CN108400554B - 利用无人机巡检架空输电线路的方法 - Google Patents

Abstract

利用无人机巡检架空输电线路的方法，其包括在Andorid平台下，利用SQLite关系型数据库存储需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息，以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息；准备带有旋翼的无人机，无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位。其目的在于提供一种可高效、迅速地完成线路故障下故障点的查找，能够精确飞到预期的位置去拍摄杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息的利用无人机巡检架空输电线路的方法。

Description

利用无人机巡检架空输电线路的方法

技术领域

本发明涉及一种利用无人机巡检架空输电线路的方法。

背景技术

目前无人机技术日趋成熟，成本也在逐渐下降，无人机巡航监测以它低廉造价和运营成本，方便快捷的操控形式，强大的数据采集功能，其中的小型悬翼无人机还具有飞行机动灵活、悬停稳定性高以及体积小巧的功能，但现有的各种无人机在飞行过程中操作比较困难，在使用中很难通过工作人员的操控精确飞到预期的位置去拍摄杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可高效、迅速地完成线路故障下故障点的查找，核实设备缺陷，仔细辨识设备损坏的具体状况，能够精确飞到预期的位置去拍摄杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，代替人工登塔检查输电线路上高空设备状态的利用无人机巡检架空输电线路的方法。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其包括如下步骤：

A、在Andorid平台下，利用SQLite关系型数据库存储需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息，以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息；

B、准备带有旋翼的无人机，所述无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息；

无人机可通过手持式遥控器控制其飞行状态，实时向无人机发送控制指令，并实时接收无人机的状态信息，或指示无人机按照设定的路线飞行；

所述无人机上安装有可见光监视器、红外线成像仪和陀螺仪，其中的陀螺仪用于为无人机的控制系统提供无人机的实时航向、速度、高度、姿态，并与外部测量信息实时校对，以修正无人机的空间坐标信息；

所述手持式遥控器上设有触摸式显示屏，触摸式显示屏可通过三维可视化地图显示SQLite关系型数据库存储的需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息、以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，通过触摸式显示屏上的三维可视化地图，可直接向无人机发送其需要巡视的架空输电线路、架空输电线路上的某个杆塔以及某个杆塔上的导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管；

C、将无人机置于需要巡检的架空输电线路附近，启动无人机，无人机将自己的状态信息通过无线通讯发送至手持式遥控器上，手持式遥控器通过触摸式显示屏显示无人机的状态信息，然后利用手持式遥控器上的触摸式显示屏向无人机发送指令，让无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

D、在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

E、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

F、在每个悬停的空间坐标点处分别完成了架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，向上升起，从架空输电线路的上方飞向架空输电线路的该杆塔的的另一侧，然后再降低高度，在架空输电线路的该杆塔的另一侧水平距离10米—15米位置上，继续分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

G、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到该杆塔需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的该杆塔的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

H、完成了架空输电线路的该杆塔需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，沿着架空输电线路向前或向后飞行，让无人机飞行到架空输电线路的下一个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上的多个空间坐标点处分别进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向，然后重复步骤D、步骤E、步骤F和步骤G。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其中所述无人机的高度位置信息采用安装在无人机上的气压式高度传感器进行采集。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其中所述无人机通过无线通讯模块与手持式遥控器联系。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其中所述无人机采用电池供电飞行，所述陀螺仪为激光陀螺。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其中所述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在3—6个空间坐标点处进行悬停。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其中所述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在上、下、左、右4个空间坐标点处进行悬停，或者是在上、下、中、左、右5个空间坐标点处进行悬停。

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其包括在Andorid平台下，利用SQLite关系型数据库存储需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息，以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息；准备带有旋翼的无人机，所述无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息。因此，本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法具有可高效、迅速地完成线路故障下故障点的查找，核实设备缺陷，仔细辨识设备损坏的具体状况，能够精确飞到预期的位置去拍摄杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，代替人工登塔检查输电线路上高空设备状态的特点。

下面对本发明利用无人机巡检架空输电线路的方法作进一步说明。

具体实施方式

本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其包括如下步骤：

A、在Andorid平台下，利用SQLite关系型数据库存储需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息，以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息；

B、准备带有旋翼的无人机，所述无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息；

无人机可通过手持式遥控器控制其飞行状态，实时向无人机发送控制指令，并实时接收无人机的状态信息，或指示无人机按照设定的路线飞行；

所述无人机上安装有可见光监视器、红外线成像仪和陀螺仪，其中的陀螺仪用于为无人机的控制系统提供无人机的实时航向、速度、高度、姿态，并与外部测量信息实时校对，以修正无人机的空间坐标信息；

所述手持式遥控器上设有触摸式显示屏，触摸式显示屏可通过三维可视化地图显示SQLite关系型数据库存储的需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息、以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，通过触摸式显示屏上的三维可视化地图，可直接向无人机发送其需要巡视的架空输电线路、架空输电线路上的某个杆塔以及某个杆塔上的导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管；

C、将无人机置于需要巡检的架空输电线路附近，启动无人机，无人机将自己的状态信息通过无线通讯发送至手持式遥控器上，手持式遥控器通过触摸式显示屏显示无人机的状态信息，然后利用手持式遥控器上的触摸式显示屏向无人机发送指令，让无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

D、在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

E、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

F、在每个悬停的空间坐标点处分别完成了架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，向上升起，从架空输电线路的上方飞向架空输电线路的该杆塔的的另一侧，然后再降低高度，在架空输电线路的该杆塔的另一侧水平距离10米—15米位置上，继续分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

G、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到该杆塔需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的该杆塔的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

H、完成了架空输电线路的该杆塔需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，沿着架空输电线路向前或向后飞行，让无人机飞行到架空输电线路的下一个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上的多个空间坐标点处分别进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向，然后重复步骤D、步骤E、步骤F和步骤G。

由于采用了上述本发明特有的步骤，让本发明的利用无人机巡检架空输电线路的方法具有可高效、迅速地完成线路故障下故障点的查找，核实设备缺陷，仔细辨识设备损坏的具体状况，能够精确飞到预期的位置去拍摄杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，代替人工登塔检查输电线路上高空设备状态的特点。

本发明的进一步改进，上述无人机的高度位置信息采用安装在无人机上的气压式高度传感器进行采集。

作为本发明的进一步改进，上述无人机通过无线通讯模块与手持式遥控器联系。

作为本发明的进一步改进，上述无人机采用电池供电飞行，所述陀螺仪为激光陀螺。

作为本发明的进一步改进，上述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在3—6个空间坐标点处进行悬停。

作为本发明的进一步改进，上述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在上、下、左、右4个空间坐标点处进行悬停，或者是在上、下、中、左、右5个空间坐标点处进行悬停。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.利用无人机巡检架空输电线路的方法，其特征在于包括如下步骤：

A、在Andorid平台下，利用SQLite关系型数据库存储需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息，以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息；

B、准备带有旋翼的无人机，所述无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息；

无人机可通过手持式遥控器控制其飞行状态，实时向无人机发送控制指令，并实时接收无人机的状态信息，或指示无人机按照设定的路线飞行；

所述无人机上安装有可见光监视器、红外线成像仪和陀螺仪，其中的陀螺仪用于为无人机的控制系统提供无人机的实时航向、速度、高度、姿态，并与外部测量信息实时校对，以修正无人机的空间坐标信息；

所述手持式遥控器上设有触摸式显示屏，触摸式显示屏可通过三维可视化地图显示SQLite关系型数据库存储的需要利用无人机巡检的架空输电线路的位置信息和架空输电线路上每个杆塔的形状、结构、位置信息、以及每个杆塔上所有导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管的形状、结构、位置信息，通过触摸式显示屏上的三维可视化地图，可直接向无人机发送其需要巡视的架空输电线路、架空输电线路上的某个杆塔以及某个杆塔上的导线、线夹、引流线、绝缘子、耐张管和/或连接管；

C、将无人机置于需要巡检的架空输电线路附近，启动无人机，无人机将自己的状态信息通过无线通讯发送至手持式遥控器上，手持式遥控器通过触摸式显示屏显示无人机的状态信息，然后利用手持式遥控器上的触摸式显示屏向无人机发送指令，让无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

D、在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

E、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

F、在每个悬停的空间坐标点处分别完成了架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，向上升起，从架空输电线路的上方飞向架空输电线路的该杆塔的的另一侧，然后再降低高度，在架空输电线路的该杆塔的另一侧水平距离10米—15米位置上，继续分别在多个空间坐标点处进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向；

在每个悬停的空间坐标点处，分别让悬停在空中的无人机利用GPS系统进行定位，无人机同时还利用基于时间数据的GPS差分定位系统进行定位，然后通过基准站利用GPS系统的坐标和卫星星历得出空间坐标的校正值，并通过上行数据链将校正值发送给运动中的无人机，无人机利用接收到的校正值对自己的GPS观测值进行改正，以消除卫星钟差、接收机钟差、大气电离层和对流层折射误差的影响，修正无人机的空间坐标信息，以实现厘米级别的定位精度；

G、在实现厘米级别的定位精度后，基于所获得的定位坐标得到该杆塔需要巡视的各个目标与可见光监视器和/或红外线成像仪之间的精确距离，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪对架空输电线路的该杆塔的左侧或右侧附近需要巡视的各个目标逐一进行对焦距并摄像，并将摄像的信息实时传送至手持式遥控器上，通过手持式遥控器的触摸式显示屏予以显示，同时系统会储存摄像、拍照的信息；

H、完成了架空输电线路的该杆塔需要巡视的各个目标的摄像后，无人机结束悬停，沿着架空输电线路向前或向后飞行，让无人机飞行到架空输电线路的下一个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上的多个空间坐标点处分别进行悬停，在每个悬停的空间坐标点处，分别让无人机上的可见光监视器和/或红外线成像仪的摄像头朝向该杆塔上的巡视目标方向，然后重复步骤D、步骤E、步骤F和步骤G；

所述无人机的高度位置信息采用安装在无人机上的气压式高度传感器进行采集；

所述无人机通过无线通讯模块与手持式遥控器联系。

2.根据权利要求1所述的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其特征在于所述无人机采用电池供电飞行，所述陀螺仪为激光陀螺。

3.根据权利要求1或2所述的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其特征在于所述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在3—6个空间坐标点处进行悬停。

4.根据权利要求3所述的利用无人机巡检架空输电线路的方法，其特征在于所述无人机飞行到架空输电线路的某个杆塔的左侧或右侧水平距离10米—15米位置上，分别在上、下、左、右4个空间坐标点处进行悬停，或者是在上、下、中、左、右5个空间坐标点处进行悬停。