CN108693076A - 一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统：定位装置通过通讯装置发送飞行装置的位置信息，控制装置通过通讯装置发送飞行装置的飞行控制指令，控制飞行装置的飞行状态；测距装置测量飞行装置与周围物体的距离，当飞行装置与周围物体的距离低于安全距离时，通过控制装置发送飞行控制指令，调整飞行装置的飞行状态；喷水装置根据喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在目标物体表面形成水珠分布后停止对目标喷洒水雾；取相装置根据取相控制指令，获取表面形成水珠后的目标物体的图像，图像通过通讯装置发送到分析装置；分析装置，根据目标物体的图像，对目标物体的憎水性进行评级。

Description

一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统

技术领域

本发明涉及输电线路技术领域，更具体地，涉及一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统。

背景技术

复合绝缘子具有憎水性，污湿环境使其表面凝结形成离散液滴，并与表面干区交替存在，导致绝缘子表面电场发生畸变，当液滴间干区的电场强度达到空气的击穿电场强度时，绝缘子在很低电压条件下就会产生间歇式局部放电。放电电弧的存在使液滴周围憎水性减弱甚至丧失，加速了局部电弧的发展并最终形成闪络。复合绝缘子在强电场作用、日光照射、湿度、污秽、酸雨等作用下，硅橡胶材料老化，憎水性下降，甚至消失，积污加剧，产生电晕、电弧等放电，泄漏电流增大，而电晕电弧放电等又加剧了复合绝缘子的老化过程，如此恶性循环，直至发生严重事故，影响着电力系统的安全运行。

目前，输电线路的现场憎水性测量的方法是憎水性分级法，它要求工人登高、爬塔作业。这种方式只能在输电线路停电检修时进行，而特高压输电线路停电检修困难，因此现有的憎水性现场检测方法并不适用于运行中的复合绝缘子。

因此，需要一种技术，以实现基于水滴分布形态图像对复合绝缘子的水滴分布形态进行采集。

发明内容

本发明提供了一种基于水滴分布形态图像对水滴分布形态进行采集的系统，以解决如何对复合绝缘子的水滴分布形态进行采集的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统，所述系统包括：

飞行装置、喷水装置、取相装置、定位装置、测距装置、通讯装置、控制装置和分析装置；

所述定位装置通过通讯装置发送所述飞行装置的位置信息，根据所述位置信息，所述控制装置通过通讯装置发送所述飞行装置的飞行控制指令，控制所述飞行装置的飞行状态；

所述测距装置，用于测量所述飞行装置与周围物体的距离，当所述飞行装置与周围物体的距离低于安全距离时，通过控制装置发送飞行控制指令，调整所述飞行装置的飞行状态；

所述喷水装置，用于在飞行装置飞行到空中后，所述控制装置通过所述通讯装置发送喷洒控制指令，所述喷水装置根据所述喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在所述目标物体表面形成水珠分布后停止对所述目标喷洒水雾；

所述控制装置通过所述通讯装置发送所述取相装置的取相控制指令，所述取相装置根据所述取相控制指令，获取表面形成水珠后的所述目标物体的图像，所述图像通过所述通讯装置发送到所述分析装置；

所述分析装置，根据所述目标物体的图像，对所述目标物体的憎水性进行评级。

优选地，所述飞行装置载重不小于4kg，所述飞行装置的电池蓄电一次可供飞行的时间不小于30min。

优选地，所述喷水装置的喷水距离不小于5米，水压不小于0.5MPa，出水孔直径不大于1mm。

优选地，所述取相装置为高清相机，所述取相装置获取的图像，实时发送到所述控制装置；

所述控制模块根据所述图像的质量，通过所述通讯模块发送取相调整指令，根据所述取相调整指令对所述取相装置进行调整。

优选地，还包括：所述喷水装置，用于在飞行装置飞行到空中后，所述控制装置通过所述通讯装置发送喷洒控制指令，控制所述喷洒装置与所述目标物体之间的角度为30至60度，所述喷水装置根据所述喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在所述目标物体表面形成水珠分布后停止对所述目标喷洒水雾。

优选地，所述测距装置为红外测距器。

优选地，所述定位装置根据实时动态差分法RTK进行定位。

优选地，所述目标物体为复合绝缘子。

优选地，所述控制装置通过所述通讯装置发送所述取相装置的取相控制指令，所述取相装置根据所述取相控制指令，获取所述复合绝缘子伞裙区域表面形成水珠后的图像，所述图像通过所述通讯装置发送到所述分析装置

优选地，所述分析装置，根据所述复合绝缘子伞裙区域表面形成水珠后的图像，对所述复合绝缘子的憎水性进行评级。

本发明是以无人机搭载喷水装置和工业级高清相机作为憎水性图像采集前端，可在距离复合绝缘子5～10m处采集复合绝缘子伞裙上的水滴分布形态图像，因此，不需要输电线路停电检修。工作人机只需在地面操作无人机的地面控制平台(地面站)，即可使无人机完成向目标复合绝缘子表面喷洒水雾、拍摄高清水珠分布图像、回传高清图像等一系列动作，以达到采集复合绝缘子憎水性自动评级系统所需图像的目的。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实话方式的用于图像对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实话方式的用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统结构示意图。图1为本发明实施方式的用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统，系统包括：

飞行装置1、喷水装置的水箱和水泵2、喷水装置的水雾枪喷杆4、取相装置3、定位装置、测距装置4、通讯装置、控制装置和分析装置。

定位装置通过通讯装置发送飞行装置1的位置信息，根据位置信息，控制装置通过通讯装置发送飞行装置1的飞行控制指令，控制飞行装置1的飞行状态。

优选地，飞行装置1载重不小于4kg，飞行装置1的电池蓄电一次可供飞行的时间不小于30min。

优选地，定位装置根据实时动态差分法RTK进行定位。由于本发明对于相机拍照的清晰度要求较高，故无人机上应装有RTK定位设备，以控制无人机的定位精度在厘米数量级。

测距装置4，用于测量飞行装置与周围物体的距离，当飞行装置与周围物体的距离低于安全距离时，通过控制装置发送飞行控制指令，调整飞行装置的飞行状态。优选地，测距装置为红外测距器。本申请为了避免无人机撞到障碍物上，也为了控制无人机与绝缘子保持特定的距离，应在无人机上加设红外测距器。本申请中，可使飞行装置避免与目标物体发生碰撞。

喷水装置，用于在飞行装置飞行到空中后，控制装置通过通讯装置发送喷洒控制指令，喷水装置根据喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在目标物体表面形成水珠分布后停止对目标喷洒水雾。优选地，喷水装置利用水雾枪喷杆4对目标物体进行喷洒。本申请水雾枪远远伸出，以免喷出的水雾受到机翼扇动的影响。

优选地，喷水装置的喷水距离不小于5米，水压不小于0.5MPa，出水孔直径不大于1mm。本申请中，喷水装置带有水箱和水泵，水泵抽取水箱中的水，将水导向水雾枪喷杆4后喷出。水雾枪的喷水开关采用电磁阀，便于在地面站进行遥控开闭。

优选地，喷水装置用于在飞行装置飞行到空中后，控制装置通过通讯装置发送喷洒控制指令，控制喷洒装置与目标物体之间的角度为30至60度，喷水装置根据喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在目标物体表面形成水珠分布后停止对目标喷洒水雾。

优选地，控制装置通过通讯装置发送取相装置的取相控制指令，取相装置根据取相控制指令，获取表面形成水珠后的目标物体的图像，图像通过通讯装置发送到分析装置。

优选地，取相装置为高清相机，取相装置获取的图像，实时发送到控制装置；控制模块根据图像的质量，通过通讯模块发送取相调整指令，根据取相调整指令对取相装置进行调整。高清相机云台可根据实际需要放置于无人机下方，也可放置于无人机上方。相机采用可高倍变焦的高清相机。在无人机飞行时，通过地面站控制相机的焦距，在地面站的显示器上显示相机的实时视野。

优选地，分析装置，根据目标物体的图像，对目标物体的憎水性进行评级。

优选地，目标物体为复合绝缘子。优选地，获取复合绝缘子伞裙区域表面形成水珠后的图像。优选地，根据图像，对复合绝缘子的憎水性进行评级。本申请在拍下照片后，地面站内会随机保存一张清晰度较低的照片，并且无人机上的相机内会保存一张高清晰度的原图。相机内的原图可以即时回传至地面站或地面的分析装置，或上位机，以实现对目标复合绝缘子憎水性的实时评级。

以下对本发明实施方式进行举例说明：

本申请中无人机的飞行时间为30min。喷水装置采用水泵增压式，水箱容积为2L，泵的压力为0.5MPa。相机像素为2000万，且能16倍变焦。

当控制无人机飞行至目标复合绝缘子5m左右距离时，控制相机和水雾枪的倾角，使水雾喷射在复合绝缘子伞裙表面的角度为45°。随即稳住无人机，并打开水雾枪的电磁阀对伞裙喷洒水雾，形成能表征复合绝缘子憎水性的水珠分布形态，然后关闭电磁阀。再将高清相机聚焦于已喷水的伞裙上，这时地面站的屏幕上会显示伞裙上的水珠分布形态。通过微调无人机与相机的拍照角度，并调节焦距，使伞裙上的水珠分布画面占据整个拍照画面的大部分面积。这时，通过地面站的控制手柄或按钮，对该水珠分布形态图像进行拍照采集。回传高清照片至地面站分析装置或地面的上位机。

本申请提供的用于复合绝缘子憎水性自动评级系统的无人机系统的构造及功能设计，主要包括：地面站控制装置可控制无人机上的水雾枪能在特定距离外，瞄准目标复合绝缘子的某一区域喷洒水雾，形成能反映复合绝缘子憎水性的水珠分布形态。地面站控制装置可控制无人机上的高清相机，使其能对准已喷洒水雾的伞裙区域，并能远程调焦，以采集复合绝缘子憎水性自动评级系统所需图像。取相装置能实时回传能反映憎水性的高清图像至地面站或上位机。无人机上安装RTK定位设备，以控制无人机的定位精度在厘米数量级。无人机上加设红外测距器，以控制无人机与绝缘子保持特定的距离，也可避免无人机撞到障碍物上。

本申请提出的运行复合绝缘子憎水性自动评级系统，在可为复合绝缘子进行憎水性评级的同时，保证了输电线路不用停电，也无需工人登高爬塔作业，便于运行复合绝缘子的憎水性检测。实现的主要功能如下：

(1)地面站控制装置可控制无人机上的水雾枪能在5m外，瞄准目标复合绝缘子的某一区域，并喷洒水雾。

(2)地面站控制装置可控制无人机上的高清相机，使其能对准已喷洒水雾的伞裙区域，并能远程调焦，以采集复合绝缘子憎水性自动评级系统所需图像。

(3)取相装置能实时回传能反映憎水性的高清图像至地面站的分析装置或上位机。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种用于对目标物体的水滴分布形态进行采集的系统，所述系统包括：

飞行装置、喷水装置、取相装置、定位装置、测距装置、通讯装置、控制装置和分析装置；其中，所述喷水装置、取相装置、定位装置、测距装置、通讯装置设置于所述飞行装置上；

所述定位装置通过通讯装置发送所述飞行装置的位置信息，根据所述位置信息，所述控制装置通过通讯装置发送所述飞行装置的飞行控制指令，控制所述飞行装置的飞行状态；

所述测距装置，用于测量所述飞行装置与周围物体的距离，当所述飞行装置与周围物体的距离低于安全距离时，通过控制装置发送飞行控制指令，调整所述飞行装置的飞行状态；

所述喷水装置，用于在飞行装置飞行到空中后，所述控制装置通过所述通讯装置发送喷洒控制指令，所述喷水装置根据所述喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在所述目标物体表面形成水珠分布后停止对所述目标喷洒水雾；

所述控制装置通过所述通讯装置发送所述取相装置的取相控制指令，所述取相装置根据所述取相控制指令，获取表面形成水珠后的所述目标物体的图像，所述图像通过所述通讯装置发送到所述分析装置；

所述分析装置，根据所述目标物体的图像，对所述目标物体的憎水性进行评级。

2.根据权利要求1所述的系统，所述飞行装置载重不小于4kg，所述飞行装置的电池蓄电一次可供飞行的时间不小于30min。

3.根据权利要求1所述的系统，所述喷水装置的喷水距离不小于5米，水压不小于0.5MPa，出水孔直径不大于1mm。

4.根据权利要求1所述的系统，所述取相装置为高清相机，所述取相装置获取的图像，实时发送到所述控制装置；

所述控制模块根据所述图像的质量，通过所述通讯模块发送取相调整指令，根据所述取相调整指令对所述取相装置进行调整。

5.根据权利要求1所述的系统，还包括：所述喷水装置，用于在飞行装置飞行到空中后，所述控制装置通过所述通讯装置发送喷洒控制指令，控制所述喷洒装置与所述目标物体之间的角度为30至60度，所述喷水装置根据所述喷洒控制指令，对目标物体喷洒水雾，并在所述目标物体表面形成水珠分布后停止对所述目标喷洒水雾。

6.根据权利要求1所述的系统，所述测距装置为红外测距器。

7.根据权利要求1所述的系统，所述定位装置根据实时动态差分法RTK进行定位。

8.根据权利要求1所述的系统，所述目标物体为复合绝缘子。

9.根据权利要求8所述的系统，所述控制装置通过所述通讯装置发送所述取相装置的取相控制指令，所述取相装置根据所述取相控制指令，获取所述复合绝缘子伞裙区域表面形成水珠后的图像，所述图像通过所述通讯装置发送到所述分析装置。

10.根据权利要求9所述的系统，所述分析装置，根据所述复合绝缘子伞裙区域表面形成水珠后的图像，对所述复合绝缘子的憎水性进行评级。