CN111427054A - 一种输配电线路通道隐患精准测距系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种输配电线路通道隐患精准测距系统，包括多旋翼无人机、激光雷达；所述激光雷达通过通讯链路搭载于所述多旋翼无人机上；所述多旋翼无人机包括飞机控制计算机、多旋翼通信模块及姿态传感器；所述多旋翼通信模块及姿态传感器均连接所述飞机控制计算机，所述激光雷达连接所述飞机控制计算机；所述姿态传感器检测所述多旋翼无人机的姿态并发送检测信号至所述飞机控制计算机；所述多旋翼无人机还包括倾斜摄影模块，所述倾斜摄影模块连接所述飞机控制计算机；所述倾斜摄影模块及激光雷达采集环境信息并发送至飞机控制计算机进行电力线三维模型建立。应用本技术方案可实现显著提升通道数据采集、建模和缺陷隐患数据的准确性和效率。

Description

一种输配电线路通道隐患精准测距系统
技术领域
本发明涉及通道隐患测距领域，具体是指一种输配电线路通道隐患精准测距系统。
背景技术
现有技术中倾斜摄影飞行对固定翼无人机的基本要求是低空飞行、低速巡航、转弯半径小、操作便利、就近起降等，目前主要使用油动固定翼无人机进行航空摄影，飞行效率和性能都不错，但使用和保养要求高且具有一定的安全风险。目前市面上采用多旋翼搭载激光雷达对输电线路通道进行激光扫描，激光雷达和多旋翼无人机的控制、通信链路都是独立的，不能在飞行中实现对激光雷达的控制，也不能做到激光雷达数据从设备到地面的实时传输。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输配电线路通道隐患精准测距系统，能够显著提升通道数据采集、建模和缺陷隐患数据的准确性和效率。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种输配电线路通道隐患精准测距系统，包括多旋翼无人机、激光雷达；所述激光雷达通过通讯链路搭载于所述多旋翼无人机上；所述多旋翼无人机包括设置于多个方位的旋翼，所述旋翼连接有转动电机；所述多旋翼无人机连接有终端平板及遥控器；所述多旋翼无人机包括飞机控制计算机、多旋翼通信模块及姿态传感器；所述多旋翼通信模块及姿态传感器均连接所述飞机控制计算机，所述激光雷达连接所述飞机控制计算机；所述多旋翼无人机上设置有4个电动机，作为垂直起降动力源控制所述多旋翼无人机垂直起飞；所述姿态传感器检测所述多旋翼无人机的姿态并发送检测信号至所述飞机控制计算机，所述飞机控制计算机根据所述检测信号发送信号至旋翼的转动电机，以调整单个方位旋翼的转速；所述多旋翼无人机还包括倾斜摄影模块，所述倾斜摄影模块连接所述飞机控制计算机；所述倾斜摄影模块及激光雷达采集环境信息并发送至飞机控制计算机进行电力线三维模型建立。
在一较佳的实施例中，激光雷达通过HDMI口与多旋翼无人机飞控产生通讯连接。
在一较佳的实施例中，激光雷达通过扫描将光电信号转换成图像信号通过HDMI口经多旋翼无人机给终端平板,实现激光雷达的实时数据回传,并通过232串口实现光电信号转换成点云数据的独立存储。
在一较佳的实施例中，姿态传感器包括多旋翼惯性传感器、红外热像仪、水平陀螺仪传感器。
在一较佳的实施例中，所述多旋翼无人机的起降过程通过RTK定位技术实现垂直起降。
在一较佳的实施例中，所述RTK定位技术主要使用北斗导航装置。
在一较佳的实施例中，所述多旋翼无人机采用大展弦比无人机。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种输配电线路通道隐患精准测距系统，能够显著提升通道数据采集、建模和缺陷隐患数据的准确性和效率，实现输配电线路长距离高效率无人机巡检；解决激光雷达与多旋翼无人机的匹配、控制、通讯、数据回传等问题，通过多旋翼无人机搭载激光雷达设备进行输配电线路精确测距；开发出通道隐患三维模型及树障报告快速生成的数据后处理软件，最终实现输配电线路通道的精确建模和分析。
具体实施方式
下文结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种输配电线路通道隐患精准测距系统，包括多旋翼无人机、激光雷达；所述激光雷达通过通讯链路搭载于所述多旋翼无人机上；所述多旋翼无人机包括设置于多个方位的旋翼，所述旋翼连接有转动电机；所述多旋翼无人机连接有终端平板及遥控器；所述多旋翼无人机包括飞机控制计算机、多旋翼通信模块及姿态传感器；所述多旋翼通信模块及姿态传感器均连接所述飞机控制计算机，所述激光雷达连接所述飞机控制计算机；所述多旋翼无人机上设置有4个电动机，作为垂直起降动力源控制所述多旋翼无人机垂直起飞；所述姿态传感器检测所述多旋翼无人机的姿态并发送检测信号至所述飞机控制计算机，所述飞机控制计算机根据所述检测信号发送信号至旋翼的转动电机，以调整单个方位旋翼的转速；所述多旋翼无人机还包括倾斜摄影模块，所述倾斜摄影模块连接所述飞机控制计算机；所述倾斜摄影模块及激光雷达采集环境信息并发送至飞机控制计算机进行电力线三维模型建立。激光雷达通过HDMI口与多旋翼无人机飞控产生通讯连接。激光雷达通过扫描将光电信号转换成图像信号通过HDMI口经多旋翼无人机给终端平板,实现激光雷达的实时数据回传,并通过232串口实现光电信号转换成点云数据的独立存储。
目前采用人工测绘方式或者航空摄影测量方式,存在数据不直观、精度低、再利用程度不高、作业强度大、作业周期长以及地形复杂地区难以工作等缺点。
本项目根据电网实际工况,利用多旋翼无人机挂载激光雷达的方法,实现激光雷达与多旋翼无人机的匹配、控制、通讯、数据回传等功能,打通了激光雷达和多旋翼无人机之间的通讯链路,使激光雷达能够直接挂载于多旋翼无人机的云台,并能够对其进行控制、通讯与数据回传。
激光雷达通过HDMI口与多旋翼无人机飞控产生通讯,无人机飞控通过5.725-5.825GHz或2.400-2.483GHz的工作频率与遥控器实现通讯,从而使遥控器能够直接对激光雷达进行控制与通讯。激光雷达通过扫描将光电信号转换成图像信号通过HDMI口经无人机给终端平板,实现激光雷达的实时数据回传,并通过232串口实现光电信号转换成点云数据的独立存储。
在本实施例中，姿态传感器包括多旋翼惯性传感器、红外热像仪、水平陀螺仪传感器。所述多旋翼无人机的起降过程通过RTK定位技术实现精准垂直起降。所述RTK定位技术主要使用北斗导航装置。
根据无人机的尺寸大小,重量,平衡性等影响无人机稳定性的参数,对无人机外观进行流体力学、重量平衡等性能进行风洞模拟测试,最终定型无人机风动外形改造；固定翼无人机使用中对恶劣天气环境使用的稳定性主要在抗风能力,采用油动发动机作为动力源提高抗风能力，增加恶劣天气下的飞行稳定性。采用大展弦比无人机，获得机翼较小的诱导阻力以及较平稳的飞行性能。所述多旋翼无人机采用大展弦比无人机。
通过处理可见光倾斜摄影、激光雷达扫描等不同类型的数据,并对其进行高效、高精度地电力线三维重建,进而实现树障隐患的分析.改变以往软件树障分析均需要手动操作进行建模数据录入；同时自动化建模能有效降低建模误差,将普遍0.5-0.8m误差降低至0.3-0.5m。利用计算机视觉和摄影测量算法对满足规则的无人机影像进行三维重建处理；该系统的输入为满足一定规则的无人机影像,输出为通道三维点云、通道正射影像和相机精确的内外参数,点云生成为飞控系统全自动生成数字化存储,从飞控系统存储单元提出后自动生成建模数据；该系统是基于Windows系统图形工作站运行的软件,处理过程高度自动化。
本发明提供了一种输配电线路通道隐患精准测距系统，能够显著提升通道数据采集、建模和缺陷隐患数据的准确性和效率，实现输配电线路长距离高效率无人机巡检；解决激光雷达与多旋翼无人机的匹配、控制、通讯、数据回传等问题，通过多旋翼无人机搭载激光雷达设备进行输配电线路精确测距；开发出通道隐患三维模型及树障报告快速生成的数据后处理软件，最终实现输配电线路通道的精确建模和分析。提升固定翼的航时、稳定性和精度问题，垂直起降固定翼机舱容量大、载荷量大、续航能力强、发动机系统性能稳定，实现倾斜航摄仪和固定翼无人机运载平台有效集成，倾斜影像数据能高效精准获取。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于包括多旋翼无人机、激光雷达；所述激光雷达通过通讯链路搭载于所述多旋翼无人机上；所述多旋翼无人机包括设置于多个方位的旋翼，所述旋翼连接有转动电机；所述多旋翼无人机连接有终端平板及遥控器；所述多旋翼无人机包括飞机控制计算机、多旋翼通信模块及姿态传感器；所述多旋翼通信模块及姿态传感器均连接所述飞机控制计算机，所述激光雷达连接所述飞机控制计算机；所述多旋翼无人机上设置有4个电动机，作为垂直起降动力源控制所述多旋翼无人机垂直起飞；所述姿态传感器检测所述多旋翼无人机的姿态并发送检测信号至所述飞机控制计算机，所述飞机控制计算机根据所述检测信号发送信号至旋翼的转动电机，以调整单个方位旋翼的转速；所述多旋翼无人机还包括倾斜摄影模块，所述倾斜摄影模块连接所述飞机控制计算机；所述倾斜摄影模块及激光雷达采集环境信息并发送至飞机控制计算机进行电力线三维模型建立。
2.根据权利要求1所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，激光雷达通过HDMI口与多旋翼无人机飞控产生通讯连接。
3.根据权利要求1所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，激光雷达通过扫描将光电信号转换成图像信号通过HDMI口经多旋翼无人机给终端平板,实现激光雷达的实时数据回传,并通过232串口实现光电信号转换成点云数据的独立存储。
4.根据权利要求1所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，姿态传感器包括多旋翼惯性传感器、红外热像仪、水平陀螺仪传感器。
5.根据权利要求1所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，所述多旋翼无人机的起降过程通过RTK定位技术实现垂直起降。
6.根据权利要求5所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，所述RTK定位技术主要使用北斗导航装置。
7.根据权利要求5所述的输配电线路通道隐患精准测距系统，其特征在于，所述多旋翼无人机采用大展弦比无人机。
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