CN106771856B - 基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法 - Google Patents

Abstract

基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法，①、集中监控子系统中按照输电线路走向，设置无人机飞行平台的飞行路线；无人机飞行平台根据制定的飞行路线沿电力输电线路对电力线状态进行视频采集，将视频采集数据送入移动子站；②、移动子站实时对视频采集数据进行监控和预处理，以及对采集到的视频数据进行缺陷预诊断；并经处理后的视频数据实时发送给集中监控子系统；③、集中监控子系统中设有雷击点标准图像信息，并与采集到的视频数据进行对比分析，若发现采集到的视频数据与雷击点标准图像信息匹配，则输出报警信息；同时，巡视人员在集中监控子系统处实时观察视频图像。本发明的优点在于：采用无人机对输电线路的雷击点进行实时巡检，从而保证了输电线路的安全可靠运行，实现了对电力线路雷击点的自动监测。

Description

基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法

技术领域

本发明涉及电力输电线路雷击点测试技术，确切地说是涉及一种对电力输电线路遭受雷击时，能即时准确地确定出其雷击点的方法。

背景技术

随着我国电力事业的蓬勃发展，各类电压等级的输电线路不断兴建与竣工。电力输电线路工程，尤其是超高压和特高压输电线路工程，是国家经济建设与社会发展的生命线工程，而输电线路中的杆塔结构担负着架空电力输电线的重任。我国是雷电活动很强烈的国家，在广东及海南部分地区，年平均雷电日高达120-130天。由于被杆塔支撑的架空电力输电线相对一般建筑物要高出许多，很多还架设在高山地区，很容易遭受雷电袭击使电网输电中断。为了即时修复，准确地确定出输电线路上的雷击点就尤为重要。然而，直到本发明前，还没有找到一个准确地确定出输电线路上雷击点的技术方法，现在寻找雷击点进行线路修复全靠人工巡视，费时、费力、抢修速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法，它包括集中监控子系统、移动子站和无人机飞行平台，无人机风行平台上设置视频采集装置；集中监控子系统与移动子站之间以一对多的方式相连接，移动子站与无人机飞行平台以一对一的方式相连接；

其对电力输电线路雷击点确定的步骤为：

①、集中监控子系统中按照输电线路走向，设置无人机飞行平台的飞行路线；无人机飞行平台根据制定的飞行路线沿电力输电线路对电力线状态进行视频采集，将视频采集数据送入移动子站；

②、移动子站实时对视频采集数据进行监控和预处理，以及对采集到的视频数据进行缺陷预诊断；并经处理后的视频数据实时发送给集中监控子系统；

③、集中监控子系统中设有雷击点标准图像信息，并与采集到的视频数据进行对比分析，若发现采集到的视频数据与雷击点标准图像信息匹配，则输出报警信息；同时，巡视人员在集中监控子系统处实时观察视频图像。

无人机飞行平台包括用于作为线路检测终端的吊舱模块，对无人机飞行平台进行飞行控制的飞行控制模块，进行GPS定位的GPS模块，用于与移动子站进行通信的通信模块以及无人机机体；飞行控制模块、吊舱模块和GPS模块分别通过数传通信链路与移动子站进行通信；吊舱模块通过图传通信链路将检测图像信息发送到移动子站中。

所述集中监控子系统包括:

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来；

巡检任务规划模块，根据输电线路的走向设计飞行巡检任务；

GIS模块，用于导入和导出输电线路信息，在GIS模块中展示输电线路信息，并提供输电线路的区间划分、选择和框选操作，并能够用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息，还能够在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息；

巡检结果管理模块，用于无人机巡检结果数据的管理，其与通信模块和数据存储模块相连接，实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理，完成对巡检结果数据的管理；

巡检缺陷诊断模块，用于对巡检的结果数据包括图像和视频信息进行筛选、预处理和缺陷诊断，在巡检的图像标识缺陷位置，用文字对缺陷进行说明，存储巡检缺陷到数据库中，对相应的巡检缺陷图像进行标识、修改、删除、查询和浏览操作，完成巡检结果的缺陷诊断；

通信模块，用于读取移动子站实时状态信息，响应人机交互模块的远程指令，实现巡检任务信息到移动子站下发，实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息，完成集中监控子系统与移动子站之间信息的交互和通信；

输电线路管理模块，用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作，完成对输电线路信息的管理；

数据存储模块，用于通过数据库和文件方式完成系统数据的存储，通过数据存储模块完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库。

所述巡检缺陷诊断模块包括缺陷专家库、缺陷诊断单元、图像预处理单元和缺陷管理单元，其中图像预处理单元，用于图像信息的预处理，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，并对诊断图像进行拼接和编辑；缺陷专家库，用于集成输电线路缺陷的特征库，与缺陷诊断单元相连接，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，在图像上位置标识和文字说明的方式标识相应缺陷；缺陷诊断单元，将诊断出的缺陷存储到数据存储模块;缺陷管理单元，实现对巡检缺陷图片的标识、修改、删除、查询、浏览。

在塔杆上的电力输电线及避雷线上设置雷击传感器，每根电力输电线上的雷击传感器，都是装在一根支撑棒两端的一对传感器组，该对传感器组沿着自身电力输电线走向的方向、被等距的固定在自身电力输电线的塔杆绝缘子的顶端；当塔杆上电力输电线及避雷线某部位发生雷击时，就由雷击传感器采集雷击电流与雷击感应电压信息。

所述的雷击传感器连接有无线通信模块；无人机飞行平台设置时钟模块；当无人机飞行平台飞行至塔杆雷击传感器处时，雷击传感器被无人机飞行平台中的时钟模块唤醒，此时，雷击传感器向无人机飞行平台传送雷击电流和雷击感应电压信息。

本发明的优点在于：采用无人机对输电线路的雷击点进行实时巡检，从而保证了输电线路的安全可靠运行，实现了对电力线路雷击点的自动监测，没有了人为操作造成的误差，保证了采样数据的完整性、及时性和研究查询的方便性，能够为不同地区、不同级别的电力输电线路防雷提供精确的“电力输电线路雷击模型”的建模依据，能即时准确地确定出遭受雷击的输电线路上雷击点的位置，能省力省时快速的对被破坏的线路进行抢修，具有重大的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法，它包括集中监控子系统、移动子站和无人机飞行平台，无人机风行平台上设置视频采集装置；集中监控子系统与移动子站之间以一对多的方式相连接，移动子站与无人机飞行平台以一对一的方式相连接；

其对电力输电线路雷击点确定的步骤为：

①、集中监控子系统中按照输电线路1走向，设置无人机飞行平台的飞行路线；无人机飞行平台根据制定的飞行路线沿电力输电线路对电力线状态进行视频采集，将视频采集数据送入移动子站；

②、移动子站实时对视频采集数据进行监控和预处理，以及对采集到的视频数据进行缺陷预诊断；并经处理后的视频数据实时发送给集中监控子系统；

③、集中监控子系统中设有雷击点标准图像信息，并与采集到的视频数据进行对比分析，若发现采集到的视频数据与雷击点标准图像信息匹配，则输出报警信息；同时，巡视人员在集中监控子系统处实时观察视频图像。

无人机飞行平台包括用于作为线路检测终端的吊舱模块，对无人机飞行平台进行飞行控制的飞行控制模块，进行GPS定位的GPS模块，用于与移动子站进行通信的通信模块以及无人机机体；飞行控制模块、吊舱模块和GPS模块分别通过数传通信链路与移动子站进行通信；吊舱模块通过图传通信链路将检测图像信息发送到移动子站中。

所述集中监控子系统包括:

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来；

巡检任务规划模块，根据输电线路的走向设计飞行巡检任务；

GIS模块，用于导入和导出输电线路信息，在GIS模块中展示输电线路信息，并提供输电线路的区间划分、选择和框选操作，并能够用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息，还能够在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息；

巡检结果管理模块，用于无人机巡检结果数据的管理，其与通信模块和数据存储模块相连接，实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理，完成对巡检结果数据的管理；

巡检缺陷诊断模块，用于对巡检的结果数据包括图像和视频信息进行筛选、预处理和缺陷诊断，在巡检的图像标识缺陷位置，用文字对缺陷进行说明，存储巡检缺陷到数据库中，对相应的巡检缺陷图像进行标识、修改、删除、查询和浏览操作，完成巡检结果的缺陷诊断；

通信模块，用于读取移动子站实时状态信息，响应人机交互模块的远程指令，实现巡检任务信息到移动子站下发，实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息，完成集中监控子系统与移动子站之间信息的交互和通信；

输电线路管理模块，用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作，完成对输电线路信息的管理；

数据存储模块，用于通过数据库和文件方式完成系统数据的存储，通过数据存储模块完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库。

所述巡检缺陷诊断模块包括缺陷专家库、缺陷诊断单元、图像预处理单元和缺陷管理单元，其中图像预处理单元，用于图像信息的预处理，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，并对诊断图像进行拼接和编辑；缺陷专家库，用于集成输电线路缺陷的特征库，与缺陷诊断单元相连接，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，在图像上位置标识和文字说明的方式标识相应缺陷；缺陷诊断单元，将诊断出的缺陷存储到数据存储模块;缺陷管理单元，实现对巡检缺陷图片的标识、修改、删除、查询、浏览。

在塔杆上的电力输电线1及避雷线上设置雷击传感器2，每根电力输电线1上的雷击传感器2，都是装在一根支撑棒两端的一对传感器组，该对传感器组沿着自身电力输电线走向的方向、被等距的固定在自身电力输电线的塔杆绝缘子的顶端；当塔杆上电力输电线及避雷线某部位发生雷击时，就由雷击传感器采集雷击电流与雷击感应电压信息。

所述的雷击传感器连接有无线通信模块；无人机飞行平台设置时钟模块；当无人机飞行平台飞行至塔杆雷击传感器处时，雷击传感器被无人机飞行平台中的时钟模块唤醒，此时，雷击传感器向无人机飞行平台传送雷击电流和雷击感应电压信息。

Claims (1)

1.基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法，其特征在于：它包括集中监控子系统、移动子站和无人机飞行平台，无人机风行平台上设置视频采集装置；集中监控子系统与移动子站之间以一对多的方式相连接，移动子站与无人机飞行平台以一对一的方式相连接；

其中，所述无人机飞行平台包括用于作为线路检测终端的吊舱模块，对无人机飞行平台进行飞行控制的飞行控制模块，进行GPS定位的GPS模块，用于与移动子站进行通信的通信模块以及无人机机体；飞行控制模块、吊舱模块和GPS模块分别通过数传通信链路与移动子站进行通信；吊舱模块通过图传通信链路将检测图像信息发送到移动子站中；

所述集中监控子系统包括：

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来；

巡检任务规划模块，根据输电线路的走向设计飞行巡检任务；

GIS模块，用于导入和导出输电线路信息，在GIS模块中展示输电线路信息，并提供输电线路的区间划分、选择和框选操作，并能够用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息，还能够在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息；

巡检结果管理模块，用于无人机巡检结果数据的管理，其与通信模块和数据存储模块相连接，实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理，完成对巡检结果数据的管理；

巡检缺陷诊断模块，用于对巡检的结果数据包括图像和视频信息进行筛选、预处理和缺陷诊断，在巡检的图像标识缺陷位置，用文字对缺陷进行说明，存储巡检缺陷到数据库中，对相应的巡检缺陷图像进行标识、修改、删除、查询和浏览操作，完成巡检结果的缺陷诊断；

通信模块，用于读取移动子站实时状态信息，响应人机交互模块的远程指令，实现巡检任务信息到移动子站下发，实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息，完成集中监控子系统与移动子站之间信息的交互和通信；

输电线路管理模块，用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作，完成对输电线路信息的管理；

数据存储模块，用于通过数据库和文件方式完成系统数据的存储，通过数据存储模块完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库；

所述巡检缺陷诊断模块包括缺陷专家库、缺陷诊断单元、图像预处理单元和缺陷管理单元，其中图像预处理单元，用于图像信息的预处理，对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，并对诊断图像进行拼接和编辑；缺陷专家库，用于集成输电线路缺陷的特征库，与缺陷诊断单元相连接，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，在图像上位置标识和文字说明的方式标识相应缺陷；缺陷诊断单元，将诊断出的缺陷存储到数据存储模块;缺陷管理单元，实现对巡检缺陷图片的标识、修改、删除、查询、浏览；

在塔杆上的电力输电线及避雷线上设置雷击传感器，每根电力输电线上的雷击传感器，都是装在一根支撑棒两端的一对传感器组，该对传感器组沿着自身电力输电线走向的方向、被等距的固定在自身电力输电线的塔杆绝缘子的顶端；当塔杆上电力输电线及避雷线某部位发生雷击时，就由雷击传感器采集雷击电流与雷击感应电压信息；

所述的雷击传感器连接有无线通信模块；无人机飞行平台设置时钟模块；当无人机飞行平台飞行至塔杆雷击传感器处时，雷击传感器被无人机飞行平台中的时钟模块唤醒，此时，雷击传感器向无人机飞行平台传送雷击电流和雷击感应电压信息；

其对电力输电线路雷击点确定的步骤为：

①、集中监控子系统中按照输电线路走向，设置无人机飞行平台的飞行路线；无人机飞行平台根据制定的飞行路线沿电力输电线路对电力线状态进行视频采集，将视频采集数据送入移动子站；

②、移动子站实时对视频采集数据进行监控和预处理，以及对采集到的视频数据进行缺陷预诊断；并经处理后的视频数据实时发送给集中监控子系统；

③、集中监控子系统中设有雷击点标准图像信息，并与采集到的视频数据进行对比分析，若发现采集到的视频数据与雷击点标准图像信息匹配，则输出报警信息；同时，巡视人员在集中监控子系统处实时观察视频图像。

Images