CN113920611A - 一种配电线路杆塔巡检方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种配电线路杆塔巡检方法及系统。其中，该方法包括根据巡检线路‑巡检杆塔‑杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；基于最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据，进而计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。

Description

一种配电线路杆塔巡检方法及系统
技术领域
本发明属于配电线路杆塔巡检领域，尤其涉及一种配电线路杆塔巡检方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
巡检配电线路是保障供电安全的重要工作。当前配电线路巡检采用的人工巡检模式，由于配电线路的分布十分复杂，各片区杆塔分布交错较多，需要大量的人工判别来区分巡检区域、线路、杆塔等信息，因此片区巡检人员在极容易在巡检过程中出现漏杆、漏线、误巡等问题。
另一方面，当前的人工巡检模式需要巡检人员驾驶巡检车辆，到达待检杆塔附近停车，取出检测设备靠近杆塔来对杆塔进行检测，这种检测模式工作量大、人力成本高及效率低并且由于需要人为靠近杆塔，所以存在安全隐患。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种配电线路杆塔巡检方法及系统，其能够实现配电线路的不停车检测，减轻巡检人员工作量，提高配电线路巡检的安全指数。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种配电线路杆塔巡检方法，其包括：
根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；
基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据；
基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；
根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；
基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
本发明的第二个方面提供一种配电线路杆塔巡检系统，其包括：
最优巡检任务策略确定模块，其用于根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；
预置补偿点位置计算模块，其用于基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据；
最佳定位追踪控制模块，其用于基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；
报警提示输出模块，其用于根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；
巡检报告获取模块，其用于基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明开创性地发明了一种配电线路杆塔巡检方法，提出一种巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，确定出了最优巡检任务策略，解决了巡检过程中出现的漏杆、漏线及误巡等问题，根据线路分布情况规划出了更加合理的规划巡检任务，提高了巡检效率。
(2)本发明提出了一种自动追踪杆塔巡检方法，车辆在行驶过程中检测设备始终保持对杆塔的捕捉及对塔头设施的检测，不需要停车进行人工检测，解决了传统检测模式需停车、工作量大、人力成本高及效率低且存在安全隐患的问题，实现了配电线路的不停车检测，减轻了巡检人员工作量，降低了人力成本，且巡检人员不需要下车靠近杆塔进行检测，提高了配电线路巡检的安全指数。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的配电线路杆塔巡检方法流程图；
图2本发明实施例的杆塔位于第一象限、车辆行驶方向为北偏西时，计算云台追踪水平角度的示意图；
图3是本发明实施例的杆塔俯仰追踪角度计算方法示意图；
图4是本发明实施例的配电线路杆塔巡检系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明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发明的示例性实施方式。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。
实施例一
参照图1，本实施例提供了一种配电线路杆塔巡检方法，其具体包括如下步骤：
步骤S101：根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略。
在具体实施中，使用地理信息定位设备采集配电线路杆塔的经纬度坐标信息，得到配电线路杆塔的地理信息坐标。
其中，地理信息定位设备为厘米级精度。在本实施例中，获取配电线路杆塔的厘米级精度的地理信息坐标。
所述巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构依据配电线路杆塔的地理信息坐标构建而成。
其中，每条巡检线路包含配电线路的多级杆塔，每级杆塔包含多个巡检点位。
在本实施例中，同一巡检负责人原则为：将所属于同一巡检负责人的巡检线路进行优先组合巡检。
在具体实施中，巡检线路相近合并原则为：
选择巡检杆塔之间的距离最短的两条巡检线路，作为相近巡检线路，并优先组合巡检。
本实施例构建了配电线路杆塔星系拓扑模型，解决了因配电线路、杆塔分布复杂、各工区、班组所属线路互相交错引起的巡检过程中漏杆、漏线、误巡、漏巡等问题，获取配电线路杆塔地理信息坐标，建立配电线路的地理信息坐标库，根据地理信息坐标库，建立了配电线路的星系拓扑模型结构，依据拓扑模型，策划了最优的巡检任务策略，通过构建拓扑模型，可以清晰的看到各个线路的分布情况，使巡检人员根据线路分布情况更加合理的规划巡检任务，提高了巡检效率。
步骤S102：基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据。
作为一种优选实施方式，车辆以及配电线路杆塔的经纬度坐标信息精度为厘米级。厘米级定位能够提高角度计算及杆塔追踪的准确性。
使用精度为厘米级的地理信息定位设备采集配电线路杆塔经纬度坐标数据，将采集到的杆塔经纬度坐标、所属线路、杆塔编号等信息存入系统数据库，构建配电线路杆塔的坐标库。同时，在巡检过程中，巡检控制系统(比如：车顶搭载的定位设备)以设定频率(比如：5次/秒)对巡检车辆的实时经纬度坐标数据进行采集。
此处需要说明的是，本领域技术人员也可根据实际情况来选择其他采集频率，但采集频率不低于2次/秒。
在具体实施中，以配电线路杆塔坐标为原点，以经度、纬度和高度作为x轴、y轴和z轴，巡检车辆位置点作为坐标系中的点，构建车杆三维空间坐标系。
步骤S103：基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪。
其中，所述车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据包括最佳追踪水平旋转角度和最佳追踪俯仰角度。
具体地，所述杆塔的最佳追踪水平旋转角度的计算过程包括：
将预置补偿点位置作为车辆实时位置，基于预置补偿点位置和杆塔位置，构建车杆三维空间坐标系；
计算车辆与杆塔之间的距离和车辆实时位置与x轴的垂直距离，基于所述距离计算车辆与杆塔的连线与y轴的夹角；
计算车辆行驶方向与y轴的夹角；
依据车辆所处的象限，计算云台追踪的水平旋转角度。
根据杆塔经纬度坐标(Lng1，Lat1)与车辆的经纬度坐标(Lng2，Lat2)计算车、杆之间直线距离L，计算公式如下：
(1)radLat1＝Lat1*Math.PI/180.0
(2)radLat2＝Lat2*Math.PI/180.0
(3)Lng＝(Lng1-Lng2)*Math.PI/180.0
(4)Lat＝(Lat1-Lat2)*Math.PI/180.0
(5)L＝(2*Math.Asin(Math.Sqrt(Math.Pow(Math.Sin(Lng/2),2)
+Math.Cos(radLat1)*Math.Cos(radLat2)*
Math.Pow(Math.Sin(Lng/2),2))))*地球半径
其中，Math.PI指的是数学函数，圆周率π；Math.Asin数学三角函数，反正弦函数；Math.Sqrt数学函数，开方；Math.Pow数学函数，幂函数；Math.Sin数学函数，正弦函数；Math.Lng为(3)式的计算结果；Math.Cos数学函数，余弦函数；Math.radLat2为(2)式的计算结果。
根据杆塔与车辆的经纬度坐标计算车辆位置与x轴垂直距离Y_D；
根据L、Y_D计算车、杆连线与y轴正北方向夹角∠β，计算公式如下：
∠β＝Math.ASin(Y_D/L)*(180/Math.PI)
根据车载双定位设备数据，计算车辆行驶方向与y轴正北方向夹角∠α：
依据车辆位于的象限，采用不同公式计算云台追踪的旋转角度，例如：详细计算规则如图2所示。在图2中，X_D表示车辆位置与杆塔之间的垂直距离。
具体地，所述最佳追踪俯仰角度的计算过程包括：
将预置补偿点位置作为车辆实时位置，基于预置补偿点位置和杆塔位置，构建车杆三维空间坐标系；
计算车辆与杆塔之间的距离，以及杆塔塔头高度与车载巡检设备组件高度之差；
基于所述距离和高度差，在车杆三维空间坐标系内计算云台的俯仰角度。
计算杆塔追踪的俯仰角度数据，计算方法如图3所示：
根据杆塔与车辆的经纬度坐标计算车、杆之间直线距离L；
根据杆塔塔头高度H1与车载巡检设备组件高度H2，得出两者之间的高度差h，计算公式如下：
h＝H1–H2
根据高度差h与车、杆之间的直线距离L，计算云台的俯仰角度∠γ，计算公式如下：
∠γ＝Math.Atan(h/L)*(180/Math.PI)。
步骤S104：根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令。
在具体实施中，依据PELCO-D协议将车载云台追踪运动角度数据转换为控制指令，以指导车载云台自动进行水平及俯仰运动。
将转换后的角度数据，按照协议格式转换为对应的十六进制控制指令，指令发送给检测云台，控制云台按照指定角度进行运动，所述控制指令的格式为：
字节1为起始字节，字节2为云台地址，字节3为命令字1，字节4为命令字2，字节5为数据1，字节6为数据2，字节7为结束字节。
具体地，控制命令格式如表1所示：
表1控制命令格式
Figure BDA0003297774120000091
步骤S105：基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
其中，所述就地研判结果通过巡检人员下车持检测设备对杆塔进行二次检测获取，以此来确认系统的异常报警是否属实。
具体地，若定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据超过预设检测阈值，则发出报警提示，否则，不发出报警提示。
当发出报警提示时，向巡检人员发送就地研判命令；当不发出报警提示时，向巡检人员发送巡检命令。
在具体实施中，巡检数据由搭载在云台上的检测设备检测获取，其中，检测设备包括配电设备放电点可视化定位装置，配电设备放电点可视化定位装置包括：固定在旋转云台上的超声探测机构和可见光拍摄机构，且超声探测机构与可见光拍摄机构同轴反向设置。
在其他实施例中，配电设备放电点可视化定位装置包括：固定在旋转云台上的超声探测机构和可见光拍摄机构，且超声探测机构与可见光拍摄机构的夹角为预设值。
配电设备放电点可视化定位装置用于放电点可视化定位的过程为：
旋转云台的电机接收控制终端的控制指令；
旋转云台带动超声探测机构旋转，超声探测机构根据接收到的控制终端的控制指令进行探测；
当超声探测机构探测到异常信号时，旋转云台自异常信号位置旋转180°使得可见光拍摄机构正对异常信号位置；
可见光拍摄机构根据控制终端的控制指令进行异常信号位置的拍摄。
在其他实施例中，在云台中还增加绝对位置编码器检测设备，实时监测云台的绝对旋转角度，当云台按照计算得出的角度进行旋转运动时，编码器实时监测云台旋转角度并传递给控制系统，控制系统判断云台是否运动到系统要求的指定位置，如果云台没有运动到系统要求的位置，说明系统追踪过程中追踪角度发生了偏移，系统会计算并收集该部分偏移角度数据以及对应的杆塔信息，在后续进行巡检时，对云台的追踪角度进行补偿。
偏移数据计算方式为：偏移角度数据＝计算得出的云台需旋转角度-编码器反馈的云台绝对位置角度。
系统收集存储的偏移校正数据库信息为线路名称、杆塔编号、偏移角度数据，当系统巡检过程中在偏移矫正数据库中检测到当前巡检杆塔存在偏移校正数据时，会在当前杆塔追踪计算时，将偏移角度数据作为云台追踪角度的补偿数据，解决当前杆塔之前检测时遇到的云台旋转发生的偏移问题，如果偏移校正数据库中当前杆塔存在多条校正数据，那么对所有存储的偏移角度数据求取平均值来作为云台追踪的补偿角度数据。
实施例二
参照图4，本实施例提供了一种配电线路杆塔巡检系统，其具体包括如下模块：
最优巡检任务策略确定模201，其用于根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；
预置补偿点位置计算模块202，其用于基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据；
最佳定位追踪控制模块203，其用于基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；
报警提示输出模块204，其用于根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；
巡检报告获取模块205，其用于基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，包括：
根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；
基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据；
基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；
根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；
基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
2.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，若定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据超过预设检测阈值，则发出报警提示，否则，不发出报警提示。
3.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，当发出报警提示时，向巡检人员发送就地研判命令；当不发出报警提示时，向巡检人员发送巡检命令。
4.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述就地研判结果通过巡检人员下车持检测设备对杆塔进行二次检测获取，以此来确认系统的异常报警是否属实。
5.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构依据配电线路杆塔的地理信息坐标构建而成。
6.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，同一巡检负责人原则为：
将所属于同一巡检负责人的巡检线路进行优先组合巡检。
7.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，巡检线路相近合并原则为：
选择巡检杆塔之间的距离最短的两条巡检线路，作为相近巡检线路，并优先组合巡检。
8.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，每条巡检线路包含配电线路的多级杆塔，每级杆塔包含多个巡检点位。
9.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述车杆三维空间坐标系以配电线路杆塔坐标为原点，以经度、纬度和高度作为x轴、y轴和z轴，巡检车辆位置点作为坐标系中的点构建而成。
10.如权利要求1所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据包括最佳追踪水平旋转角度和最佳追踪俯仰角度。
11.如权利要求10所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述杆塔的最佳追踪水平旋转角度的计算过程包括：
将预置补偿点位置作为车辆实时位置，基于预置补偿点位置和杆塔位置，构建车杆三维空间坐标系；
计算车辆与杆塔之间的距离和车辆实时位置与x轴的垂直距离，基于所述距离计算车辆与杆塔的连线与y轴的夹角；
计算车辆行驶方向与y轴的夹角；
依据车辆所处的象限，计算云台追踪的水平旋转角度。
12.如权利要求11所述的配电线路杆塔巡检方法，其特征在于，所述最佳追踪俯仰角度的计算过程包括：
将预置补偿点位置作为车辆实时位置，基于预置补偿点位置和杆塔位置，构建车杆三维空间坐标系；
计算车辆与杆塔之间的距离，以及杆塔塔头高度与车载巡检设备组件高度之差；
基于所述距离和高度差，在车杆三维空间坐标系内计算云台的俯仰角度。
13.一种配电线路杆塔巡检系统，其特征在于，包括：
最优巡检任务策略确定模块，其用于根据巡检线路-巡检杆塔-杆塔巡检点位的三级星系拓扑结构，基于同一巡检负责人原则及巡检线路相近合并原则，确定最优巡检任务策略；
预置补偿点位置计算模块，其用于基于所述最优巡检任务策略及车杆三维空间坐标系，根据巡检车辆位置所处的象限及预设间隔时间内车辆的行驶距离，计算预置补偿点位置的坐标数据；
最佳定位追踪控制模块，其用于基于所述预置补偿点位置的坐标数据，计算车载云台追踪杆塔的最佳追踪角度数据并转换为控制指令，以控制车载云台始终保持对杆塔的最佳定位追踪；
报警提示输出模块，其用于根据定位追踪杆塔时所获取的杆塔运行数据与预设检测阈值比较结果，确定是否发出报警提示，以向巡检人员发送继续巡检命令或就地研判命令；
巡检报告获取模块，其用于基于所有巡检数据及就地研判结果，得到巡检报告。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-12中任一项所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
15.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-12中任一项所述的配电线路杆塔巡检方法中的步骤。
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