1的顶部交叉巡视：交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的始点F与再次上升巡视路径E—F的终点F是同一个点，交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G设在与斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C相对电力线2对称的位置，同时也与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔1对称；输电线路巡视无人机3升至再次上升巡视路径E—F的终点F后，再次通过遥控器的后转向按钮向着目标巡视杆塔1的中间方向水平飞，沿交叉斜跨杆塔巡视路径F—G对目标巡视杆塔1的顶部交叉巡视；所述的交叉斜跨杆塔巡视路径F—G与斜跨杆塔巡视路径B—C为相互垂直交叉，其交叉点的投影处在目标巡视杆塔1的悬挂横担中心位置。

8、对目标巡视杆塔1的左后侧从上至下巡视：再次垂直下降巡视路径G—H的始点G与交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G是一个点，再次垂直下降巡视路径G—H的终点H设在与杆号牌4等高，且与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对电力线2对称的位置；输电线路巡视无人机3飞至交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G后，再次通过遥控器的下降按钮控制输电线路巡视无人机3沿再次垂直下降巡视路径G—H对目标巡视杆塔1的左后侧从上至下巡视。

9、对目标巡视杆塔1的左侧实现等高巡视：沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的始点H与再次垂直下降巡视路径G—H的终点H是一个点，沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的终点Y与再次上升巡视路径E—F的始点E相对电力线2对称，同时接于垂直上升巡视路径A—B；输电线路巡视无人机3沿再次垂直下降巡视路径G—H降至再次垂直下降巡视路径G—H的终点H后，再次通过遥控器的前转向按钮控制输电线路巡视无人机3沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y对目标巡视杆塔1的左侧实现等高巡视。

10、最后，再次通过遥控器的下降按钮控制输电线路巡视无人机3从沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的终点Y沿返回原地路径Y——A返回垂直上升巡视路径A—B的始点A位置，以备再次巡视。

在控制输电线路巡视无人机3飞行的过程中，如果遇风影响使飞行方向改变角度时，可通过遥控器的水平角度调节按钮进行校正。

Claims (2)

1.输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，包括目标巡视杆塔（1）、电力线（2）和输电线路巡视无人机（3）以及沿电力线（2）水平巡视路径、沿目标巡视杆塔（1）垂直巡视路径，在杆塔的下部设有杆号牌（4），电力线（2）的悬挂点设在目标巡视杆塔（1）的上部，通过输电线路巡视无人机（3）巡视目标巡视杆塔（1）及其电力线（2）的故障部位，其特征在于：所述的沿电力线（2）水平巡视路径分为两段，一段是沿杆号牌（4）水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E，另一段是沿杆号牌（4）水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y；所述的沿目标巡视杆塔（1）垂直巡视路径分为四段，其中两段垂直上升路径，分别为垂直上升巡视路径A—B和再次上升巡视路径E—F，设在目标巡视杆塔（1）电力输出方向的一侧；两段垂直下降路径，分别为垂直下降巡视路径C—D和再次垂直下降巡视路径G—H，设在目标巡视杆塔（1）背向电力输出方向的一侧；所述的输电线路巡视无人机（3）巡视路径的次序为：垂直上升巡视路径A—B、斜跨杆塔巡视路径B—C、垂直下降巡视路径C—D、沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E、再次上升巡视路径E—F、交叉斜跨杆塔巡视路径F—G、再次垂直下降巡视路径G—H 、沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y以及返回原地路径Y—A；所述的垂直上升巡视路径A—B的始飞点A设在电力线（2）输出方向左侧、目标巡视杆塔（1）的前侧地面上，且始飞点A离目标巡视杆塔（1）的距离为20-50m，从始飞点A至目标巡视杆塔（1）的连线与电力线（2）的投影之间的夹角a1为30—60度；所述的垂直上升巡视路径A—B的终点B设在电力线（2）左侧的上方，从终点B至垂直电力线（2）的连线与电力线（2）至垂直向上的垂直线之间的夹角a2为30—60度；所述的斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔（1）对称；所述的垂直下降巡视路径C—D的终点D设在与杆号牌（4）等高的位置，且与垂直下降巡视路径C—D的起点C相对电力线（2）对称；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的终点E设在与杆号牌（4）等高的位置，且沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对目标巡视杆塔（1）对称；所述的再次上升巡视路径E—F的终点F设在与垂直上升巡视路径A—B的终点B的等高位置，且与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对电力线（2）对称；所述的交叉斜跨杆塔巡视路径F—G的终点G设在与斜跨杆塔巡视路径B—C的终点C相对电力线（2）对称的位置，同时也与垂直上升巡视路径A—B的终点B相对目标巡视杆塔（1）对称；所述的再次垂直下降巡视路径G —H的终点H与杆号牌（4）等高，且与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E的起点D相对电力线（2）对称；所述的沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y与沿杆号牌水平高度平行电力线右侧巡视路径D—E平行、等高，沿杆号牌水平高度平行电力线左侧巡视路径H—Y的终点Y与再次上升巡视路径E—F的始点E相对电力线（2）对称，同时接于垂直上升巡视路径A—B。

2.根据权利要求1所述的输电线路无人机单塔巡视路径规范控制方法，其特征在于：所述的斜跨杆塔巡视路径B—C与交叉斜跨杆塔巡视路径F—G为相互垂直交叉，其交叉点的投影设在目标巡视杆塔（1）的悬挂横担中心位置。