CN110829271B - 输电线路缺陷巡检装置及缺陷分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路缺陷巡检装置及缺陷分析方法，缺陷巡检装置包括无人机,在无人机的上、下各设置一部云台相机，云台相机通过无人机的电源接口取电，通过遥控操作可使云台相机在水平面和竖直面上转动，对输电线路缺陷点进行全方位巡检和拍照，再将照片导入计算机，用缺陷分析管理系统对缺陷照片进行拼接整理，得到360度缺陷全景照片，对缺陷作出分析判断后的资料保存于系统中，供后续人员使用。本发明对输电线路缺陷点进行全方位拍照，具有安全、快速、高效、准确等优点，拍摄的照片再经专用的分析管理系统查看、分析，得到准确结果，实现了输电线路缺陷的全景分析，提高了分析精度和巡检工作效率，避免不良社会影响和经济影响。

Description

输电线路缺陷巡检装置及缺陷分析方法

技术领域

本发明涉及无人机应用和工程机械领域，尤其涉及一种无人机输电线路缺陷巡检装置及缺陷分析方法。

背景技术

在日常的电网输电线路无人机巡检作业中，巡检人员遥控普通无人机飞行到线路上方，通过遥控位于无人机下方的云台相机进行巡航检查，并对重要位置进行照片拍摄。云台相机挂载在无人机底部的机身上，由于云台的偏转角度的问题，该云台相机只能进行水平拍摄和向下俯拍。如果线路缺陷点位于水平绝缘子或导线下方，需要无人机飞行到缺陷的下方进行向上仰拍，此时位于无人机机身下方的云台相机镜头向上旋转时，会被无人机机身遮挡，无法在正面拍摄到缺陷的照片, 影响后续的分析工作

另一方面，在日常的缺陷照片拍摄中，拍摄人员为了拍摄更清晰的缺陷照片，经常会在不同的位置随意使用不同的焦距进行拍摄，导致同一个缺陷点的多张照片有不同分辨率和像素大小，使缺陷分析人员不能准确了解缺陷的实际大小，难以还原缺陷实际情况，无法对缺陷进行正确分析，给检修工作带来不确定性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上缺陷，提供一种输电线路缺陷巡检装置及输电线路缺陷的分析方法，对缺陷点进行全方位、统一参数拍照，得到高质量的照片，再用分析方法对缺陷作出准确分析。

为了解决以上所述技术问题，本发明提供了一种输电线路缺陷巡检装置，包括无人机, 所述无人机的上、下各设置一部云台相机，所述云台相机包括底座、转盘、支臂和相机；所述转盘通过转轴与所述底座连接；所述支臂的后端固定于所述转盘上，支臂的前端设置有支臂轴，所述相机的后端固定于所述支臂轴上；所述转轴、支臂轴和相机均通过电源线自所述无人机的电源接口取电，通过无人机外接通讯接口遥控操作使所述转轴转动并带动所述转盘水平旋转，所述支臂轴转动带动固定于所述支臂轴上的相机在竖直面上转动。

进一步，本发明所述相机的后端设置有套环，相机通过所述套环套接于所述支臂轴上。

进一步，本发明所述无人机为多旋翼无人机，设置于所述无人机上、下的两台所述相机采用相同规格的相机。

本发明还提供了一种基于所述输电线路缺陷巡检装置的缺陷分析方法，所述方法包括以下步骤：

§1根据输电线路的情况，确定巡检和拍照方式进行巡检和拍照

（1）竖直类设备，使用所述无人机下置的所述云台相机进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备进行水平圆周飞行并拍照；

（2）水平类设备，使用所述无人机上、下两部所述云台相机组合进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕水平设备作竖直圆周飞行，若缺陷点在所述水平设备的水平线及以上则使用下置的所述云台相机进行巡检和拍照，若缺陷点在所述水平设备的水平线以下则使用上置的所述云台相机进行巡检和拍照；

§2将步骤§1所拍摄的缺陷照片上传到计算机，用缺陷分析管理系统进行分析、判断

所述缺陷分析管理系统包括缺陷管理模块、照片拼接模块、缺陷全景浏览模块和缺陷分析模块，

所述缺陷分析管理系统与供电单位的相关管理系统连通共享输电线路的相关基本信息，缺陷照片按顺序导入所述缺陷分析管理系统，所述缺陷管理模块将缺陷照片与相应设备的基本信息对应，作为该缺陷点的原始照片；

所述照片拼接模块将所述缺陷点的原始照片按拍摄顺序进行拼接，生成缺陷点的360度缺陷全景照片；

所述缺陷全景浏览模块将所述缺陷点的360度缺陷全景照片在浏览器中打开，通过左右移动鼠标，可使竖直类设备的缺陷点的360缺陷全景照片围绕纵轴左右旋转，上下移动鼠标，可使水平类设备的缺陷点的360缺陷全景照片围绕横轴上下旋转；点击鼠标右键不放开，可产生放大镜图标，将放大镜图标拖动到360缺陷全景照片，被放大镜图标覆盖的区域会放大显示，供操作人员观察分析；

操作人员通过对缺陷点的基本信息、缺陷点的原始照片和缺陷点的360度全景照片的浏览查看，分析确定缺陷大小、检修方法、所需工器具等相关信息，输入所述缺陷分析模块中保存，供以后实际检修作业人员查看和参考。

作为优选，本发明所述缺陷分析方法，可遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上、所述缺陷点的正前、后、左、右每间隔90度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析；也可遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上每间隔45度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析。

本发明所述输电线路缺陷巡检装置，在无人机的机身顶部、机身下前方各安装一部云台相机，云台相机的转轴转动可带动转盘水平旋转，支臂轴转动带动固定于支臂轴上的相机在竖直面上旋转，因此，通过对无人机的遥控操作可使相机在任意位置或角度对输电线路的缺陷点进行拍摄。由于无人机是以水平方式飞行的，根据输电线路为竖向或横向，以及缺陷点位于输电线路的水平线以上或水平线以下而操作无人机下面或上面的相机进行拍摄，最终得到符合要求的相关缺陷点的完美照片，再上传至计算机对缺陷点作出精确分析。

所述输电线路缺陷巡检分析方法，设计了专门的缺陷分析管理系统，将所述巡检装置拍摄的照片导入计算机，用所述缺陷分析管理系统进行分析，通过对缺陷的基本信息、缺陷原始照片和缺陷点360度全景照片的浏览查看、分析、判断，确定缺陷大小、检修方法、所需工器具等相关信息并保存于系统中，供以后实际检修作业人员查看和参考。

本发明的使用，解决了输电线路巡检中导线或水平绝缘子等设备水平线以下位置缺陷点无法拍摄的问题、拍摄照片不能反映缺陷全貌的问题、多张照片位置不同步的问题、以及不同照片分别率不一致导致缺陷失真等问题，并能将拍摄的缺陷照片进行整理分析，为操作人员提供可靠资料。

本发明的有益效果：本发明通过无人机携带相机进行动态拍摄，具有安全、快速、高效、准确等优点，将拍摄照片通过所述缺陷分析管理系统整理分析，确定缺陷实际状况，为操作人员提供可靠资料，可极大地提高输电线路缺陷拍摄的精度和准确度，减少输电线路缺陷二次确认勘察环节，提高工作效率，降低缺陷检修难度，有效保证电网高空作业人员的安全，降低作业风险，减少事故发生，避免因安全生产事故带来的不良社会影响，同时降低因此停电造成的经济影响。

附图说明

图1为所述无人机输电线路缺陷巡检装置的结构示意图；

图2为所述云台相机的结构示意图；

图3为所述云台相机的仰视图；

图4A为例一所述竖向输电线路缺陷拍摄四张照片的拍摄点示意图；

图4B为图4A的俯视图；

图4C为例一所述竖向输电线路缺陷拍摄八张照片的拍摄点示意图；

图5A为例二所述横向输电线路缺陷拍摄四张照片的拍摄点示意图；

图5B为图5A的俯视图；

图5C为例二所述横向输电线路缺陷拍摄八张照片的拍摄点示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明提供了一种无人机输电线路缺陷巡检装置，包括无人机1, 所述无人机1的上、下各设置一部云台相机2，所述云台相机2包括底座3、转盘4、支臂6和相机8；所述转盘4通过转轴5与所述底座3连接；所述支臂6的后端固定于所述转盘4上，支臂6的前端设置有支臂轴7，所述相机8的后端固定于所述支臂轴7上；所述转轴5、支臂轴7和相机8均通过电源线自所述无人机1的电源接口取电，通过无人机外接通讯接口遥控操作使所述转轴5转动并带动所述转盘4水平旋转，所述支臂轴7转动带动固定于所述支臂轴7上的相机8在竖直面上转动。

进一步，本发明所述相机8的后端设置有套环9，相机8通过所述套环9套接于所述支臂轴7上。

进一步，本发明所述无人机1为多旋翼无人机，设置于所述无人机1上、下的两台所述相机8采用相同规格的相机，以保证焦距和分辨率的一致性。

本发明还提供了一种基于所述输电线路缺陷巡检装置的缺陷分析方法，所述方法包括以下步骤：

§1根据输电线路的情况，确定巡检和拍照方式进行巡检和拍照

（1）竖直类设备，使用所述无人机下置的所述云台相机进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备进行水平圆周飞行并拍照；

（2）水平类设备，使用所述无人机上、下两部所述云台相机组合进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕水平设备作竖直圆周飞行，若缺陷点在所述水平设备的水平线及以上则使用下置的所述云台相机进行巡检和拍照，若缺陷点在所述水平设备的水平线以下则使用上置的所述云台相机进行巡检和拍照；

§2将步骤§1所拍摄的缺陷照片上传到计算机，用缺陷分析管理系统进行分析、判断

所述缺陷分析管理系统包括缺陷管理模块、照片拼接模块、缺陷全景浏览模块和缺陷分析模块，

所述缺陷分析管理系统与供电单位的相关管理系统连通共享输电线路的相关基本信息，缺陷照片按顺序导入所述缺陷分析管理系统，所述缺陷管理模块将缺陷照片与相应设备的基本信息对应，作为该缺陷点的原始照片；

所述照片拼接模块将所述缺陷点的原始照片按拍摄顺序进行拼接，生成缺陷点的360度缺陷全景照片；

所述缺陷全景浏览模块将所述缺陷点的360度缺陷全景照片在浏览器中打开，通过左右移动鼠标，可使竖直类设备的缺陷点的360缺陷全景照片围绕纵轴左右旋转，上下移动鼠标，可使水平类设备的缺陷点的360缺陷全景照片围绕横轴上下旋转；点击鼠标右键不放开，可产生放大镜图标，将放大镜图标拖动到360缺陷全景照片，被放大镜图标覆盖的区域会放大显示，供操作人员观察分析；

操作人员通过对缺陷点的基本信息、缺陷点的原始照片和缺陷点的360度全景照片的浏览查看，分析确定缺陷大小、检修方法、所需工器具的相关信息，输入所述缺陷分析功能模块中保存，供以后实际检修作业人员查看和参考。

作为优选，本发明所述缺陷分析方法，可遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上、所述缺陷点的正前、后、左、右每间隔90度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析；也可遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上每间隔45度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析。

实施例：本发明所述输电线路缺陷巡检装置，无人机1为多旋翼无人机，在多旋翼无人机的机身下前方和机身顶部各安装一台可遥控操作的云台相机2，所述底座3、转盘4和支臂6均采用碳纤维材质，灵活轻巧；相机8的后端设置套环9，将相机8通过套环9紧紧地套接在支臂轴7上，套环设计方便拆卸相机；上下两台相机8采用相同规格的相机，以保证焦距和分辨率的一致性，能拍出统一的照片；云台相机通过电源线自多旋翼无人机1的电源接口取电、通过无人机外接通讯接口进行图像传输和遥控操作。

在输电线路缺陷巡检时，遥控无人机飞行到输电线路设备附近，在遥控操作下，转盘4围绕转轴5水平旋转，带动支臂6转动，支臂轴7旋转带动相机8上下旋转（垂直旋转），以调节相机8与拍摄目标之间的角度，以保证拍摄效果。下置的云台相机进行水平拍摄和俯拍，上置的云台相机进行仰拍；通过上下两部云台相机配合使用，在输电线路巡检过程中，在缺陷的任何一个角度，均可实现相机正对正拍摄，可对缺陷点进行360度全貌无缺漏拍摄照片，所拍摄的照片无偏移无变形，能反映缺陷实际情况。

下面分两种情况举例说明在输电线路巡检时对缺陷点进行拍照后对输电线路缺陷的分析方法。

例一：对杆塔、铁塔、拉线或竖直绝缘子等竖直类设备，操作人员遥控无人机围绕竖直设备水平圆周飞行，使用无人机下置的云台相机进行巡检和拍照。

巡检过程中若发现竖直设备有缺陷，遥控操作以缺陷点为圆心，合适距离为半径使无人机围绕竖直设备缺陷点进行水平圆周飞行，并进行等角度拍摄缺陷点照片；一般的缺陷，拍摄四张或八张照片用于分析就足以对缺陷作出全面判断，如图4A、4B、4C所示，缺陷点11位于竖直拉线10的侧面，根据缺陷点11的大小和位置，旋转拍摄四张或八张缺陷照片进行分析。拍摄四张缺陷照片时，遥控无人机围绕竖直缺陷点11进行水平圆周飞行，从竖直缺陷的正前方12开始，每相隔90度使用云台相机拍摄一张缺陷照片，即分别在竖直缺陷的正前12、左13、后14和右15等位置拍摄缺陷照片（见图4A、4B）；需要拍摄八张缺陷照片时，操作无人机围绕竖直缺陷点11进行水平圆周飞行，从正对竖直缺陷点11的正前方12开始，每相隔45度拍摄一张照片，即分别在前12、左前16、左13、左后17、后14、右后18、右15和右前19各拍摄一张缺陷照片（图4C）。

将缺陷点11的四张或八张照片上传至计算机，用缺陷分析管理系统进行分析、判断。所述缺陷分析管理系统与供电单位的相关管理系统连通共享输电线路的相关基本信息，缺陷照片按顺序导入缺陷分析管理系统，所述缺陷分析管理系统的缺陷管理模块负责将缺陷照片与对应设备的基本信息相联系，包括缺陷编号、所属线路、所属杆塔、缺陷分类、缺陷位置、坐标、发现时间、发现人员、缺陷照片、缺陷全景照片、备注信息等；每个设备缺陷保存一条缺陷信息数据，并将导入的照片作为该缺陷的原始照片。所述缺陷分析管理系统的照片拼接模块负责将缺陷点的原始照片按照拍摄顺序进行拼接，生成一张缺陷点的360度缺陷全景照片；所述缺陷分析管理系统的缺陷全景浏览模块将所述缺陷点的360度缺陷全景照片在浏览器中打开，对于竖直类设备缺陷，生成的360度缺陷全景照片在浏览器中打开浏览时，左右移动鼠标，可使缺陷点的360缺陷全景照片围绕纵轴左右旋转；点击鼠标右键不放开，将产生放大镜图标，将放大镜图标拖动到360缺陷全景照片，被放大镜图标覆盖的区域将放大显示；通过操作人员对缺陷基本信息、缺陷原始照片和缺陷360度全景照片的浏览查看，根据工作经验作出判断，确定缺陷大小、检修方法、所需工器具等，将相关信息，保存于所述缺陷分析管理系统的缺陷分析模块中，供以后实际检修作业人员查看和参考。

例二：对于导线、水平绝缘子等水平设备，操作人员遥控无人机围绕水平设备作竖直圆周飞行，使用下置的云台相机2对水平设备的水平线及以上位置进行巡检和拍照，使用上置的云台相机2对水平设备的水平线以下位置进行巡检和拍照。

发现水平设备缺陷，以水平缺陷为圆心，合适距离为半径，遥控无人机围绕缺陷点进行竖直圆周飞行，用下置的云台相机和上置云台相机进行等角度拍摄缺陷照片；如图5A、5B、5C所示，缺陷点21位于水平拉线20的侧面，根据水平缺陷点21的大小和位置，可旋转拍摄四张或八张缺陷照片；拍摄四张缺陷照片时，遥控无人机围绕水平缺陷点21进行竖直圆周飞行，从正下方22开始，每相隔90度拍摄一张缺陷照片，水平面以下位置用上置的云台相机、水平面及以上位置用下置的云台相机拍照，即在正下方22使用上置的云台相机进行拍摄，在后23、上24和前25使用下置的云台相机进行拍摄（图5A、5B）；需要拍摄八张缺陷照片时，遥控无人机围绕水平缺陷点21进行竖直圆周飞行，从正下方22开始，每相隔45度拍摄一张缺陷照片，水平面以下位置用上置的云台相机、水平面及以上位置用下置的云台相机拍照，即在下22和下后26使用上置的云台相机进行拍摄，在后23、上后27、上24、上前28和前25使用下置的云台相机进行拍摄，在下前29用上置的云台相机进行拍摄（图5C）。

将缺陷点21的四张或八张照片上传至计算机，用所述缺陷分析管理系统进行分析、判断。对于此竖直类设备缺陷，生成的360度缺陷全景照片在浏览器中打开浏览时，上下移动鼠标，可使缺陷点的360缺陷全景照片围绕横轴上下旋转；其余的具体分析方法同例一。

以上所述仅为本发明的部分实施例，说明书中提到的前、后、左、右及相关方位词语，仅是为了方便叙述之故，并非用于限定本发明的技术方案，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的同等替换，均应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于输电线路缺陷巡检装置的缺陷分析方法，其特征在于，

所述输电线路缺陷巡检装置，包括无人机（1）, 所述无人机（1）的上、下各设置一部云台相机（2），所述云台相机（2）包括底座（3）、转盘（4）、支臂（6）和相机（8）；所述转盘（4）通过转轴（5）与所述底座（3）连接；所述支臂（6）的后端固定于所述转盘（4）上，支臂（6）的前端设置有支臂轴（7），所述相机（8）的后端固定于所述支臂轴（7）上；所述转轴（5）、支臂轴（7）和相机（8）均通过电源线自所述无人机（1）的电源接口取电，通过无人机外接通讯接口遥控操作使所述转轴（5）转动并带动所述转盘（4）水平旋转，所述支臂轴（7）转动带动固定于所述支臂轴（7）上的相机（8）在竖直面上转动；

所述缺陷分析方法包括以下步骤：

§1根据输电线路的情况，确定巡检和拍照方式进行巡检和拍照

（1）竖直类设备，使用所述无人机下置的所述云台相机进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备进行水平圆周飞行并拍照；

（2）水平类设备，使用所述无人机上、下两部所述云台相机组合进行巡检和拍照

遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕水平设备作竖直圆周飞行，若缺陷点在所述水平设备的水平线及以上则使用下置的所述云台相机进行巡检和拍照，若缺陷点在所述水平设备的水平线以下则使用上置的所述云台相机进行巡检和拍照；

§2将步骤§1所拍摄的缺陷照片上传到计算机，用缺陷分析管理系统进行分析、判断

所述缺陷分析管理系统包括缺陷管理模块、照片拼接模块、缺陷全景浏览模块和缺陷分析模块；

所述缺陷分析管理系统与供电单位的相关管理系统连通共享输电线路的相关基本信息，缺陷照片按顺序导入所述缺陷分析管理系统，所述缺陷管理模块将缺陷照片与相应设备的基本信息对应，作为该缺陷点的原始照片；

所述照片拼接模块将所述缺陷点的原始照片按拍摄顺序进行拼接，生成缺陷点的360度缺陷全景照片；

所述缺陷全景浏览模块将所述缺陷点的360度缺陷全景照片在浏览器中打开，通过左右移动鼠标，可使竖直类设备的缺陷点的360度缺陷全景照片围绕纵轴左右旋转，上下移动鼠标，可使水平类设备的缺陷点的360度缺陷全景照片围绕横轴上下旋转；点击鼠标右键不放开，可产生放大镜图标，将放大镜图标拖动到360度缺陷全景照片，被放大镜图标覆盖的区域会放大显示，供操作人员观察分析；

操作人员通过对缺陷对应的相应设备的基本信息、缺陷点的原始照片和缺陷点的360度全景照片的浏览查看，分析确定缺陷大小、检修方法、所需工器具的相关信息，输入所述缺陷分析模块中保存，供以后实际检修作业人员查看和参考。

2.根据权利要求1所述基于输电线路缺陷巡检装置的缺陷分析方法，其特征在于，遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上、所述缺陷点的正前、后、左、右每间隔90度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析。

3.根据权利要求1所述基于输电线路缺陷巡检装置的缺陷分析方法，其特征在于，遥控所述无人机以缺陷点为圆心围绕竖直设备或水平设备进行水平或竖直圆周飞行，在飞行圆周上每间隔45度的位置各拍一张缺陷点照片用于缺陷分析。

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