CN106043724A - 一种输电线路覆冰图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种输电线路覆冰图像采集装置，包括：固定组件和图像采集相机，其中，所述固定组件包括用于放置所述图像采集相机的固定箱和支架，所述支架包括底座平台及对称设置在所述底座平台两端、且与底座平台相垂直的支撑座，所述底座平台上设置有用于与无人机进行对接的螺孔，所述支撑座与固定箱固定连接；所述图像采集相机包括常用相机组和备用相机组。所述装置在全天候可见度低的环境下实现对输电线路的覆冰情况进行勘探，同时通过优选的设备有效的降低了无人机覆冰勘探负荷重量，有效的提高了无人机续航能力。

Description

一种输电线路覆冰图像采集装置

技术领域

本发明涉及电力输配电技术领域，特别是涉及一种输电线路覆冰图像采集装置。

背景技术

我国作为世界上输电线路覆冰重灾国之一，输电线路冰灾事故频繁发生，输电线路冰灾事故的发生不仅是对电网企业巨大的损失，更是对我国电力能源安全的巨大隐患。所以当发生输电线路覆冰时，应及时查明线路灾情是抗灾减损的一个重要措施。

我国南方电网所处区域地理环境恶劣、自然气候条件复杂。当发生自然灾害时，公路交通易出现不同程度的阻断，在客观上给电网灾情勘察预警增加了难度。因此，在自然灾害多发期，尤其是极端天气里，以人工为主高效开展巡检工作，存在相当大的难度。

无人机作为有人直升机和人工灾情勘查手段的有效补充，在应对输电线路灾情勘测时，得到越来越广泛的应用。无人机对电网灾情的勘探时，利用其搭载的输电线路图像采集设备对输电线路的覆冰情况进行图像采集。

但现有图像采集设备对输电线路的覆冰图像采集精度不高，以致对后续灾情判断及抗灾工作的展开造成一定的影响，而当无人机携带精度较高的勘探负荷时，无人机对起降场地要求较高，且航程有限，无法满足实际需要。

发明内容

本发明实施例中提供了一种输电线路覆冰图像采集装置，以适应对起飞场地要求不高的无人机，且能够采集精度较高的输电线路覆冰图像。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种输电线路覆冰图像采集装置，包括：固定组件和图像采集相机，其中，所述固定组件包括用于放置所述图像采集相机的固定箱和支架，所述支架包括底座平台及对称设置在所述底座平台两端、且与底座平台相垂直的支撑座，所述底座平台上设置有用于与无人机进行对接的螺孔，所述支撑座与固定箱固定连接；所述图像采集相机包括常用相机组和备用相机组。

优选地，所述固定组件还包括连接件，所述连接件用于连接所述支撑座及固定箱，所述固定箱与所述底座平台间的夹角为锐角。

优选地，所述支撑座与底座平台固定连接。

优选地，所述固定箱与所述底座平台间的夹角为45°。

优选地，所述常用相机组和备用相机组均包括可见光相机、短波红外相机和长波红外相机。

优选地，所述常用相机组中的可见光相机、短波红外相机和长波红外相机并列设置在所述固定箱内，所述备用相机组中的可见光相机、短波红外相机和长波红外相机并列固定设置在所述固定箱的底部。

优选地，所述底座平台与常用相机组间的垂直距离小于所述无人机的起落架的高度。

本发明的有益效果包括：本发明是一种应用于无人机对输电线路覆冰图像采集的装置，此装置分为固定组件与图像采集相机，固定组件主要作用是将图像采集相机进行固定，以此实现整个装置的拆卸与安装，同时为了图像采集相机的工作稳定性，图像采集相机组由六台相机组成，分为常用相机组与备用相机组，这样可提高系统的稳定性，常用相机组和备用相机组均由可见光相机与短波红外相机、长波红外相机组合而成，通过不同波段相机的组合，可使相机全天候可见度低的环境下实现对输电线路的覆冰情况进行勘探。同时通过优选的设备有效的降低了无人机覆冰勘探负荷重量，有效的提高了无人机续航能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种输电线路覆冰图像采集装置的主视图；

图2为本发明实施例提供的一种输电线路覆冰图像采集装置的左视图；

图3为本发明实施例提供的一种输电线路覆冰图像采集装置的俯视图；

图4为本发明实施例提供的一种输电线路覆冰图像采集装置的立体图；

图5为本发明实施例提供的一种输电线路覆冰图像采集装置工作示意图；

图1-图5中，符号表示：

1-底座平台，2-螺孔，3-支撑座，4-连接件，5-固定箱，6-常用相机组，7-备用相机组，8-无人机，61-短波红外相机，62-可见光相机，63-长波红外相机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将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。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。

对于民用领域的无人机主要承担着地貌拍摄，线路巡检，环境测绘等功能。特别是线路巡检使用的搭载拍照设备的无人飞机，现阶段发展迅速，应用广泛，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，无人机巡视的作用显得尤为重要，无人机检测主要是利用其搭载的图像采集装置，将线路情况进行图像采集，工作人员根据采集到的图像信息进行分析计算，判断线路覆冰情况，为后续灾情判断及救灾工作提供依据，因此采集到的图片的质量显得尤为重要。

在地势复杂的供电区域，有些覆冰区域不适合无人机起降，且当覆冰区域较小时，利用大型的无人机从较远地方起降到达目标区域时容易造成资源浪费。因此要利用无人机对输电线路的覆冰情况进行勘探时，采集精度较高的输电线路覆冰图像采集装置，且此装置应适应对起飞场地要求不高的无人机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1-图4，所述输电线路覆冰图像采集装置包括：固定组件和图像采集相机，其中，所述固定组件包括用于放置所述图像采集相机的固定箱5和支架，所述支架包括底座平台1及对称设置在所述底座平台1两端、且与底座平台1相垂直的支撑座3，所述底座平台1上设置有用于与无人机8进行对接的螺孔2，所述支撑座3与固定箱5固定连接。

所述固定组件还包括连接件4，所述连接件4用于连接所述支撑座3及固定箱5，所述固定箱5与所述底座平台1间的夹角为锐角。本发明实施例中所述固定箱5与底座平台1间的夹角设定为45°。

本发明实施例中的所述支撑座3与底座平台1固定连接，由此将图像采集相机与所述无人机8连接到一起，为了增加支架的强度和耐用性，可以将支撑座3与底座平台1制成一体式，如此设置，减小了装置间的连接，使整个装置更加简单、实用，也可以减轻装置的重量，减小覆冰检测过程中无人机8的负荷，同时所述固定组件可将整个图像采集相机与无人机8进行整装与整拆，方便整个装置的更换与携带。

如图2所示，本发明实施例中的所述图像采集相机包括常用相机组6和备用相机组7，正常运行情况下，由常用相机组6负责采集线路信息，当常用相机组6出现故障时，可及时启动备用相机组7，避免了因相机出现问题，无法及时采集图片及获取线路覆冰信息，浪费不必要的时间和精力。所述常用相机组6设置在所述固定箱5内，而所述备用相机组7可以通过螺钉或其他方式固定到所述固定箱5上，而不是将所有相机设置在所述固定箱5内，所述固定箱5的体积和质量均有所减小，实现整个装置更加轻便，增加无人机8的续航能力。

输电线路图像采集精度不足的原因主要包括以下两种情况，一是当输电线路发生覆冰时，气象情况一般都比较复杂常伴有雨雪及大雾，恶劣的天气情况对输电线路图像的采集精度造成巨大影响。而当极端恶劣天气情况会发生在夜间时，夜间可视度较低，这是对图像精度采集精度影响的另外一个重要因素。

因此，如图1所示，所述常用相机组6和备用相机组7均包括可见光相机62、短波红外相机61和长波红外相机63。所述常用相机组6中的可见光相机62、短波红外相机61和长波红外相机63并列设置在所述固定箱5内，所述备用相机组7中的可见光相机62、短波红外相机61和长波红外相机63并列固定设置在所述固定箱5的底部。将常用相机组6固定设置在所述固定箱5内，保证了在采集图像过程中相机的稳定性，防止因固定不牢靠引起相机抖动，从而影响采集到的图片的清晰度，以致最终影响对于灾情的判断。

本发明实施中的所述可见光相机62，相比于所述短波红外相机61与长波红外相机63，所述可见光相机62的工作时间与动作频率是最高的，所述可见光相机62一般工作在白天气象条件较好地情况下。通过相机变焦，可实现对线路覆冰状况的整体把握和对局部线路覆冰状况进行进一步的细节分析。本发明实施例中的所述可见光相机62的参数如下：探测器分辨率为1280×1024，像元大小为14μm，观测范围为75m，重量为0.6kg。

所述短波红外相机61主要工作在大雾、大雪天以及夜晚(应急)能见度低时，以弥补可见相机所拍图像模糊的不足，所述短波红外相机61还用来查找线路故障。

被称为夜间天空辐亮度的大气现象所发出的光照度比星光强5至7倍，这种光照几乎都处在短波红外波长区。所以，有了短波红外相机61，再加上这种常常被称为夜气辉的夜间光照度，便能够在无月光的夜间很清楚地“看到”目标，并通过网络共享这种图像，因为其他成像器件没法做到这一点。

短波红外成像有一个其他技术无可比拟的主要优点，即它能够透过玻璃进行成像。对于短波红外相机61来说，特制的价格昂贵的透镜或者适应恶劣环境的外壳几乎是不必要的。这种能力还允许短波红外相机61安装在一个保护窗口内，当将相机系统固定在一种潜在平台上时，可以提供很大的灵活性。

本发明实施例中的短波红外相机61参数如下：探测器分辨率为320×256，像元大小为20μm，观测范围为75m，重量为1.5kg。

长波红外相机63主要是对冰的厚度进行测量，尤其是长波红外相机63可在夜间进行观测，利用冰反射率的不同，观测覆冰的厚度。在夜晚，可见光相机62已经不能正常工作，而长波红外相机63则可以被动接受目标自身的红外辐射，无论白天黑夜均可以正常工作，同样在雨雪、雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，观测效果不理想，但长波红外相机63的波长较长，穿透雨雪、雾的能力较高，可以正常观测目标。

本发明实施例中的长波红外相机63的参数如下：探测器分辨路为320×256，像元大小为30μm，观测范围为75m，重量为1.5kg。

为了保证相机在使用中的安全，所述底座平台1与常用相机组6中的相机间的垂直距离小于所述无人机8起落架的高度。当然，为了减轻整个装置的重量，在保证所述底座平台1的强度的基础上，所述底座平台1的中间可适当去除，例如沿底座平台1的中心，中间设置为圆形镂空部分。

如图5所示，由于本发明实施例中所述固定箱5与底座平台1间的夹角设定为45°，因此所述装置在工作时，图像采集相机与输电线路水平即可呈45°拍摄，这种设计在短距离巡线时，可以不用使用航空吊舱进行旋转与防震，减轻了负荷重量的同时也可达到最佳拍摄效果。

由上述实施例可见，本发明实施例所提供的输电线路覆冰图像采集装置，采用了常用相机组6和备用相机组7，并且均包括可见光相机62、短波红外相机61和长波红外相机63，能够在天气恶劣的情况下，全天24小时采集到质量较高的图片，获取有效的图像信息，及时掌握线路的覆冰情况，采取有效措施，避免灾害的发生及恶化；整个装置尺寸和质量与无人机8相匹配，能够利用无人机8作为载体，本发明实施例中的无人机8对电网线路进行侦查勘探，无需较高条件的起飞场地，适应环境复杂的地域，更适用于较小区域的探测，节约时间和精力。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，包括：固定组件和图像采集相机，其中，所述固定组件包括用于放置所述图像采集相机的固定箱(5)和支架，所述支架包括底座平台(1)及对称设置在所述底座平台(1)两端、且与底座平台(1)相垂直的支撑座(3)，所述底座平台(1)上设置有用于与无人机(8)进行对接的螺孔(2)，所述支撑座(3)与固定箱(5)固定连接；所述图像采集相机包括常用相机组(6)和备用相机组(7)。

2.根据权利要求1所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述固定组件还包括连接件(4)，所述连接件(4)用于连接所述支撑座(3)及固定箱(5)，所述固定箱(5)与底座平台(1)间的夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述支撑座(3)与底座平台(1)固定连接。

4.根据权利要求2所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述固定箱(5)与所述底座平台(1)间的夹角为45°。

5.根据权利要求1所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述常用相机组(6)和备用相机组(7)均包括可见光相机(62)、短波红外相机(61)和长波红外相机(63)。

6.根据权利要求5所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述常用相机组(6)中的可见光相机(62)、短波红外相机(61)和长波红外相机(63)并列设置在所述固定箱(5)内，所述备用相机组(7)中的可见光相机(62)、短波红外相机(61)和长波红外相机(63)并列固定设置在所述固定箱(5)的底部。

7.根据权利要求1所述的输电线路覆冰图像采集装置，其特征在于，所述底座平台(1)与常用相机组(6)间的垂直距离小于所述无人机(8)的起落架的高度。