CN105226556A - 一种电力巡线装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力巡线装置及方法。该装置包括：飞行器；设置在飞行器上的机载设备；机载设备包括：相机，用于在电力巡线过程中拍摄图片以第一数字信号输出；光成像设备，用于进行红外成像以第二数字信号输出，且进行紫外成像以第三数字信号输出；遥感遥测模块，与光成像设备通信连接，用于控制光成像设备工作，且接收光成像设备输出的第二数字信号和第三数字信号并输出；故障诊断专家模块，与相机和遥感遥测模块通信连接，用于接收遥感遥测模块输出的第二数字信号和所述第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，并接收相机输出的第一数字信号判断杆塔是否出现故障。该装置提高输电线路巡线作业的效率。

Description

一种电力巡线装置及方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，更具体地说，涉及一种电力巡线装置及方法。

背景技术

随着输电高压等级的不断提高，输电线路的巡线作业对维护区域内电网的安全、稳定、高效运行越来越重要。输电线路跨区域分布，点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，输电线路设备长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、覆冰以及人为因素的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、舞动等现象，这些情况必须及时得到修复或更换。绝缘子还存在被雷击损伤、树木生长引起高压放电以及绝缘劣化而导致输电线路事故，杆塔存在被偷盗等意外事件，必须及时处理。传统的人工巡线方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡查，以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高、困难大，某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成，使得输电线路巡线作业的效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种电力巡线装置，可以提高输电线路巡线作业的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电力巡线装置，包括：

飞行器；

设置在所述飞行器上的机载设备；

所述机载设备包括：

相机，用于在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出；

光成像设备，用于进行红外成像并以第二数字信号输出，还进行紫外成像并以第三数字信号输出；

遥感遥测模块，与所述光成像设备通信连接，用于控制所述光成像设备工作，且接收所述光成像设备输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号并输出；

故障诊断专家模块，与所述相机和所述遥感遥测模块通信连接，用于接收所述遥感遥测模块输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收所述相机输出的所述第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息输出。

优选地，

所述电力巡线装置还包括：

终端设备，用于发送用户指令至所述机载设备，以及接收所述机载设备回传的数据信息并显示；

所述机载设备还包括：

导航定位模块，用于给所述飞行器进行定位，并将定位信息输出；

飞行控制模块，与所述飞行器通信连接，用于接收用户指令控制所述飞行器；

数据链通信模块，与所述终端设备、所述故障诊断专家模块、所述飞行控制模块及所述导航定位模块通信连接，用于接收所述终端设备输出的用户指令并输出至所述飞行控制模块，以及接收所述故障诊断专家模块输出的所述判断故障的结果信息和所述导航定位模块输出的所述定位信息并输出至所述终端设备。

优选地，所述机载设备还包括：

相机控制模块，与所述相机和所述故障诊断专家模块通信连接，用于控制所述相机工作，并接收所述相机输出的所述第一数字信号，判断所述相机当前时刻所拍摄的照片是否包含杆塔，若是，则将所述第一数字信号输出至所述故障诊断专家模块，并控制所述相机继续拍摄，若否，则控制所述相机在预设时间后再进行拍摄。

优选地，所述故障诊断专家模块包括：

数据库，存储有正常杆塔相关的数据特征量以及常见杆塔故障相关的数据特征量；

第一判断模块，与所述数据库通信连接，用于接收所述第一数字信号，并调用所述数据库中的数据特征量，判断当前所拍摄的杆塔是否出现故障，并输出判断的结果信息。

优选地，所述故障诊断专家模块还包括：

第二判断模块，用于接收所述第二数字信号，判断输电线路上是否有异常过热，若是，则判断输电线路当前位置上存在绝缘故障，并输出判断的结果信息；

第三判断模块，用于根据所述第三数字信号判断输电线路上是否出现油晕及油气放油现象，并输出判断的结果信息。

优选地，所述光成像设备包括进行红外成像的红外成像设备，以及进行紫外成像的紫外成像设备，还包括用于可见光成像并以第四数字信号输出的可见光成像设备。

优选地，所述遥感遥测模块还包括：

第一控制单元，与所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第三判断模块、所述可见光成像设备通信连接，用于当输电线路或杆塔有故障，则控制所述可见光成像设备工作，并接收所述第四数字信号，且将所述第四数字信号输出至所述故障诊断专家模块。

优选地，所述飞行器为四旋翼飞行器。

优选地，所述故障诊断专家模块还包括：

第二控制单元，与所述第一判断模块、所述第二判断模块、所述第三判断模块、所述飞行控制模块通信连接，用于当输电线路或杆塔有故障，则发出暂停飞行指令至所述飞行控制模块，通过所述飞行控制模块控制所述飞行器暂停向前飞行。

本发明还提供一种电力巡线方法，包括下述步骤：

开始电力巡线，利用飞行器上的相机在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出至故障诊断专家模块；

利用飞行器上的光成像设备进行红外成像并以第二数字信号输出至遥感遥测模块，且进行紫外成像并以第三数字信号输出至遥感遥测模块；

故障诊断专家模块接收所述遥感遥测模块输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收所述相机输出的所述第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息输出至终端设备显示。

实施本发明，具有以下有益效果：在电力巡线过程中，通过在飞行器的机载设备中的相机进行拍照，光成像设备进行红外、紫外成像，并以数字信号输出至故障诊断专家模块判断输电线路或者杆塔是否出现故障，电力巡线过程通过飞行器上的机载设备来实现，提高了输电线路巡线作业的效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明电力巡线装置的第一原理框图；

图2是本发明电力巡线装置中故障诊断专家模块的原理框图；

图3是本发明电力巡线方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的电力巡线装置第一实施例中，该电力巡线装置包括：飞行器100、机载设备200。其中，飞行器100为四旋翼飞行器。机载设备200设置在飞行器100上。

机载设备200包括：相机210、光成像设备220、遥感遥测模块230、故障诊断专家模块240。

相机210用于在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出。其中，相机210为具有快速对焦摄像功能的相机。

光成像设备220用于进行红外成像并以第二数字信号输出，还进行紫外成像并以第三数字信号输出。优选地，光成像设备220为全频段光成像设备。

遥感遥测模块230与光成像设备220通信连接，用于控制光成像设备220工作，且接收光成像设备220输出的第二数字信号和第三数字信号并输出。其中，遥感遥测模块230为全频段实时遥感遥测模块。

故障诊断专家模块240与相机210和遥感遥测模块230通信连接，故障诊断专家模块240基于图像识别和处理，用于接收遥感遥测模块230输出的第二数字信号和第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收相机210输出的第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息输出，其中，判断故障的结果信息包括输电线路和杆塔判断故障的结果信息。

电力巡线装置还包括：终端设备300。终端设备300用于发送用户指令至机载设备200，以及接收机载设备200回传的数据信息并显示。终端设备300为手持设备，可以通过系统支持的APP软件进行显示操作。

机载设备200还包括：导航定位模块250、飞行控制模块260、数据链通信模块270、相机控制模块280。

导航定位模块250用于给飞行器100进行定位，并将定位信息输出。其中，导航定位模块250可以是GPS定位模块，也可以是北斗定位模块。

飞行控制模块260与飞行器100通信连接，用于接收用户指令控制飞行器100，可以控制飞行器100的飞行方向、飞行速度等。

数据链通信模块270与终端设备300、故障诊断专家模块240、飞行控制模块260及导航定位模块250通信连接，用于接收终端设备300输出的用户指令并将用户指令输出至飞行控制模块260，以及接收故障诊断专家模块240输出的判断故障的结果信息和导航定位模块250输出的定位信息，并将该判断故障的结果信息和定位信息输出至终端设备300，以便用户根据判断故障的结果信息判断输电线路或杆塔出现故障，根据定位信息判断出现故障的位置，方便及时检修故障。

相机控制模块280，与相机210和故障诊断专家模块240通信连接，用于控制相机210工作，并接收相机210输出的第一数字信号，判断相机210当前时刻所拍摄的照片是否包含杆塔，若是，则将第一数字信号输出至故障诊断专家模块240，并控制相机210继续拍摄，若否，则控制相机210在预设时间后再进行拍摄，直至拍摄的照片中包含杆塔，才将第一数字信号输出至故障诊断专家模块240。其中，相机控制模块280可以是线路杆塔自动跟踪识别及快速对焦成像系统。

如图2所示，故障诊断专家模块240包括：数据库241、第一判断模块242、第二判断模块243、第三判断模块244。

数据库241存储有正常杆塔相关的数据特征量以及常见杆塔故障相关的数据特征量。

第一判断模块242与数据库241通信连接，用于接收第一数字信号，并调用数据库241中的数据特征量，包括正常杆塔相关的数据特征量以及常见杆塔故障相关的数据特征量，判断当前所拍摄的杆塔是否出现故障。第一判断模块242还将判断故障的结果信息输出。

第二判断模块243用于接收第二数字信号，判断输电线路上是否有异常过热，若是，则判断输电线路当前位置上存在绝缘故障。一般而言，当输电线路上有漏电，则该部分的输电线路温度会升高，出现异常过热。第二判断模块243还将判断故障的结果信息输出。

第三判断模块244用于根据第三数字信号判断输电线路上是否出现油晕及油气放油现象。在高压油网放油时，根据油场强度的不同，会产生油晕、闪络或油弧。在放油过程中，空气中的油子不断获得和释放能量，而当油子释放能量(即放油)，便会放出紫外线，第三判断模块244根据检测到的紫外线判断是否有放油的现象。第三判断模块244还将判断故障的结果信息输出。

光成像设备220包括进行红外成像的红外成像设备，以及进行紫外成像的紫外成像设备，还包括用于可见光成像并以第四数字信号输出的可见光成像设备。

遥感遥测模块230还包括第一控制单元。第一控制单元与第一判断模块242、第二判断模块243、第三判断模块244、可见光成像设备通信连接，用于获取第一判断模块242、第二判断模块243、第三判断模块244输出的判断故障的结果信息，当输电线路或杆塔有故障，则控制可见光成像设备工作，并接收第四数字信号，且将第四数字信号输出至故障诊断专家模块240，再由故障诊断专家模块240将第四数字信号输出至终端设备300，用户在终端设备300上通过所拍摄出现故障的输电线路或杆塔，来查询出现故障的原因，以便及时找到解决方案。

故障诊断专家模块240还包括第二控制单元245。第二控制单元245与第一判断模块242、第二判断模块243、第三判断模块244、飞行控制模块260通信连接，用于当输电线路或杆塔有故障，则发出暂停飞行指令至飞行控制模块260，通过飞行控制模块260控制飞行器100暂停向前飞行，以便机载设备200中的可见光成像设备可以继续拍摄出现故障的输电线路或杆塔。当然，用于终端300还可以输出指令至飞行控制模块260控制飞行器100继续向前飞行，不用暂停。

本发明还提供一种电力巡线方法，如图3所示，包括下述步骤：

S1、开始电力巡线，利用飞行器100上的相机210在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出至故障诊断专家模块240。

S2、利用飞行器100上的光成像设备220进行红外成像并以第二数字信号输出至遥感遥测模块230，且进行紫外成像并以第三数字信号输出至遥感遥测模块230。

S3、故障诊断专家模块240接收遥感遥测模块230输出的第二数字信号和第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收相机210输出的第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息通过数据链通信模块270输出至终端设备300显示。

优选地，步骤S1中，相机210在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号通过相机控制模块280输出至故障诊断专家模块240，相机控制模块280接收相机210输出的第一数字信号，判断相机210当前时刻所拍摄的照片是否包含杆塔，若是，则将第一数字信号输出至故障诊断专家模块240，并控制相机210继续拍摄，若否，则控制相机210在预设时间后再进行拍摄，直至拍摄的照片中包含杆塔，才将第一数字信号输出至故障诊断专家模块240。

优选地，该电力巡线方法还包括下述步骤：

通过导航定位模块250给飞行器100进行定位，并将定位信息通过数据链通信模块270输出至终端设备300显示。

综上所述，本发明的电力巡线装置，通过在飞行器100的机载设备200中的相机210进行拍照，光成像设备220进行红外、紫外成像，并以数字信号输出至故障诊断专家模块240判断输电线路或者杆塔是否出现故障，故障诊断专家模块240通过数据链通信模块270将判断的结果输出至终端设备300显示，同时，机载设备200上的导航定位模块250将定位信息通过数据链通信模块270输出至终端设备300，方便用户查询输电线路或者杆塔出现故障的位置，以便检修。电力巡线的整个过程通过飞行器100上的机载设备200来实现，提高了输电线路巡线作业的效率。

四旋翼飞行器(Fourrotoraircraft)也称为四旋翼直升机，是一种有四个螺旋桨且螺旋桨呈十字形交叉的飞行器。基于四旋翼飞行器的输电线路巡线装置是一个复杂的集航空、输电、电力气象、通信、图像识别、信息处理的一体系统，涉及飞行控制技术、数据链通讯技术、现代导航技术、快速对焦摄像技术、机载遥测遥感技术以及故障诊断等多个高精尖技术领域。四旋翼飞行器具备高低空、中远距离快速作业能力，可以穿越森林、河流对输电线路进行快速巡线，对架空线的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行全光谱的快速摄像和故障监测，可以大大提高输电维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带油的环境下迅速完成，还能使作业范围迅速扩大，而且不为污泥和雪地所困扰。利用四旋翼飞行器对电力输电线路进行低空巡线，通过长距离线路普查和短距离线路详查，利用机载的各种设备以及多角度摄影，利用装置中的故障诊断专家模块进行处理后，给出巡线参考结果，以便相关管理部门做出决策。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种电力巡线装置，其特征在于，包括：

飞行器（100）；

设置在所述飞行器（100）上的机载设备（200）；

所述机载设备（200）包括：

相机（210），用于在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出；

光成像设备（220），用于进行红外成像并以第二数字信号输出，还进行紫外成像并以第三数字信号输出；

遥感遥测模块（230），与所述光成像设备（220）通信连接，用于控制所述光成像设备（220）工作，且接收所述光成像设备（220）输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号并输出；

故障诊断专家模块（240），与所述相机（210）和所述遥感遥测模块（230）通信连接，用于接收所述遥感遥测模块（230）输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收所述相机（210）输出的所述第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息输出。

2.根据权利要求1所述的电力巡线装置，其特征在于，

所述电力巡线装置还包括：

终端设备（300），用于发送用户指令至所述机载设备（200），以及接收所述机载设备（200）回传的数据信息并显示；

所述机载设备（200）还包括：

导航定位模块（250），用于给所述飞行器（100）进行定位，并将定位信息输出；

飞行控制模块（260），与所述飞行器（100）通信连接，用于接收用户指令控制所述飞行器（100）；

数据链通信模块（270），与所述终端设备（300）、所述故障诊断专家模块（240）、所述飞行控制模块（260）及所述导航定位模块（250）通信连接，用于接收所述终端设备（300）输出的用户指令并输出至所述飞行控制模块（260），以及接收所述故障诊断专家模块（240）输出的所述判断故障的结果信息和所述导航定位模块（250）输出的所述定位信息并输出至所述终端设备（300）。

3.根据权利要求1所述的电力巡线装置，其特征在于，所述机载设备（200）还包括：

相机控制模块（280），与所述相机（210）和所述故障诊断专家模块（240）通信连接，用于控制所述相机（210）工作，并接收所述相机（210）输出的所述第一数字信号，判断所述相机（210）当前时刻所拍摄的照片是否包含杆塔，若是，则将所述第一数字信号输出至所述故障诊断专家模块（240），并控制所述相机（210）继续拍摄，若否，则控制所述相机（210）在预设时间后再进行拍摄。

4.根据权利要求1所述的电力巡线装置，其特征在于，所述故障诊断专家模块（240）包括：

数据库（241），存储有正常杆塔相关的数据特征量以及常见杆塔故障相关的数据特征量；

第一判断模块（242），与所述数据库（241）通信连接，用于接收所述第一数字信号，并调用所述数据库（241）中的数据特征量，判断当前所拍摄的杆塔是否出现故障，并输出判断的结果信息。

5.根据权利要求4所述的电力巡线装置，其特征在于，所述故障诊断专家模块（240）还包括：

第二判断模块（243），用于接收所述第二数字信号，判断输电线路上是否有异常过热，若是，则判断输电线路当前位置上存在绝缘故障，并输出判断的结果信息；

第三判断模块（244），用于根据所述第三数字信号判断输电线路上是否出现油晕及油气放油现象，并输出判断的结果信息。

6.根据权利要求5所述的电力巡线装置，其特征在于，所述光成像设备（220）包括进行红外成像的红外成像设备，以及进行紫外成像的紫外成像设备，还包括用于可见光成像并以第四数字信号输出的可见光成像设备。

7.根据权利要求6所述的电力巡线装置，其特征在于，所述遥感遥测模块（230）还包括：

第一控制单元，与所述第一判断模块（242）、所述第二判断模块（243）、所述第三判断模块（244）、所述可见光成像设备通信连接，用于当输电线路或杆塔有故障，则控制所述可见光成像设备工作，并接收所述第四数字信号，且将所述第四数字信号输出至所述故障诊断专家模块（240）。

8.根据权利要求6所述的电力巡线装置，其特征在于，所述飞行器（100）为四旋翼飞行器。

9.根据权利要求6所述的电力巡线装置，其特征在于，所述故障诊断专家模块（240）还包括：

第二控制单元（245），与所述第一判断模块（242）、所述第二判断模块（243）、所述第三判断模块（244）、所述飞行控制模块（260）通信连接，用于当输电线路或杆塔有故障，则发出暂停飞行指令至所述飞行控制模块（260），通过所述飞行控制模块（260）控制所述飞行器（100）暂停向前飞行。

10.一种电力巡线方法，其特征在于，包括下述步骤：

开始电力巡线，利用飞行器（100）上的相机（210）在电力巡线过程中拍摄图片并以第一数字信号输出至故障诊断专家模块（240）；

利用飞行器（100）上的光成像设备（220）进行红外成像并以第二数字信号输出至遥感遥测模块（230），且进行紫外成像并以第三数字信号输出至遥感遥测模块（230）；

故障诊断专家模块（240）接收所述遥感遥测模块（230）输出的所述第二数字信号和所述第三数字信号，判断输电线路是否出现故障，以及接收所述相机（210）输出的所述第一数字信号判断杆塔是否出现故障，并将判断故障的结果信息输出至终端设备（300）显示。