CN109470945A - 一种输电线路交跨点距离自动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种输电线路交跨点距离自动检测系统及方法，包括北斗卫星、自行走小车和远程主机，自行走小车设置于输电线路上，所述的自行走小车包括安装支架，位于安装支架底部的电池单元，位于安装支架中部的驱动单元，位于安装支架顶部的通信单元和位于安装支架前端的若干激光雷达，通信单元通过卫星信号与北斗卫星通信，通信单元通过无线信号与远程主机通信,通信单元分别与驱动单元和激光雷达相连，激光雷达通过承载机构安装于自行走小车前端，承载机构与安装支架相连。本发明的优点是：全自动测量输电线路交跨点距离，测量结果精度高；自动记录存储数据，无需人工记录，不受人为因素影响。

Description

一种输电线路交跨点距离自动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电力行业测量领域，尤其涉及一种输电线路交跨点距离自动检测系统及方法。

背景技术

随着社会经济快速发展，对电力能源的需求不断增多，各级电压等级的架空输电线路作为电力能源的最主要输送通道，与河流、电力线、电信线、铁路、高速公路、架空索道、房屋、树木等交跨情况日益增多。架空输电线路下的建筑物、道路、河流、其他杆线等设施逐渐增多，线路交叉跨越安全隐患已成为威胁架空输电线路安全的重要因素之一。通道环境有进一步复杂化的趋势，因此保证架空输电线路在各类运行工况下导线与被跨越物的净空距离，是线路设计、施工和运行的重要工作之一，是判定架空输电线路能否安全稳定运行的重要技术参数。

传统的交跨点测量方法有绝缘绳直接测量法、测高仪测量法、经纬仪测量法，这些测量法都需要人工参与，存在着对测试人员技术要求较高，受环境影响大，在能见度较差的情况下，工作无法展开，因测量人员不同，测试结果偏差较大的问题。

发明内容

本发明主要解决了高度依赖于人工，受人为主观因素影响较大，测量结果准确性较差，受可见度影响的问题，提供了一种自动测量，精确度高的一种输电线路交跨点距离自动检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：包括北斗卫星、自行走小车和远程主机，自行走小车设置于输电线路上，所述的自行走小车包括安装支架，位于安装支架底部的电池单元，位于安装支架中部的驱动单元，位于安装支架顶部的通信单元和位于安装支架前端的若干激光雷达，通信单元通过卫星信号与北斗卫星通信，通信单元通过无线信号与远程主机通信, 通信单元分别与驱动单元和激光雷达相连，激光雷达通过承载机构安装于自行走小车前端，承载机构与安装支架相连。

本发明中自行走小车通过驱动单元在输电线路上移动，自行走小车通过激光雷达检测输电线路交跨点距离，承载机构承载激光雷达，自行走小车通过通信单元与北斗卫星通信，获取自行走小车的运动轨迹，自行走小车的通信单元通过无线信号将激光雷达采集的信息及运动轨迹传输给远程主机，远程主机通过无线控制自行走小车运行。

作为上述方案的一种优选方案，所述的安装支架设有三条竖臂，相邻的两条竖臂通过倾斜臂相连，倾斜臂与竖臂端点相连，两条倾斜臂相交于安装支架中间的竖臂下端，三条竖臂上端均设有固定轴，固定轴与竖臂垂直，三条固定轴与挡板相连，挡板所在平面与竖臂所在平面平行，两侧竖臂下端设有闭锁行走轮机构。安装支架为自行走小车主体。

作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的闭锁行走轮机构包括连接轴、横轴、预紧拉簧、连接挂钩和两个行走轮，行走轮工作面上设有V形轮槽，两个行走轮设于连接轴两端，横轴垂直设于连接轴中部，横轴一端铰接于竖臂下端，横轴另一端设有固定环，预紧拉簧两端均设有挂钩，安装支架挡板下端设置有连接挂钩，预紧拉簧一端与固定环相连，另一端与连接挂钩相连。横轴一端铰接于竖臂下端，另一端可在垂直方向上自由移动，V形轮槽使闭锁行走轮机构能够适应各种直径的输电线路。

作为上述方案的一种的优选方案，所述的通信单元包括无线收发模块、微处理模块和北斗信号接收模块，无线收发模块、微处理模块、北斗信号接收模块依次相连，微处理模块还与激光雷达相连。通信单元负责与远程主机及北斗卫星通信，无线收发模块采用433M无线模块,微处理模块通过程序对激光雷达测到的信息进行处理，无线收发模块将处理后的信息传输给远程主机；北斗信号接收模块接收北斗卫星信号确定自行走小车实时位置信息，北斗信号接收模块将自行走小车的实时位置信息传给微处理模块，微处理模块对位置信息进行处理后通过无线收发模块传输给远程主机，无线收发模块还可以接收远程主机对自行走小车的控制命令，并将控制命令传输给微处理模块，微处理模块中程序对控制命令进行处理，从而控制驱动单元。

作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的驱动单元包括驱动电机和履带机构，通信单元中的微处理模块与驱动电机相连，驱动电机与履带机构相连，履带机构下底面与输电线路上端贴合。通信单元接收远程主机控制信息，通过通信单元中的微处理模块通过程序控制驱动单元中驱动电机运行，驱动电机带动橡胶履带，从而控制自行走小车移动。

作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的履带机构包括橡胶履带、驱动轮、若干从动轮和从动排轮，驱动轮和从动轮安装于挡板上部且处于同一直线，从动排轮安装于挡板下部，橡胶履带绕于驱动轮、从动轮和从动排轮外侧，从动排轮下端的橡胶履带与输电线路贴合，驱动轮与驱动电机相连。橡胶履带呈梯形安装。

作为上述方案的一种优选方案，所述的承载机构与安装支架相连端为弧形绝缘金属片，承载机构另一端为空心圆柱，空心圆柱由第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片构成，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片之间通过铰链连接，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片另一侧中部设有挂钩，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片通过挂钩固定。

作为上述方案的一种优选方案，所述的激光雷达分布于承载机构的第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片表面。

本发明还提供一种输电线路交跨点距离自动检测方法，采用上述输电线路交跨点距离自动检测系统对输电线路交跨点距离进行测量，方法包括：

步骤一：自行走小车在输电线路上移动，通过北斗卫星记录移动轨迹信息，同时通过激光雷达检测输电线路附近是否有非透明实体；

步骤二：若激光雷达没有检测到非透明实体，则自行走小车只向远程主机传输移动轨迹信息，若激光雷达检测到非透明实体，则自行走小车向远程主机传输移动轨迹信息和非透明实体被测点的距离信息，距离信息以极坐标（θ，d）表示，极坐标系以小车所在位置为原点，θ表示输电线路与非透明实体被测点的连线和输电线路水平面上的垂直线形成的夹角的角度，d表示输电线路与输电线路附近物体被测点的连线的长度；

步骤三：远程主机接收自行走小车传输的信息，得到输电线路周围沿线全景数据，将激光雷达测量范围内的非透明实体以三维云点图的形式呈现。

本发明的优点是：全自动测量输电线路交跨点距离，测量结果精度高；自动记录存储数据，无需人工记录，不受人为因素影响。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为自行走小车的一种侧视图。

图3为自行走小车的一种正视图。

图4为承载机构的一种结构示意图。

图5为自行走小车各单元连接的一种结构示意图。

图6为输电线路交跨点距离自动检测方法的一种流程图。

1-自行走小车 2-北斗卫星3-远程主机 4-履带机构 5-电池单元 7-行走轮 8-横轴 9-固定环 10-预警拉簧 11-连接挂钩 12-固定轴 13-挡板 14-驱动电机 15-输电线路17-连接轴 18-安装支架 19-倾斜轴 20-通信单元 21-竖臂 23-微处理模块 24-无线收发模块 25-北斗信号接收模块 26-驱动单元 27-从动排轮 28-从动轮 29-驱动轮 30-橡胶履带 31-激光雷达 32-承载机构 33-弧形绝缘金属片 34-第一弧形绝缘金属片 35-第二弧形绝缘金属片 36-铰链。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例：

本实施例一种输电线路交跨点距离自动检测系统，如图1所示，包括北斗卫星2、自行走小车1和远程主机3，自行走小车设置于输电线路上，所述的自行走小车包括安装支架18，位于安装支架底部的电池单元5，位于安装支架中部的驱动单元26，位于安装支架顶部的通信单元20和位于安装支架前端的若干激光雷达31，通信单元通过卫星信号与北斗卫星通信，通信单元通过无线信号与远程主机通信, 如图5所示。通信单元分别与驱动单元和激光雷达相连，激光雷达通过承载机构32安装于自行走小车前端，承载机构与安装支架相连。

自行走小车通过驱动单元在输电线路上移动，自行走小车通过激光雷达检测输电线路交跨点距离，承载机构承载激光雷达，自行走小车通过通信单元与北斗卫星通信，获取自行走小车的运动轨迹，自行走小车的通信单元通过无线信号将激光雷达采集的信息及运动轨迹传输给远程主机，远程主机通过无线控制自行走小车运行。

如图3所示，所述的安装支架设有三条竖臂21，相邻的两条竖臂通过倾斜臂19相连，倾斜臂与竖臂端点相连，两条倾斜臂相交于安装支架中间的竖臂下端，三条竖臂上端均设有固定轴12，固定轴与竖臂垂直，三条固定轴与挡板1相连，挡板所在平面与竖臂所在平面平行，两侧竖臂下端设有闭锁行走轮机构。

如图2、3所示，所述的闭锁行走轮机构包括连接轴17、横轴8、预紧拉簧10、连接挂钩11和两个行走轮7，行走轮工作面上设有V形轮槽，两个行走轮设于连接轴两端，横轴垂直设于连接轴中部，横轴一端铰接于竖臂21下端，横轴另一端设有固定环9，预紧拉簧两端均设有挂钩，安装支架挡板下端设置有连接挂钩，预紧拉簧一端与固定环相连，另一端与连接挂钩相连。

如图3、5所示，所述的驱动单元26包括驱动电机14和履带机构4，通信单元20中的微处理模块23与驱动电机14相连，驱动电机与履带机构相连，履带机构下底面与输电线路15上端贴合。所述的履带机构包括橡胶履带30、驱动轮29、若干从动轮28和从动排轮27，驱动轮和从动轮安装于挡板上部且处于同一直线，从动排轮安装于挡板下部，橡胶履带绕于驱动轮、从动轮和从动排轮外侧，从动排轮下端的橡胶履带与输电线路贴合，驱动轮与驱动电机相连。

如图3、4所示，所述的承载机构与安装支架相连端为弧形绝缘金属片33，承载机构另一端为空心圆柱，空心圆柱由第一弧形绝缘金属片34和第二弧形绝缘金属片35构成，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片之间通过铰链36连接，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片另一侧中部设有挂钩，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片通过挂钩固定。所述的激光雷达31分布于承载机构32的第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片表面。

对应的，本实施例提出一种采用该系统的交跨点距离自动检测方法如图6所示，包括以下步骤：

步骤一：自行走小车在输电线路上移动，通过北斗卫星记录移动轨迹信息，同时通过激光雷达检测输电线路附近是否有非透明实体；

步骤二：若激光雷达没有检测到非透明实体，则自行走小车只向远程主机传输移动轨迹信息，若激光雷达检测到非透明实体，则自行走小车向远程主机传输移动轨迹信息和非透明实体被测点的距离信息，距离信息以极坐标（θ，d）表示，极坐标系以小车所在位置为原点，θ表示输电线路与非透明实体被测点的连线和输电线路水平面上的垂直线形成的夹角的角度，d表示输电线路与输电线路附近物体被测点的连线的长度；

步骤三：远程主机接收自行走小车传输的信息，得到输电线路周围沿线全景数据，将激光雷达测量范围内的非透明实体以三维云点图的形式呈现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了通信单元、驱动单元等术语但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：包括北斗卫星（2）、自行走小车（1）和远程主机（3），自行走小车设置于输电线路（15）上，所述的自行走小车包括安装支架（18），位于安装支架底部的电池单元（5），位于安装支架中部的驱动单元（26），位于安装支架顶部的通信单元（20）和位于安装支架前端的若干激光雷达（31），通信单元通过卫星信号与北斗卫星通信，通信单元通过无线信号与远程主机通信, 通信单元分别与驱动单元和激光雷达相连，激光雷达通过承载机构（32）安装于自行走小车前端，承载机构与安装支架相连。

2.根据权利要求1所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的安装支架设有三条竖臂（21），相邻的两条竖臂通过倾斜臂（19）相连，倾斜臂与竖臂端点相连，两条倾斜臂相交于安装支架中间的竖臂下端，三条竖臂上端均设有固定轴（12），固定轴与竖臂垂直，三条固定轴与挡板（13）相连，挡板所在平面与竖臂所在平面平行，两侧竖臂下端设有闭锁行走轮机构。

3.根据权利要求2所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的闭锁行走轮机构包括连接轴（17）、横轴（8）、预紧拉簧（10）、连接挂钩（11）和两个行走轮（7），行走轮工作面上设有V形轮槽，两个行走轮设于连接轴两端，横轴垂直设于连接轴中部，横轴一端铰接于竖臂（21）下端，横轴另一端设有固定环（9），预紧拉簧两端均设有挂钩，安装支架挡板下端设置有连接挂钩，预紧拉簧一端与固定环相连，另一端与连接挂钩相连。

4.根据权利要求1所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的通信单元（20）包括无线收发模块（24）、微处理模块（23）和北斗信号接收模块（25），无线收发模块、微处理模块、北斗信号接收模块依次相连，微处理模块还与激光雷达（31）相连。

5.根据权利要求4所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的驱动单元（26）包括驱动电机（14）和履带机构（4），通信单元（20）中的微处理模块（23）与驱动电机（14）相连，驱动电机与履带机构相连，履带机构下底面与输电线路（15）上端贴合。

6.根据权利要求5所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的履带机构包括橡胶履带（30）、驱动轮（29）、若干从动轮（28）和从动排轮（27），驱动轮和从动轮安装于挡板上部且处于同一直线，从动排轮安装于挡板下部，橡胶履带绕于驱动轮、从动轮和从动排轮外侧，从动排轮下端的橡胶履带与输电线路贴合，驱动轮与驱动电机相连。

7.根据权利要求1所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的承载机构与安装支架相连端为弧形绝缘金属片（33），承载机构另一端为空心圆柱，空心圆柱由第一弧形绝缘金属片（34）和第二弧形绝缘金属片（35）构成，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片之间通过铰链（36）连接，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片另一侧中部设有挂钩，第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片通过挂钩固定。

8.根据权利要求1所述的输电线路交跨点距离自动检测系统，其特征是：所述的激光雷达（31）分布于承载机构（32）的第一弧形绝缘金属片和第二弧形绝缘金属片表面。

9.一种输电线路交跨点距离自动检测方法，采用权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的系统，其特征是：包括以下步骤：

步骤一：自行走小车在输电线路上移动，通过北斗卫星记录移动轨迹信息，同时通过激光雷达检测输电线路附近是否有非透明实体；

步骤二：若激光雷达没有检测到非透明实体，则自行走小车只向远程主机传输移动轨迹信息，若激光雷达检测到非透明实体，则自行走小车向远程主机传输移动轨迹信息和非透明实体被测点的距离信息，距离信息以极坐标（θ，d）表示，极坐标系以小车所在位置为原点，θ表示输电线路与非透明实体被测点的连线和输电线路水平面上的垂直线形成的夹角的角度，d表示输电线路与输电线路附近物体被测点的连线的长度；

步骤三：远程主机接收自行走小车传输的信息，得到输电线路周围沿线全景数据，将激光雷达测量范围内的非透明实体以三维云点图的形式呈现。