CN113474665A - 用于监控电导线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使用移动式的检查装置(501)来监控引导电流的电导线(509)的方法，其中，所述移动式的检查装置(501)包括磁场传感器(503)和摄像头(505)，所述方法包括以下步骤：借助所述磁场传感器(503)测量通过所述电流产生的磁场，并且根据所测量的所述磁场借助所述摄像头(505)拍摄所述电导线(509)的图像。本发明还涉及一种移动式的检查装置(501)、一种计算机程序(403)和一种机器可读的存储介质(401)。

Description

用于监控电导线的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控引导电流的电导线的方法、一种移动式的检查装置、一种计算机程序和一种机器可读的存储介质。

背景技术

公开文献US 2015/0225002 Al公开了一种包括传感器和摄像头的无人机。无人机在列车前方行驶并检查列车前方的轨道。

公开文献US 2015/0353196 Al公开了一种包括传感器的无人机，所述传感器可以检测或测量架空线的电磁场。

公开文献EP 2 495 166 A1公开了一种包括多个传感器以及摄像头系统的无人机。

公开文献DE 10 2015 221 600 A1公开了一种用于监控和管理电流分配系统的方法。已知方法包括接收在电流分配系统中的电流分配系统元件的检查期间由移动式的检查装置检测的传感器测量数据。移动式的检查装置包括用于检测电谐振、嗡嗡声或振动的红外摄像头和音频传感器。

发明内容

本发明所基于的任务在于，提供一种用于有效地监控引导电流的电导线的方案。

该任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本发明的有利构型是各个从属权利要求的主题。

根据第一方面，提供了一种使用移动式的检查装置来监控引导电流的电导线的方法，其中，所述移动式的检查装置包括磁场传感器和摄像头，所述方法包括以下步骤：借助所述磁场传感器测量通过所述电流产生的磁场，并且根据所测量的所述磁场借助所述摄像头拍摄所述电导线的图像。

根据第二方面，提供一种用于监控引导电流的电导线的移动式的检查装置，包括：磁场传感器，所述磁场传感器测量由所述电流产生的磁场；以及摄像头，所述摄像头根据所测量的磁场来拍摄所述电导线的图像。

根据第三方面，提供一种计算机程序，其中，所述计算机程序包括指令，所述指令在由计算机实施所述计算机程序时使所述计算机实施根据所述第一方面的方法。

根据第四方面，提供了一种机器可读的存储介质，在所述机器可读存储介质上存储了根据第三方面的计算机程序。

本发明基于以下认识：在引导电流的电导线中的绝缘损坏能够导致电压击穿。这种电压击穿可以伴随有一次或多次闪光。这种闪光可以有效地借助于摄像头拍摄，从而由此能够以有利的方式有效地检测绝缘损坏。

电压击穿

尤其取决于流经电导线的电流。通过电导线的电流产生取决于电流的磁场。因此，通过借助于磁场传感器测量磁场，可以有利地获得关于电流的信息，例如相位、频率(在交流电流时)和/或电流强度。基于这些信息例如可以有效地求取，如果电导线在该位置上具有绝缘损伤，则可以在电导线的哪个位置上和/或在哪个时刻预期电压击穿并因此预期闪光。由此例如能够以有利的方式实现，基于位置和/或时刻运行摄像头，以便能够拍摄闪光。也就是说规定，基于所测量的磁场来运行摄像头，以便能够拍摄由可能的绝缘损坏引起的闪光。

因此，实现了能够有效地监控电导线的技术优点。

在一种实施方式中，移动式的检查装置是从以下运载工具组中选择的项：陆地运载工具、水上运载工具、航空运载工具。航空运载工具例如是无人机。

根据一种实施方式，移动式的检查装置被远程控制。

根据一种实施方式，移动式的检查装置除了远程控制之外或代替远程控制还用于自主的运行。

在一种实施方式中，设置多个磁场传感器和/或多个摄像头。结合摄像头和/或磁场传感器进行的说明类似地适用于多个摄像头和/或多个磁场传感器，反之亦然。

在多个磁场传感器的情况下，这些磁场传感器是相同的或不同的。在多个摄像头的情况下，这些摄像头是相同的或不同的。

在一种实施方式中规定，电流是交流电流。

在一种实施方式中规定，电流是交流电流，其中，基于所测量的磁场来求取所述电流的相位和/或频率，其中，所述摄像头基于所求取的相位和/或所求取的频率来拍摄所述图像。

由此，例如实现了可以有效地拍摄图像的技术优点。电压击穿通常出现在电网电压的最大值附近，该电网电压在交流电流时是负责电流的流动的交变电压。因此，通过交流电流的相位和/或频率可以有利的方式求取在绝缘损坏的情况下在该位置上可能出现电压击穿并因此出现闪光的位置和/或时刻。因此，摄像头可以有效地运行，以便例如在所求取的时刻和/或在所求取的位置处完成拍摄。

根据一种实施方式规定，图像的拍摄包括帧的多次曝光。

由此例如实现的技术优点是，也可以有效地检测具有较小光强度的闪光。

根据另一种实施方式规定，该拍摄包括曝光多个单独的帧，这些帧被叠加。

由此例如实现的技术优点是，也可以有效地检测具有较小光强度的闪光。

根据一种实施方式规定，为了进行叠加，使多个帧相对彼此移动，以便补偿移动式的检查装置的运动。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地补偿移动式的检查装置的运动。

例如，使用拼接方法(Stitching-Verfahren)来执行多个帧的叠加。

在一种实施方式中规定，为了拍摄图像，根据磁场传感器相对于电导线的取向仅读取摄像头的图像传感器的确定的部分区域。

由此例如实现的技术优点是，与读取整个图像传感器的情况相比，只需要处理更少的数据。

因此，基于磁场传感器相对于电导线的取向，尤其将“感兴趣区域(ROI)”(此处为所述确定的部分区域)求取为图像传感器的待读取的区域。

在一种实施方式中，摄像头包括图像传感器。

在一种实施方式中，摄像头是UV摄像头。因此，摄像头优选检测在紫外(UV)范围中的电磁辐射。因此，摄像头尤其拍摄UV图像。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地检测闪光。因为这种闪光通常具有高份额的UV辐射。

在一种实施方式中规定，移动式的检查装置包括至少一个声学传感器(即一个或多个声学传感器)，借助所述声学传感器测量空气声波，其中，基于所求取的相位和/或所求取的频率来评估所测量的空气声波，以便探测由电压击穿产生的声学信号。

由此，例如实现的技术优点是，能够有效地检测或探测绝缘损坏。电压击穿通常伴随声学发射，所述声学发射能够作为声学信号借助于声学传感器检测。类似于闪光，这些声学发射取决于电压击穿并且由此取决于电流，从而类似于闪光，通过测量由流动的电流产生的磁场可以得出关于在哪个位置和/或在哪个时刻可以预期声学信号的结论。

对于交流电流来说，声学信号例如与电网电压的最大值相关。换言之，例如在零电位附近的电网电压的最小值处测量的声学信号不能够由电压击穿引起。

根据一种实施方式规定，设置多个声学传感器，其中，基于所测量的空气声波执行三角测量(Triangulation)，以定位所述声学信号的源。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地定位声学信号的源。因此，基于三角测量的执行来定位声学信号的源。定位意味着在电导线上求取相对于移动式的检查装置的位置或位置或方向。

在一种实施方式中规定，在所侦测的电压击穿的时刻处求取电流的相位，其中，基于所求取的所述相位和所述电导线的标称电压来求取击穿电压。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地求取绝缘损伤的缺陷严重程度。

在一种实施方式中规定，评估所拍摄的图像以便探测电压击穿，其中，在探测到电压击穿时，控制移动式的检查装置和/或摄像头，使得所探测到的电压击穿的源的位置能够进一步借助于摄像头来拍摄。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地检测并且进一步检查所探测的电压击穿的源的位置。

在一种实施方式中规定，基于所测量的磁场产生和输出用于控制移动式的检查装置的运动的控制信号，以便使移动式的检查装置沿着电导线的走向运动。

由此例如实现的技术优点是，可以有效地使移动式的检查装置沿着电导线的走向运动。

在一种实施方式中，电导线是高压线。

根据一种实施方式，电导线具有绝缘部。

根据一种实施方式，电导线是高架线。

根据一种实施方式，电导线是由电导线、例如由三根电导线构成的线束的一部分。

根据一种实施方式，电网频率为50Hz或60Hz。

在一种实施方式中，根据第二方面的移动式的检查装置执行根据第一方面的方法。

根据第二方面的移动式的检查装置的技术功能直接从根据第一方面的方法的相应技术功能得出，并且反之亦然。

因此，直接由相应的方法特征得出装置特征，并且反之亦然。

以下根据在此所描述的方案示例性地描述作为引导电流的电导线的高压线的监控。

已知的移动式的检查装置包括例如GPS传感器或惯性传感器，以检测检查装置的运动，以便针对控制器、例如在无人机情况下针对飞行控制器创建位置信息。控制器然后通过从实际位置到计划轨迹的额定路径上的路径调节控制检查装置。

根据第二方面的移动式的检查装置还尤其使用来自测量对象(这里是高压线)的至少一个另外的测量信号，以便以更高的精度实现对测量对象的主动跟踪以及可选地自动跟踪的控制任务。

在例如以50Hz或60Hz的电网频率运行的高压线的情况下，有交流电流流动。该交流电流产生电磁场，该电磁场由移动式的检查装置的至少一个磁场传感器检测。

待测量的(电)磁信号如下得出：

高压线具有例如三个相位，这些相位彼此相位错开120°。根据国家，电网频率为50或60Hz。也就是说，线路中的电压以及因此还有电流以50或60Hz进行调制。因为振荡具有分别具有最大值的正半波和负半波，所以出现50或60乘2个最大值，即100或120个最大值。在此，当考虑能量或功率时，频率也翻倍。

适用的是，Sin²(x)＝1/2(Sin(2x)+1)。

将2从指数移位到正弦的自变量中恰好是倍频，所述倍频表示从交变电压的幅度到电功率上的跃迁。

因此，移动式的检查装置也可以利用足够快的磁场传感器在功能上连接到高压线的功能。这具有的技术优点是，可以探测功能性的损坏、尤其是导致电压击穿的绝缘损坏。

这些电压击穿大多伴随着闪光，所述闪光由于空气分子的激励和电离而包含大份额的UV辐射。闪光的UV辐射可以用于检测电晕效应。为此可以使用UV摄像头(多个UV摄像头)。

这意味着，只要击穿没有由于任何效应而具有不对称，就能够以双倍的电网频率观察到、也即能够探测到电晕(Corona)。于是可能的是，仅以简单的电网频率看到该电晕。

由于三个彼此错开的相位，因此在电压的完整的振荡周期中，即在50Hz的20ms时，在线路的每个相位中出现2个最大值，也就是总共6个最大值。这些最大值在时间上是均匀分布的。也就是说，例如规定，在20ms中拍摄6幅图像，这相应于300Hz的图像序列。在60Hz的电网频率下，于是甚至是360Hz，即对于每个相位而言总是因子2并且乘以相位的数量作为电网频率的因子。那么在三个相位下，因子是6。

下面进一步解释，在循环中何时出现明显的电晕。尽管不详细地解释等离子体物理学，但是如下会解释某些基本效应或原因将。

电晕是在空气中的电压击穿。电压击穿可以从取决于绝缘中的缺陷的大小的某个电压(击穿电压)开始发生。较小的缺陷于是在较高的电压时才出现。因此，在电网电压的最大值附近对于每个相位分开地观察最大灵敏度！每个绝缘体仅放置在一个相位中。根据缺陷的强度，电晕在确定的电压下点燃。然后在电弧中电离空气，这产生另外的离子和因此另外的导电离子。因此，电离空气中的电导率提高，离子在电场中运动。在此，离子与其他分子碰撞。总体上，然后发生原子电子被激励成空气分子中的激励态，即主要是氮和氧。如果激励态然后又衰减，则辐射跃迁发出闪光，这由于大量过程而成为电晕。因为离子由于空气中的电压击穿而提高空气的电导率，所以当线路中的电压已经再次下降时，电晕仍然存在。因此，电晕效应与最大值在时间上错开并且稍微延迟。

由此得出，摄像头的曝光有利地尤其是在相位中的一个相位的线路上的电网电压的最大值处或(非常)稍前开始。尤其，曝光的开始是在最大值后的曝光时间的1/3和/或尤其是在曝光时间的2/3。

为了提供用于摄像头的曝光的信息(高压线的相位和振动频率或电网频率)，在使用磁场传感器的情况下设置磁场的测量。

借助于磁场传感器例如基于霍尔效应和/或磁阻(MR)效应、例如AMR(各向异性磁阻)效应和/或GMR(巨磁阻)效应进行磁场的测量。基于GMR效应的磁场传感器具有许多优点，并且由于汽车工业而是稳健的大宗商品并非常有利。这也具有的优点是，可以隐含地测量温度并且所述温度在测量中甚至随后又抵消。因此，提供了用于间接的磁场测量的多功能传感装置。

另一种技术效果是，磁阻磁场传感器在平面中已经测量磁场的场方向。霍尔传感器仅测量在垂直于电流方向的方向上磁场到霍尔传感器的半导体组件上的投影。因此，尤其需要2个霍尔传感器来代替MR传感器。

在一种实施方式中规定，使用至少2个MR传感器，其中，这些MR传感器这样布置，使得在空间中可以测量3D场方向。

MR传感器也是快速的，也就是说，MR传感器也可以有效地测量磁场的频率并且由此测量电网频率。

尤其是，作为磁场传感器设置有光学的量子磁场传感器，量子磁场传感器以有利的方式是非常敏感的并且因此非常适合于这里所描述的方案。

MR传感器和霍尔传感器还具有低能耗的优点。

围绕细长导体的磁场(高压线可以近似为该细长导体)在围绕导体的同心环中出现，在该处磁场线的方向然后从半波反转为半波。

这意味着，导体垂直于场线的平面，即，在测量位置处的场方向的法向平面中。因此，如果在两个位置处测量场方向，则法向平面在导体的轴线中相交，如果场不由于电介质和干扰效应而失真的话。在空气中不发生失真，在此假设为第一近似。

为了测量磁场，根据一种实施方式规定，移动式的检查装置具有两个磁场传感器，所述磁场传感器具有已知的空间布置和取向。然后，可以通过三角测量确定高压线的位置，并且因此也可以简单地通过场方向在测量平面中的角度关系来求取与检查装置的距离。

场方向随后在高压线的相位之间变化，因为高压线中的各个导体在空间上分离并且场强被正弦形地调制。这例如在评估时被考虑。

利用该相位信息例如可以触发摄像头并且在合适的时刻(在该时刻在相应的相位中也预期电晕放电)就已经可以有效地拍摄图像。

如果摄像头例如不具有300Hz的拍摄速度(帧速率)，则例如规定，智能地使用触发并且适当地使用摄像头的拍摄速度，使得尽可能快速地相继地捕获电网相位(Netzphase)的6个时刻并且在帧之间存在尽可能少的等待时间。由于从一个峰值到下一个峰值的时间间隔仅良好地为3ms，因此最多应该等待6ms，这大约为160Hz帧速率。如果摄像头更慢，则等待时间不再是真正重要的。

因为电晕的UV辐射的强度较小并且与摄像头的距离更大，所以光通常仅从非常小的并且因此微小的立体角中检测。因此，可能需要通过多个可能的电晕放电来集成摄像头图像。这可以以多种方式执行：

a)蛮力(Brut force)：增加曝光时间。

b)总是在期望进行电晕的时刻多次曝光帧，以便优化信噪比(SNR)。然后，线路的每个相位具有用于电晕的不同的时刻。

c)快速曝光随后叠加的各个帧，以便优化SNR并且通过平均来最小化读取噪声。

d)如c)那样，仅帧为了进行叠加还相对彼此移动，以便能够补偿检查装置的运动效应，所述检查装置典型地以相同的运动沿着测量对象(在此为高压线)运动。由此可以改善信号的定位。然后可以使用一种或多种拼接方法将部分图像添加到整个图像中。

e)在c)和d)中，磁场传感器的信息也可以用于确定哪个相位恰好是活动的并且接近最大值，因为仅出现一个电晕。如果磁场传感器以已知的方式相对于(UV)摄像头取向，则可以从摄像头的图像传感器中仅读取与可以出现电晕的角度范围相适配的区域作为感兴趣区域(ROI)。通过使用ROI，摄像头的图像传感器可以以明显更高的速度被读取，这尤其是在c)和d)中非常有帮助。然后，ROI的位置也可以基于磁场测量根据检查装置的路径调节的品质动态地逐个帧地改变。

通过测量磁场和场方向，以有利的方式能够实现的是，确定哪个电导线或哪个线束(在多个线束的情况下)当前具有最大磁场。

由此获得关于在图像的哪个区域中必须寻找闪光的信息，因为摄像头实际上也仅是一个射束方向的角度传感器。如果通过结构将磁场传感器(例如MR传感器)与摄像头(例如UV摄像头)耦联，则摄像头的磁场传感器可以提供在哪个图像高度上预期电晕效应的信息。快速且实时的缺陷识别是可能的，例如在移动式的检查装置本身中通过基于耦联的FPGA进行图像评估。

基于磁场数据可以向FPGA提供方向信息，然后FPGA将该方向信息用于图像中的ROI评估。较少的数据被评估和读取和处理减少了移动式的检查装置的电能消耗，并且因此可以保护检查装置的能量存储器，例如蓄电池。

因此，例如能够实现的技术效果是，能够有效地延长检查装置的作用范围。

此外，缺陷的快速识别具有的技术优点是，在缺陷识别之后可以立即拍摄缺陷的特写，以便执行立即的细节检查。这里，例如可以在检查装置的控制器中存储特写运动路径，该特写运动路径在缺陷识别中被自动地飞过或扫过。

于是，能够以有利的方式以小的时延执行即时评估。

因此，能够快速且可靠地识别绝缘缺陷，所述绝缘缺陷通常是最关键的故障或缺陷。绝缘缺陷也会立即带来线路损耗，并且因此直接给电网运营商带来了损失。由于快速缺陷识别，这些缺点也可以被最小化。

在一种实施方式中设置多个磁性传感器，所述磁性传感器分别单独测量磁场的场方向，使得基于相应测量的场方向执行三角测量，以便求取电导线的位置或位置并且可选地附加地求取与所述一个或多个电导线的距离。例如，基于电导线的位置并且可选地基于距离，控制检查装置的运动。在航空运载工具、例如飞机中，尤其是高度和位置被控制。

于是，例如与电导线的距离可以保持恒定，使得电导线可以与任何弯曲无关地被拍摄，这导致图像中各个构件的近似恒定的大小。这进一步改善了测量数据或测量信号的记录和处理。此外，与图像评估相比，更简单并且以更少的计算耗费来评估磁场传感器的信号，这在移动式的检查装置的电能有限时在相同的蓄电池容量下实现了更大的作用范围。

在一种实施方式中规定，还在移动式的检查装置的运行期间执行对磁场测量的评估和对所拍摄的图像的评估，这也可以称为“飞行中”评估(在航空运载工具的情况下)或“实时”评估。这具有例如的技术有点是，拍摄的图像不必作为立体图像。相反，单目图像就足够了。因此，摄像头可以是单目摄像头并且不必是立体摄像头。通过图像可以进行取向并且磁信号可以用于求取与电导线的距离和相对于电导线的方向。

在一种实施方式中，摄像头是TOF摄像头。因此，借助摄像头来执行“飞行时间”测量。“飞行时间”可以翻译为“传播时间”。因此执行传播时间测量。这也通过独立的测量原理提高数据安全性。

在一种实施方式中规定，移动式的检查装置包括可调节的摄像头保持件，摄像头紧固在所述摄像头保持件上。

在一种实施方式中规定，基于所拍摄的图像和/或基于所测量的磁场这样操控可调节的摄像头保持件，从而在图像中保持、即在摄像头的拍摄区域中保持确定的区域或确定的位置。

这种主动调节以有利的方式实现的是，可以减小图像边缘上的安全区域以防无意地进行截切，从而要么在摄像头的传感器尺寸相同的情况下可以提高放大率并且由此提高分辨率要么可以减小传感器尺寸，以便由此减小数据量。

在一种实施方式中，移动式的检查装置包括声学传感器，该声学传感器例如可以电容式、电感式、压电式或光学式构造，以便检测空气声波。

由此，尤其实现的技术优点是，也能够声学地探测电晕。因为在放电时空气通过放电短时间强烈地加热，所以也产生声学信号。这些声学信号于是可以有效地利用声传感器来探测。

在一种实施方式中规定，使用借助磁场传感器求取的交变电压的相位，以便求取能够借助声学传感器声学地探测电晕的时刻。也就是说，设置基于交变电压的具体相位的估计，在所述相位中在所述磁场的电压或能量的最大值之前发生击穿。尤其规定，校正击穿(和/或电晕)的声探测的所求取的时刻，以考虑声音从相关的电导线或电导线组(束)到声传感器(声学传感器)或到移动式的检查装置的传播时间。因此，可以有利的方式进一步提高测量精度。

适用以下公式：

t_Corona＝t_Schallsignal-Distanz_Inspektionsvorrichtung-Stromleitung/Schallgeschwindigkeit，

其中，t_Corona是电晕的出现的时刻，t_Schallsignal是检测到声信号的时刻，Distanz_Inspektionsvorrichtung-Stromleitung是检查装置(或声传感器)与电导线或电导线组之间的距离，Schallgeschwindigkeit是声速。

然后，通过以下关系得出电晕的相位(Phase_Corona)：

当在t_Corona＝0的情况下交变电压的幅度通过交零(Nulldruchgang)时，Phase_Corona＝2*Pi*t_Corona*电网频率。

在一种实施方式中，电导线的标称电压是已知的。由此可以有利地有效地估计击穿电压并且因此有效地确定缺陷的严重程度或大小。

在一种实施方式中规定，基于电导线的标称电压求取或估计击穿电压。

在一种实施方式中规定，基于所求取的击穿电压或基于所估计的击穿电压来确定在电导线的绝缘部中的缺陷的大小或严重程度。

然后通过以下公式确定击穿电压(U_Durchbruch)：

U_Durchbruch＝U_max*Sin(Phase_Corona)

＝U_max*Sin(2*Pi*t_Corona*电网频率)，

其中，U_max是标称电压。

因此，以有利的方式可能的是，将识别出的缺陷位置对于之后的维修优先化。

例如在说明书引言部分所提到的、根据文献DE 10 2015 221 600 Al的现有技术中，对缺陷的这种功能评价是不可能的。

在实际的测量运行中，在高压线中通常出现的是，在线路之间通过空气也几乎持续地进行放电。这些放电(大多甚至取决于空气湿度，因为空气湿度与空气的绝缘能力反相关)是声音的基本水平。当在从交变电压的相位的交零起的确定的时间时然后出现较大的并且在时间上也定位在测量信号中的信号时，则公开了电晕。

在一种实施方式中规定，当声学信号的强度大于或大于等于预先确定的声学阈值时，确定基于声学信号探测到击穿或电晕。

在一种实施方式中，设置有多个声学传感器，其中，这些声学传感器以已知的几何形状布置。

在一种实施方式中，基于已知的几何形状和相应测量的声学信号，执行三角测量以求取声学信号源的位置。

在假设声速约为300m/s的情况下，在此可以以足够精确的时间分辨率进行测量。在1ms的时间分辨率的情况下，可以将位置精确地确定到大约0.3m，在10μs分辨率的情况下然后确定到3mm。由此甚至可以以有利的方式确定，在线束中哪个线路被缺陷影响，磁场传感器不能单独确定这一点。

在一种实施方式中规定，声学信号与磁信号参考或相关，以便因此避免可能的故障侦测。

为了测量击穿电压，尤其仅使用或考虑在交变电压的上升范围中被识别或探测的声学信号。如果是缺陷，则应在电压的每个完整周期识别信号。正半波和负半波的信号可以在出现的时刻中是不同的。该不对称性也可以作为缺陷的特征来评估。

声信号和磁相位的一致性可以实施为两相位测量。这种两相位测量一方面用于更精确地测量并且此外可靠地探测错误测量。

通常，重要地或有利地并且因此根据实施方式规定，检查装置的控制技术和驱动技术尽可能不会耦联到测量传感装置(声学传感器、磁场传感器、摄像头)。耦联可以以不同的方式被优化和/或最小化。

一种实施方式规定，相应地屏蔽在感兴趣的频率范围中的各个关键的元件。例如，驱动技术和/或控制技术不具有在电网频率和其谐波范围内的电信号。于是，尤其可以利用用于电网频率的带通来合适地对测量信号进行滤波。备选地或补充地，控制技术被设计成使得在控制器中不使用电网频率连同谐波并且因此在该频率范围内不产生干扰信号。相应的情况也适用于驱动技术，该驱动技术例如可以包括一个或多个驱动器的操控。因此，例如在包括一个或多个螺旋桨的航空运载工具中可以规定，以相对于电网频率和谐波不同的频率来驱动该螺旋桨。

在说明书的上下文中，电导线可以被包覆或者可以不被包覆，即可以没有包覆部。

绝缘部可以例如被形成为围绕电导线的包覆部。

绝缘部例如可以包括电线杆上的绝缘体或者可以形成为这样的绝缘体，其中，所述电导线紧固在所述电线杆上。

因此，在电导线的绝缘部的缺陷例如能够是在绝缘体处和/或在包覆部处的缺陷。

附图说明

本发明的上面描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合实施例的下面的描述变得更清楚并且更明白地可理解，所述实施例结合附图被更详细地阐述，其中，

图1示出了根据第一实施方式的用于监控引导电流的电导线的方法的流程图；

图2示出了根据第二实施方式的用于监控引导电流的电导线的方法；

图3示出了根据第一实施方式的移动式的检查装置；

图4示出了机器可读的存储介质；以及

图5示出了根据第二实施方式的移动式的检查装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施方式的、用于监控引导电流的电导线的方法的流程图。

使用移动式的检查装置执行该方法。移动式的检查装置包括磁场传感器和摄像头。

该方法包括以下步骤：

借助于所述磁场传感器测量101通过所述电流产生的磁场；并且借助摄像头根据所测量的磁场拍摄103电导线的图像。

图2示出了根据第二实施方式的用于监控引导电流的电导线的方法的流程图。

使用移动式的检查装置执行该方法。移动式的检查装置包括磁场传感器、摄像头和声学传感器，借助于所述声学传感器能够测量空气声波。

该方法包括借助于磁场传感器测量201通过电流产生的磁场。

该方法还包括基于测量的磁场来求取203电流的相位和频率。

该方法包括借助声学传感器测量205空气声波。

该方法包括基于所求取的相位和所求取的频率来评估207所测量的空气声波，以便探测由电压击穿产生的声学信号。

该方法包括借助摄像头根据所测量的磁场拍摄209电导线的图像。

图3示出了用于监控引导电流的电导线的移动式的检查装置301。

移动式的检查装置301包括磁场传感器303，磁场传感器测量由电流产生的磁场。

移动式的检查装置301还包括摄像头305，摄像头依赖于所测量的磁场来拍摄电导线的图像。

移动式的检查装置301还包括声学传感器307，该声学传感器检测或测量空气声波。

移动式的检查装置301还包括控制器309，控制器控制移动式的检查装置301。例如，控制器309控制移动式的检查装置301的运动。

控制设备309例如基于测量的磁场、基于拍摄的图像和/或基于测量的空气声波来控制移动式的检查装置301。

例如，控制设备309基于测量的磁场来求取摄像头303的拍摄参数。

例如，控制设备309基于所求取的拍摄参数来控制摄像头303以拍摄电导线的图像。

拍摄参数例如包括：曝光时间和/或触发时刻。

控制设备309例如实施或控制根据第一方面的方法的一个或多个步骤。

根据一种实施方式，移动式的检查装置301是航空运载工具、例如无人机、例如四轴飞行器。在这种情况下，控制设备309例如是飞行控制设备。

图4示出了机器可读的存储介质401。

计算机程序403存储在机器可读的存储介质401上。计算机程序403包括指令，当由计算机(例如，由图3的移动式的检查装置301的控制设备309)实施计算机程序403时，该指令使计算机执行根据第一方面的方法。

图5示出了根据第二实施方式的移动式的检查装置501，其中，所述移动式的检查装置501被构成为无人机。

无人机501包括磁场传感器503、摄像头505和控制设备507。控制设备507构造为飞行控制设备。也就是说，控制设备507可以控制无人机501的飞行。

无人机501监控包括绝缘部515的引导电流的电导线509。流过电导线509的电流是交流电流。

电导线509在第一电线杆511与第二电线杆513之间延伸，其中，电导线509紧固在第一电线杆511和第二电线杆513上。

绝缘部515包括缺陷517，在该缺陷处可能发生电压击穿或电压击穿。

这种电压击穿伴随着闪光519，闪光也可以被称为电晕。

磁场传感器505测量由电流产生的磁场，使得由此可以求取电流的相位和频率。

因此，如果绝缘部515中的电导线509的对应位置处存在缺陷，则可以估计何时可以在哪个位置处预期到闪光。

因此，摄像头503可以有效地运行以在求取的时刻拍摄电导线509的一个或多个图像。

此外，控制设备507例如可以控制无人机501，使得无人机操控所求取的位置，使得摄像头503也可以检测该位置。

在一种未示出的实施方式中，无人机501包括一个或多个声学传感器，以用于测量空气声波，如上所述。

在此所描述的方案的优点在下面进一步阐述：

由利用(一个或多个)附加传感器(磁场传感器和可选地声学传感器)进行的测量可以

a)获得关于测量对象、在此是电导线的更多信息；

b)也可以首次将测量与测量对象的功能状态耦联，以便也能够不仅以提高的精度进行几何测量，而且也能够进行功能评价；

c)基于所述附加传感器的测量信号，所述测量对象本身可以被追踪并且由所述检查装置跟踪，并且基于例如预先确定的GPS坐标不仅仅跟踪静态路线。

一个示例是，在使用能够声学地探测电压击穿的声传感器(声学传感器)的情况下，在背离摄像头的一侧上也可靠地检测电晕效应，其中，然后例如利用声学信号和磁信号的一致性，和/或其中，以电网频率或者甚至双倍的电网频率检查所述声信号的准周期性，以便如下地检查所测量的声信号，即，电压击穿是否是所述声信号的源。这例如可以利用连续执行的傅立叶变换进行，该傅立叶变换然后在相应的频率下分别具有最大值。

通过多模态测量(多个不同的传感器)，例如利用两相位测量的方案，测量变得更可靠。更多的模态通常获得关于至少一个特征的附加数据或更精确的数据，在此尤其是绝缘部中的缺陷的探测。

借助于磁场传感器执行功能状态(电流的相位和频率)的检测。这在特定天气情况下也可以基于借助声学传感器进行的声学测量来执行，以便探测电网嗡嗡声(Netzbrummen)。

此外，与摄像头测量相比，声学测量还可以检测绝缘体构件(通常：绝缘部)上的缺陷，从摄像头看，这些缺陷位于构件的背侧。例如，声传感器对功能方面敏感，因为声传感器可以收集声信号，所述声信号例如在绝缘故障的情况下随着放电能够经过。声信号的验证可以通过线路的功能被确保，因为先验地也知道，仅仅在较高的电压时才出现放电。

因此，通常可以通过多模态探测连同在测量对象的功能参数上的耦联一起提高或者甚至基本上扩展测量系统的探测能力。

具体而言，为了应用具有缺陷探测的电导线的监控，可以提供新的应用，例如：定位在空间中的电导线。

确定检查装置或相应传感器与电导线或与电导线的一部分之间的距离。

识别哪个电导线或者电导线的哪一束导体处于哪个相位。

将电晕与电导线或与承载电导线的绝缘体相关联。

通过将测量时刻与测量对象的功能状态(在测量技术的锁定原理的意义上)相适配，即例如拍摄电导线的位置的图像，改善测量的信噪比，而在该位置上电流的相位经过最大值。

尽管通过优选的实施例详细地图示并描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制并且本领域技术人员可以从中导出其他变形方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种使用移动式的检查装置(301、501)来监控引导电流的电导线(509)的方法，其中，所述移动式的检查装置(301、501)包括磁场传感器(303、503)和摄像头(305、505)，所述方法包括以下步骤：

借助于所述磁场传感器(303、503)测量(101、201)通过所述电流产生的磁场，并且

借助于所述摄像头(305、505)根据所测量的磁场拍摄所述电导线(509)的图像(103、209)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流是交流电流，其中，基于所测量的磁场来求取(203)所述电流的相位和/或频率，其中，所述摄像头(305、505)基于所求取的相位和/或所求取的频率来拍摄所述图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，拍摄图像包括对帧进行多次曝光。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述拍摄包括曝光被叠加的多个单独的帧。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，移动所述多个帧以彼此叠加，以便补偿所述移动式的检查装置(301、501)的运动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了拍摄所述图像，根据所述磁场传感器(303、503)相对于所述电导线(509)的取向，仅读取所述摄像头(305、505)的图像传感器的确定的部分区域。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中，

所述移动式的检查装置包括至少一个声学传感器(307)，借助所述声学传感器测量(205)空气声波，其中，基于所求取的相位和/或所求取的频率来评估(207)所测量的空气声波，以便探测由电压击穿产生的声学信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，设有多个声学传感器(307)，其中，基于相应测量的空气声波执行三角测量，以定位所述声学信号的源。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，在所探测到的电压击穿的时刻求取所述电流的相位，其中，基于所求取的所述相位和所述电导线(509)的标称电压来求取击穿电压。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所拍摄的图像进行评估，以便探测电压击穿，其中，在探测到电压击穿时，控制所述移动式的检查装置(301、501)和/或所述摄像头(305、505)，使得能够进一步借助于所述摄像头(305、505)来拍摄所探测到的电压击穿的源的位置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于所测量的磁场，产生并输出用于控制所述移动式的检查装置(301、501)的运动的控制信号，以便沿着所述电导线(509)的走向使所述移动式的检查装置(301、501)运动。

12.一种用于监控引导电流的电导线(509)的移动式的检查装置(301、501)，该移动式的检查装置包括：

磁场传感器(303、503)，所述磁场传感器测量由所述电流产生的磁场；以及

摄像头(305、505)，所述摄像头根据所测量的磁场来拍摄所述电导线(509)的图像。

13.一种计算机程序(403)，其包括指令，所述指令在由计算机实施所述计算机程序(403)时使所述计算机实施根据权利要求1至11中任一项所述的方法。

14.一种机器可读的存储介质(401)，在所述存储介质上存储有根据权利要求13所述的计算机程序(403)。

Images