CN110556741B - 一种输电线路异物清除装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种输电线路异物清除装置及方法，异物清除装置包括云台和设置在云台上的摄像装置和激光准直器，通过设定摄像装置和激光准直器的相对位置关系和限定云台的转动方式，使得本装置采用比较简单的结构实现了装置的瞄准功能，相比于现有的机械瞄准结构比较容易实现，制造成本低，便于普及使用。并且通过本装置可以将输电线路现场的采集的图像传输至监控终端，可以大大减少巡检人员的工作量，提高巡检效率。

Description

一种输电线路异物清除装置及方法

技术领域

本公开涉及输电线路维护相关技术领域，具体的说，是涉及一种输电线路异物清除装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

目前,输电线路一般设置在郊外比较空旷的地区，点面广、跨度大、线路长、沿线环境复杂，输电线路的维护一般采用人工巡检的方式，巡检人员经常发现风筝和风筝线、农用塑料薄膜、广告布、遮阳网等异物缠挂在输电线路上，异物缠绕容易造成短路、接地等故障，从而导致线路跳闸停电或线路损毁，垂落或烧断损毁的导线还可造成人畜伤亡，给电力系统和社会造成极大的经济损失。

因此异物的清楚十分重要。

传统的输电线路异物清理主要采用一些人工拆除的方法，传统方法因地形交通条件有限具有异物清除难度大、风险高、耗时长、需停电作业等缺点。采用无人机拆除，通过操作员操控遥控器拆除异物，对于简单悬挂的异物比较容易拆除，对于缠绕比较复杂的异物，遥控器的操控难度较大。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种输电线路异物清除装置及方法，异物清除装置包括云台和设置在云台上的摄像装置和激光准直器，通过设定摄像装置和激光准直器的相对位置关系和限定云台的转动方式，使得本装置采用比较简单的结构实现了装置的瞄准功能，相比于现有的机械瞄准结构比较容易实现，制造成本低，便于普及使用。并且通过本装置可以将输电线路现场的采集的图像传输至监控终端，可以大大减少巡检人员的工作量，提高巡检效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种输电线路异物清除装置，包括可移动设置在输电线路杆塔上的云台，设置云台上的摄像装置和激光准直器，还包括光纤激光器和控制器，设置摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向始终平行并相隔设定的距离；所述控制器分别与光纤激光器、云台和摄像装置连接。

进一步地，摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为上下平行的位置关系，云台通过竖直的升降杆设置在杆塔上。

进一步地，摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为左右平行的位置关系，杆塔上水平设置横杆，所述横杆设置导轨，所述云台通过导轨可移动的设置在横杆上。

进一步地，还包括无线传输模块和存储器，所述控制器与无线传输模块连接。

进一步地，还包括监控终端，所述监控终端与控制器通过无线连接。

基于上述的一种输电线路异物清除装置的输电线路异物清除方法，包括如下步骤：

步骤1、设定云台循环转动的参数；

步骤2、采集输电线路的图像；

步骤3、识别输电线路上是否有异物，如果有，云台停止循环转动，执行下一步，否则执行步骤1；

步骤4、调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间；

步骤5、移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物，启动光纤激光器按照设定的时长发射激光束，然后执行步骤2。

进一步地，当设置摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为上下平行的位置关系，所述移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物的方法具体为：

根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与竖直的升降杆的夹角角度；

根据计算的角度，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离，计算云台在升降杆上移动的实际距离L；

当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的上方，云台向上移动实际距离L；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的下方，云台向下移动实际距离L；

进一步地，当设置摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为左右平行的位置关系，所述移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物的方法具体为：

根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与横杆的夹角角度；

根据计算的角度，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离，计算云台在横杆移动的实际距离D；

当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的左侧，云台向左移动实际距离D；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的右方，云台向右移动实际距离D；

进一步地，当识别采集的图像中有异物时，将采集的图片发送至监控终端。

进一步地，所述调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间的步骤，当单次转动云台的角度B小于设定的角度阈值时，转动云台的角度按照大角度转动，再按反方向转动大角度与角度B的差值角度。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开异物清除装置包括云台和设置在云台上的摄像装置和激光准直器，通过设定摄像装置和激光准直器的相对位置关系和限定云台的转动方式，使得本装置采用比较简单的结构实现了装置的瞄准功能，相比于现有的机械瞄准结构比较容易实现，制造成本低，便于普及使用。

(2)本公开通过本装置可以将输电线路现场的采集的图像传输至监控终端，可以大大减少巡检人员的工作量，提高巡检效率。

(3)本公开的方法中通过调整云台使得异物中心处于采集图像的正中间，在之后调整云台的位置后将执行步骤5后，进行下一次图像的采集执行步骤2后，异物还在采集的图像内的概率较大，当单次发射激光束后如果异物未被清除干净，可以使得云台不需要经过循环转动扫描所有的区域，可以直接进行第二次清除，提高了装置清除异物的效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例的装置的结构示意图；

图2是本公开实施例的摄像装置和光束激光准直器设置为上下平行的位置关系时的瞄准原理图；

其中：1、云台，2、摄像装置，2-1、摄像镜头的轴线，3、激光准直器，3-1、激光准直器光束出射方向，4、光纤激光器，5、升降杆，5-1、导轨，6、杆塔。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种输电线路异物清除装置，包括设置可移动设置在输电线路杆塔6上的云台1，设置云台1上的摄像装置2和激光准直器3，还包括光纤激光器4和控制器，设置摄像装置的摄像镜头的轴线2-1和激光准直器光束出射方向3-1始终平行并相隔设定的距离；所述控制器分别与光纤激光器4、云台1和摄像装置2连接。摄像装置和激光准直器始终平行并相隔设定的距离，摄像装置检测到异物后，平行地将激光准直器移动至异物的瞄准位置，使得本装置采用比较简单的结构实现了装置的瞄准功能，相比于现有的机械瞄准结构比较容易实现，制造成本低，便于普及使用。

本实施例的云台1包括一个一维旋转台使得云台1倾斜转动，一维旋转台不能使得云台1以云台中心旋转。云台1结构的设置能够保证不改变摄像装置2的摄像镜头的轴线2-1和激光准直器光束出射方向3-1的相对位置。

作为一种实现方式，实现摄像装置2的摄像镜头的轴线2-1和激光准直器光束出射方向3-1始终平行并相隔设定的距离d，设置在云台1上的摄像装置2和激光准直器3的相对位置是固定的，云台1的转动使得云台1可以在垂直面上或者水平面上倾斜。将摄像装置2的摄像镜头和光束激光准直器3设置为上下平行的位置关系，云台1通过竖直的升降杆5设置在杆塔6上。云台1可以通过竖直的升降杆5设置在杆塔6上。升降杆5上可以设置导轨5-1，云台1通过滑杆连接导轨5-1，滑杆可以在导轨5-1中滑动。

作为另一种实现方式，实现摄像装置2的摄像镜头的轴线2-1和激光准直器光束出射方向3-1始终平行并相隔设定的距离d，摄像装置2的摄像镜头和光束激光准直器3设置为左右平行的位置关系，云台1通过水平设置的横杆设置在杆塔6上。杆塔6上水平设置横杆，所述横杆的结构可以与升降杆5的结构相似，设置为水平放置，在横杆上设置导轨，所述云台通过导轨可移动的设置在横杆上。

上述云台1在升降杆5或者横杆上的导轨的移动可以通过设置驱动电机或者丝杠模组实现，所述驱动电机或者丝杠模组连接云台1用于驱动云台1的上下或者左右移动。

作为进一步的改进，还包括无线传输模块和存储器，所述控制器与无线传输模块连接。所述控制器将采集的图像可以通过无线传输模块传输至远程监控终端，存储器实现采集图像和处理信息的本地存储。

本实施例还提供了一种基于上述的一种输电线路异物清除装置的输电线路异物清除方法，包括如下步骤：

步骤1、设定云台循环转动的参数，启动云台转动；所述循环转动为云台转动实现摄像装置循环扫描可监控的范围，即设定可拍摄输电线路的范围为可监控的范围，所述参数包括转动的方向或者转动速度。

步骤2、采集输电线路的图像；

步骤3、识别输电线路上是否有异物，如果有，云台停止循环转动，执行下一步，否则执行步骤1；

步骤4、调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间；

步骤5、移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物，启动光纤激光器按照设定的时长发射激光束，然后执行步骤2。

本实施例通过调整云台使得异物中心处于采集图像的正中间，在之后调整云台的位置后将执行步骤5后，进行下一次图像的采集执行步骤2后，还在采集的图像内的概率较大，当单次发射激光束后如果异物未被清除干净，可以使得云台不需要经过循环转动扫描所有的区域，可以直接进行第二次清除。

识别输电线路上是否有异物的方法具体为：对采集的图像进行二值化处理，判断输电线路上是否有超过设定面积阈值的高像素区域，如果有，则有异物入侵。

当摄像装置2的摄像镜头和光束激光准直器3设置为上下平行的位置关系，如图2所示，图中左侧的圆标记位置为异物位置，移动云台1的位置使得激光准直器3光束出射方向对准异物的方法具体为：

步骤51、根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与竖直的升降杆的夹角角度β；

步骤52、根据计算的角度β，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离d，计算云台在升降杆上移动的实际距离L,可以通过如下公式计算：

步骤53、当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的上方，云台向上移动实际距离L；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的下方，云台向下移动实际距离L；

当摄像装置2的摄像镜头和光束激光准直器3设置为左右平行的位置关系，所述移动云台1的位置使得激光准直器3的光束出射方向对准异物的方法具体为：

步骤5-1、根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与横杆的夹角角度；

步骤5-2、根据计算的角度，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离，计算云台在横杆移动的实际距离D；

步骤5-3、当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的左侧，云台向左移动实际距离D；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的右方，云台向右移动实际距离D；

作为进一步的改进，当识别采集的图像中有异物时，将采集的图片发送至监控终端。只将检测到异物的图像传输，传输的数据较少提高了传输的效率，减少了存储空间的占用，提高监控终端的运行速度。

所述调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间的步骤，可以通过检测异物距离图像中心的距离设定云台转动的角度，可以以较大的角度调整，逐渐减小角度调整，当单次转动云台的角度B小于设定的角度阈值时，转动云台的角度按照大于角度B的大角度C转动，再按反方向转动大角度与角度B差值的角度，即如要求正传角度B，先正传大角度C，然后反转角度A＝C-B,其中A大于角度阈值。通过此步骤，当调节的角度较小时,提高调整的精度。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种输电线路异物清除装置，其特征是：包括可移动设置在输电线路杆塔上的云台，设置云台上的摄像装置和激光准直器，还包括光纤激光器和控制器，所述控制器分别与光纤激光器、云台和摄像装置连接；控制器可控制云台在垂直面上或者水平面上倾斜转动；

设置摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向始终平行并相隔设定的距离，云台的转动不改变摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向的相对位置；

当摄像装置检测到异物后，通过控制器控制云台转动，使得异物中心处于采集图像的正中间；

使用所述输电线路异物清除装置进行输电线路异物清除方法包括：

步骤1、设定云台循环转动的参数；

步骤2、采集输电线路的图像；

步骤3、识别输电线路上是否有异物，如果有，云台停止循环转动，执行下一步，否则执行步骤1；

步骤4、调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间；

步骤5、移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物，启动光纤激光器按照设定的时长发射激光束，然后执行步骤2；

其中，当摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为左右平行的位置关系时，移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物包括：

步骤51、根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与竖直的升降杆的夹角角度β；

步骤52、根据计算的角度β，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离d，计算云台在升降杆上移动的实际距离L,可以通过如下公式计算：

步骤53、当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的上方，云台向上移动实际距离L；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的下方，云台向下移动实际距离L。

2.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除装置，其特征是：摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为上下平行的位置关系，云台通过竖直的升降杆设置在杆塔上。

3.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除装置，其特征是：摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为左右平行的位置关系，杆塔上水平设置横杆，所述横杆设置导轨，所述云台通过导轨可移动的设置在横杆上。

4.如权利要求1所述的一种输电线路异物清除装置，其特征是：还包括无线传输模块和存储器，所述控制器分别与无线传输模块和存储器连接。

5.如权利要求4所述的一种输电线路异物清除装置，其特征是：还包括监控终端，所述监控终端与控制器通过无线连接。

6.如权利要求1所述的输电线路异物清除装置，其特征是，当摄像装置的摄像镜头和光束激光准直器设置为左右平行的位置关系，所述移动云台的位置使得激光准直器光束出射方向对准异物的方法具体为：

根据云台转动的角度，获得摄像镜头的轴线与横杆的夹角角度；

根据计算的角度，以及摄像装置的摄像镜头的轴线和激光准直器光束出射方向之间设定的距离，计算云台在横杆移动的实际距离D；

当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的左侧，云台向左移动实际距离D；当摄像装置的摄像镜头在光束激光准直器的右方，云台向右移动实际距离D。

7.如权利要求1所述的输电线路异物清除装置，其特征是：当识别采集的图像中有异物时，将采集的图片发送至监控终端。

8.如权利要求1所述的输电线路异物清除装置，其特征是：所述调整云台的角度使得异物中心处于采集图像的正中间的步骤，当单次转动云台的角度B小于设定的角度阈值时，转动云台的角度按照大角度转动，再按反方向转动大角度与角度B的差值角度。

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