CN111948684B - 一种基于差分定位的配网障碍巡检系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于差分定位的配网障碍巡检系统及方法，所述系统包括有：移动终端和后台系统，所述移动端包括有：信号采集单元、信号处理单元、结果显示单元，所述信号采集单元用于获取巡检位置的卫星差分信号并对卫星差分信号进行预处理，所述信号处理单元用于对预处理后的卫星信号进行数据处理并将处理结果发送至后台系统，所述结果显示单元用于显示信号处理单元的处理结果。本发明通过移动终端和后台系统构建了基于差分定位的配网障碍巡检系统，利用卫星差分信号技术得到配网障碍物位置信息，能够准确定位障碍物提高巡检效率。
Description
技术领域
本发明涉及配网巡检技术领域，更具体地，涉及一种基于差分定位的配网障碍巡检系统及方法。
背景技术
10kV及以下配电线路具有节点多、分布广、线路距离长等特点，配电线路沿线障碍（如树木）存在种类多，生长周期不同、种植方式各异、历史遗留问题等情况。以往对配电线路多是依靠人工进行逐个杆塔的巡视检查，但是因为巡线工作量巨大、地理环境复杂等问题，给巡检人员工作带来了许多困难和不安全因素。传统的人工巡检模式造成了人员与资源的浪费，且效果较差。因此对配电线路更有效、经济的巡查技术进行深入研究具有现实意义和重要价值。
现有技术中，公开号为CN110068849A的中国发明专利，于2019年7月30日公开了一种基于差分定位的输电线路多维形变实时监测方法及系统，基准站加电测量或者增加测量频率，利用已知的基准站坐标实时更新自身经纬度信息，实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标以RTCM格式或自定义格式通过4G网络传送给后台服务器；监测站以RTCM格式或自定义格式通过4G网络上传采集到的现场状态数据和处理客户端的命令至后台服务器；后台服务器接收基准站和监测站发送的信息，根据需要进行单系统或多系统联合解算；后台服务器根据基准站所在的三维位置换算为经纬度和海拔高度，得到监测站相对于基准站的位置信息完成实时监测。该方案虽然是利用差分定位来监测线路的形变，没有实现对配网线路的巡检。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中配网巡检方法无法准确定位巡检路线上的障碍物，巡检效率低的缺陷，提供一种基于差分定位的配网障碍巡检系统及方法。
本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，包括有：移动终端和后台系统，所述移动终端包括有：信号采集单元、信号处理单元、结果显示单元，所述信号采集单元用于获取巡检位置的卫星差分信号并对卫星差分信号进行预处理，所述信号处理单元用于对预处理后的卫星信号进行数据处理并将处理结果发送至后台系统，所述结果显示单元用于显示信号处理单元的处理结果。
本方案中，所述信号采集单元具体包括：差分信号接收子单元、第一信号预处理子单元、第二信号预处理子单元、第一信号交互子单元，所述差分信号接收子单元用于接收巡检位置的卫星差分信号，所述第一信号预处理子单元用于对巡检位置的卫星差分信号滤波去噪处理，所述第二信号预处理子单元用于对滤波处理后的卫星差分信号进行模数转换，所述第一信号交互子单元用于将模数转换后的差分卫星信号发送至信号处理单元。
本方案中，所述信号处理单元包括：第二信号交互子单元、位置判断子单元、巡检规划子单元、信号传输子单元，所述 第二信号交互子单元用于接收所述第一信号交互子单元发出的模数转换后的差分卫星信号，所述位置判断子单元用于判断第二信号交互子单元接收的差分卫星信号对应的障碍物位置信息，并将位置信息发送至巡检规划子单元，所述巡检规划子单元用于利用位置信息结合巡检线路对巡检障碍物进行位置判断并将障碍物的位置信息绘制在巡检路线上，同时巡检障碍物的位置信息通过信号传输子单元发送至后台系统。
本方案中，所述信号传输子单元为无线信号传输子单元。
本方案中，所述移动终端还包括有数据存储模块，所述数据存储模块用于存储巡检障碍物的位置信息。
本发明第二方面提供了一种基于差分定位的配网障碍巡检方法，包括以下步骤：
S1：获取人工巡检的轨迹信息及巡检线路上障碍物的位置信息；
S2：提取预设在巡检线路上巡视控制点的位置信息及GPS定位基站信息；
S3：将步骤S1和步骤S2获取的信息发送至后台系统，后台系统分别解析出巡检线路位置、巡检线路上障碍物位置，将巡检线路位置和巡检线路上障碍物位置对应的轨迹点平滑为自动巡检路线，并将自动巡检线路发送至移动终端；
S4：移动终端根据自动巡检线路按照时序遍历预设的巡视控制点进行自主巡视。
本方案中，所述移动终端在自主巡视过程中根据预设在移动终端上的图像信息获取装置对自动巡检线路上的拍摄点按照设定的拍摄角度进行图像获取。
本方案中，所述图像信息获取装置包括：相机、激光扫描仪、红外摄像头。
本方案中，移动终端按照自动巡检线路进行一次自主巡视后根据图像信息获取装置的拍摄角度、移动终端相对障碍物的位置、障碍物位置的差分数据及自动巡检路线生成巡检地图数据，并将不同的巡检地图数据打包成路线地图库，根据线路地图库生成对应巡视目标的巡检方案。
本方案中，所述路线地图库及巡检方案均保存在移动终端，当移动终端接收到再次巡检任务时，则根据已有巡检方案进行自动巡检。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过移动终端和后台系统构建了基于差分定位的配网障碍巡检系统，利用卫星差分信号技术得到配网障碍物位置信息，能够准确定位障碍物提高巡检效率。
附图说明
图1为本发明系统框图。
图2为本发明实施例提供的一种移动终端外部结构意图。
图3为本发明基于差分定位的配网障碍巡检流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
如图1所示，一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，包括有：移动终端和后台系统，所述移动终端包括有：信号采集单元、信号处理单元、结果显示单元，所述信号采集单元用于获取巡检位置的卫星差分信号并对卫星差分信号进行预处理，所述信号处理单元用于对预处理后的卫星信号进行数据处理并将处理结果发送至后台系统，所述结果显示单元用于显示信号处理单元的处理结果。
需要说明的是，所述移动终端可以为巡检机器人或无人机，所述巡检机器人或无人机根据信号采集单元和信号处理单元提供对应的信号采集接口和信号传输接口。如图2所示为本实施例提供的一种移动终端外部结构意图。
本方案中，所述信号采集单元具体包括：差分信号接收子单元、第一信号预处理子单元、第二信号预处理子单元、第一信号交互子单元，所述差分信号接收子单元用于接收巡检位置的卫星差分信号，所述第一信号预处理子单元用于对巡检位置的卫星差分信号滤波去噪处理，所述第二信号预处理子单元用于对滤波处理后的卫星差分信号进行模数转换，所述第一信号交互子单元用于将模数转换后的差分卫星信号发送至信号处理单元。
需要说明的是，本发明中差分信号接收子单元获取卫星信号，通过RTK差分定位，在一个具体的实施例中移动终端由GPS导航定位， 卫星信号传播过程中电离层干扰和接收设备噪声等因素的影响，常用 GPS 定位的精度为米级，因此无法满足配网巡检避障的要求。为消除误差、提高定位精度，差分技术在地面设置 GPS 基准站，比较接收机解算的基准站位置与基准位置，获得当地 GPS 接收机的定位误差，并将该误差发送给无人机等流动GPS 接收站，无人机即可根据误差值修正自身位置，实现高精度定位。定位误差的测量通常可通过位置差分、载波相位测量或伪距测量获得。本发明采用的差分信号接收子单元为千寻TOP502小体积RTK接收器模块，该模块集成高精度板卡与天线一体化设计，只需移动平台为其供电即可接收到精度为厘米的障碍物GPS位置信号。
在一个具体的实施例中，所述第一信号预处理子单元和第二信号预处理子单元可以采用单片机作为处理芯片。
本方案中，所述信号处理单元包括：第二信号交互子单元、位置判断子单元、巡检规划子单元、信号传输子单元，所述 第二信号交互子单元用于接收所述第一信号交互子单元发出的模数转换后的差分卫星信号，所述位置判断子单元用于解析第二信号交互子单元接收的差分卫星信号对应的障碍物位置信息，并将位置信息发送至巡检规划子单元，所述巡检规划子单元用于利用位置信息结合巡检线路对巡检障碍物进行位置判断并将障碍物的位置信息绘制在巡检路线上，同时巡检障碍物的位置信息通过信号传输子单元发送至后台系统。
所述位置判断子单元可以采用DSP芯片。
本方案中，所述信号传输子单元为无线信号传输子单元。
在本发明中巡检规划子单元将障碍物的位置信息绘制在巡检路线上可以通过显示模块进行显示，通过数据存储模块进行保存，另一方面可将障碍物的位置信息通过4G/5G等移动网络发送给后台系统。
本方案中，所述移动终端还包括有数据存储模块，所述数据存储模块用于存储巡检障碍物的位置信息。
如图3所示，本发明第二方面提供了一种基于差分定位的配网障碍巡检方法，包括以下步骤：
S1：获取人工巡检的轨迹信息及巡检线路上障碍物的位置信息；
S2：提取预设在巡检线路上巡视控制点的位置信息及GPS定位基站信息；
S3：将步骤S1和步骤S2获取的信息发送至后台系统，后台系统分别解析出巡检线路位置、巡检线路上障碍物位置，将巡检线路位置和巡检线路上障碍物位置对应的轨迹点平滑为自动巡检路线，并将自动巡检线路发送至移动终端；
S4：移动终端根据自动巡检线路按照时序遍历预设的巡视控制点进行自主巡视。
本方案中，所述移动终端在自主巡视过程中根据预设在移动终端上的图像信息获取装置对自动巡检线路上的拍摄点按照设定的拍摄角度进行图像获取。
本方案中，所述图像信息获取装置包括：相机、激光扫描仪、红外摄像头。
本方案中，移动终端按照自动巡检线路进行一次自主巡视后根据图像信息获取装置的拍摄角度、移动终端相对障碍物的位置、障碍物位置的差分数据及自动巡检路线生成巡检地图数据，并将不同的巡检地图数据打包成路线地图库，根据线路地图库生成对应巡视目标的巡检方案。
本方案中，所述路线地图库及巡检方案均保存在移动终端，当移动终端接收到再次巡检任务时，则根据已有巡检方案进行自动巡检。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，包括有：移动终端和后台系统，所述移动终端包括有：信号采集单元、信号处理单元、结果显示单元，所述信号采集单元用于获取巡检位置的卫星差分信号并对卫星差分信号进行预处理，所述信号处理单元用于对预处理后的卫星信号进行数据处理并将处理结果发送至后台系统，所述结果显示单元用于显示信号处理单元的处理结果；
所述一种基于差分定位的配网障碍巡检系统执行以下步骤：
S1：获取人工巡检的轨迹信息及巡检线路上障碍物的位置信息；
S2：提取预设在巡检线路上巡视控制点的位置信息及GPS定位基站信息；
S3：将步骤S1和步骤S2获取的信息发送至后台系统，后台系统分别解析出巡检线路位置、巡检线路上障碍物位置，将巡检线路位置和巡检线路上障碍物位置对应的轨迹点平滑为自动巡检路线，并将自动巡检线路发送至移动终端；
S4：移动终端根据自动巡检线路按照时序遍历预设的巡视控制点进行自主巡视；
所述移动终端在自主巡视过程中根据预设在移动终端上的图像信息获取装置对自动巡检线路上的拍摄点按照设定的拍摄角度进行图像获取；
所述移动终端按照自动巡检线路进行一次自主巡视后根据图像信息获取装置的拍摄角度、移动终端相对障碍物的位置、障碍物位置的差分数据及自动巡检路线生成巡检地图数据，并将不同的巡检地图数据打包成路线地图库，根据线路地图库生成对应巡视目标的巡检方案；
所述路线地图库及巡检方案均保存在移动终端，当移动终端接收到再次巡检任务时，则根据已有巡检方案进行自动巡检。
2.根据权利要求1所述的一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，所述信号采集单元具体包括：差分信号接收子单元、第一信号预处理子单元、第二信号预处理子单元、第一信号交互子单元，所述差分信号接收子单元用于接收巡检位置的卫星差分信号，所述第一信号预处理子单元用于对巡检位置的卫星差分信号滤波去噪处理，所述第二信号预处理子单元用于对滤波处理后的卫星差分信号进行模数转换，所述第一信号交互子单元用于将模数转换后的差分卫星信号发送至信号处理单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：第二信号交互子单元、位置判断子单元、巡检规划子单元、信号传输子单元，所述第二信号交互子单元用于接收所述第一信号交互子单元发出的模数转换后的差分卫星信号，所述位置判断子单元用于判断第二信号交互子单元接收的差分卫星信号对应的障碍物位置信息，并将位置信息发送至巡检规划子单元，所述巡检规划子单元用于利用位置信息结合巡检线路对巡检障碍物进行位置判断并将障碍物的位置信息绘制在巡检路线上，同时巡检障碍物的位置信息通过信号传输子单元发送至后台系统。
4.根据权利要求3所述的一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，所述信号传输子单元为无线信号传输子单元。
5.根据权利要求1所述的一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，所述移动终端还包括有数据存储模块，所述数据存储模块用于存储巡检障碍物的位置信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于差分定位的配网障碍巡检系统，其特征在于，所述图像信息获取装置包括：相机、激光扫描仪、红外摄像头。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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