CN116202500A - 输电塔架桩基设计点位定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电塔架桩基设计点位定位装置及方法，属于电力勘测技术领域。输电塔架桩基设计点位定位装置包括安装架、吊绳、重锤支架、棱镜组件、激光发射器和挡风罩。定位方法包括以下步骤：A、准备搭载上述定位装置的无人机，并将重锤支架和棱镜组件调平；B、架设并调试全站仪；C、操作无人机飞行至选取的输电塔架桩基设计点位附近；D、调整无人机的角度，使全站仪能够对准棱镜组件，并根据全站仪反馈的结果，调整无人机的位置，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上；E、寻找激光发射器照射在地面的激光点，并进行标记，即确定了输电塔架桩基设计点位的位置。本发明可以避过多数的遮挡物，实现直接放样勘测。

Description

输电塔架桩基设计点位定位装置及方法

技术领域

本发明属于电力勘测技术领域，更具体地说，是涉及一种输电塔架桩基设计点位定位装置及方法。

背景技术

在电力规划设计中，需要设计较多的输电塔架桩基，而桩基的设计点位是根据现场的地理条件确定的，为了保证输电塔架桩基设计点位的合理性，需要在现场进行勘测判断，现场勘测时一般是通过人工观测和全站仪放样结合的方式进行的，即通过全站仪与对中杆配合进行坐标放样，从而确定精确的桩基设计点位，再在设计点位附近通过人工观测的方式确定是否存在不利于输电线路布设的因素，从而辅助验证输电塔架桩基设计点位的合理性。

但是由于输电塔架布设的位置一般环境比较复杂，经常存在建筑物、树木、山石等比较高的遮挡物，而在放样时，控制点经常受到这些遮挡物阻挡，不能通视；目前采用的方式多是采用一个或多个辅助点进行多次放样，这样的方式操作比较复杂，且容易产生累积误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电塔架桩基设计点位定位装置及方法，以解决现有技术中存在的放样时控制点经常受到阻挡而不能通视时，操作复杂且容易产生累积误差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种输电塔架桩基设计点位定位装置，包括安装架、吊绳、重锤支架、棱镜组件、激光发射器和挡风罩，安装架用于与无人机连接，并避让无人机上的摄像组件设置；吊绳与安装架连接；重锤支架与吊绳连接，以通过吊绳悬吊在安装架上；棱镜组件设在重锤支架上；激光发射器设在重锤支架下端，且激光发射端向下；挡风罩为透明结构，并与安装架连接，且罩设在重锤支架外部。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，输电塔架桩基设计点位定位装置还包括滑轮组件，滑轮组件设在重锤支架上，吊绳绕过滑轮组件，且两端分别与安装架上不同的点位连接。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，重锤支架包括托板、连杆、水平气泡和若干调平组件，托板中部设有通孔，棱镜组件设在托板或连杆上，且能够通过通孔向下透视；连杆与托板连接，且向上跨过棱镜组件并与滑轮组件连接，激光发射器设在托板下部，水平气泡设在托板上，若干调平组件分别设在托板周围，以对托板进行调平。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，调平组件包括与托板边缘连接的螺杆和与螺杆配合的配重螺栓，螺杆平行于托板所在的平面。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，激光发射器为至少两个，且均匀地环设在通孔的周围。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，重锤支架下部还设有激光测距仪。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，输电塔架桩基设计点位定位装置还包括彩弹投射机构，彩弹投射机构设在挡风罩或安装架上，且设有用于进行彩弹投射的启动组件，启动组件用于与无人机连接，以通过无人机的控制进行彩弹投射。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，安装架通过减震模块与无人机连接，减震模块包括弹性胶壳、非牛顿流体和填充颗粒，非牛顿流体和填充颗粒填充在弹性胶壳内，且非牛顿流体填满，填充颗粒留有余量，弹性胶壳两端分别与安装架和无人机连接。

为实现上述目的，本发明又采用的技术方案是：提供一种输电塔架桩基设计点位定位方法，包括以下步骤：

A、准备搭载上述的输电塔架桩基设计点位定位装置的无人机，并将重锤支架和棱镜组件调平；

B、架设并调试全站仪；

C、操作无人机飞行至选取的输电塔架桩基设计点位附近；

D、调整无人机的角度，使全站仪能够对准棱镜组件，并根据全站仪反馈的结果，调整无人机的位置，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上；

E、寻找激光发射器照射在地面的激光点，并进行标记，即确定了输电塔架桩基设计点位的位置。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，还包括以下步骤：

F、通过全站仪与棱镜组件的配合，将无人机上升至输电塔架的设计高度，并利用无人机上搭载的摄像组件拍摄输电线路路径的图像。

结合上述技术方案，在一种可能的实现方式中，还包括以下步骤：

G、构建输电线路的路径模型，并从路径模型中选取若干勘测点，对若干勘测点按照A-F的步骤逐一进行放样和勘测。

本发明提供的输电塔架桩基设计点位定位装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过设置透明的挡风罩能够避免外部风力对重锤支架的影响，且不影响全站仪的视线和激光发射器发射的激光，再通过安装架、吊绳和重锤支架的配合，能够安装在无人机上，并利用无人机调整位置，并能保持重锤支架在重力的作用下自然下垂，使得重锤支架在调平后，棱镜组件就能处于合适的角度，并且保持激光发射器能够竖直向下发射激光；当使用全站仪配合棱镜组件并调整无人机的位置的方式，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上方后，通过激光发射器发射的激光，照射在对应的地面上形成激光点，就可以确定输电塔架桩基设计点位了；由于无人机的高度可以自由调节，因此就可以避过多数的遮挡物，使得全站仪与棱镜组件能够直接对准，实现直接放样勘测，同时由于无人机可以无线控制，并自己飞行和悬停，使得整个放样操作在理论上可以单人完成，没有传统放样时必须多人配合操作的限制，另外这种装置也可以广泛应用与电力施工等其他工程阶段或领域。

本发明提供的输电塔架桩基设计点位定位方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过搭载上述的输电塔架桩基设计点位定位装置的无人机，可以避过多数的遮挡物，使得全站仪与棱镜组件能够直接对准，实现直接放样勘测，同时由于无人机可以无线控制，并自己飞行和悬停，使得整个放样操作在理论上可以单人完成，没有传统放样时必须多人配合操作的限制，另外这种装置也可以广泛应用与电力施工等其他工程阶段或领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的输电塔架桩基设计点位定位方法的勘测过程示意图；

图2为本发明实施例提供的输电塔架桩基设计点位定位装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记如下：

10、安装架；20、吊绳；

31、托板；32、连杆；33、水平气泡；34、调平组件；35、激光测距仪；

40、棱镜组件；50、激光发射器；60、挡风罩；

70、滑轮组件；80、彩弹投射机构；90、减震模块；

100、无人机；110、摄像组件；200、全站仪；300、遮挡物；400、激光。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要进一步说明的是，本发明的附图和实施方式主要对本发明的构思进行描述说明，在该构思的基础上，一些连接关系、位置关系、动力机构、供电系统、液压系统及控制系统等的具体形式和设置可能并未没有描述完全，但是在本领域技术人员理解本发明的构思的前提下，本领域技术人员可以采用熟知的方式对上述的具体形式和设置予以实现。

当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本发明提供的输电塔架桩基设计点位定位装置及方法进行说明。

如图1和图2所示，本发明第一实施方式提供了一种输电塔架桩基设计点位定位装置，包括安装架10、吊绳20、重锤支架、棱镜组件40、激光发射器50和挡风罩60，安装架10用于与无人机100连接，并避让无人机100上的摄像组件设置；吊绳20与安装架10连接；重锤支架与吊绳20连接，以通过吊绳20悬吊在安装架10上；棱镜组件40设在重锤支架上；激光发射器50设在重锤支架下端，且激光发射端向下；挡风罩60为透明结构，并与安装架10连接，且罩设在重锤支架外部，以避免风力对重锤支架的影响。

本实施方式提供的输电塔架桩基设计点位定位装置的使用方法参见下文的第二实施方式。

本实施例提供的输电塔架桩基设计点位定位装置，与现有技术相比，通过设置透明的挡风罩60能够避免外部风力对重锤支架的影响，且不影响全站仪的视线和激光发射器50发射的激光，再通过安装架10、吊绳20和重锤支架的配合，能够安装在无人机上，并利用无人机调整位置，并能保持重锤支架在重力的作用下自然下垂，使得重锤支架在调平后，棱镜组件40就能处于合适的角度，并且保持激光发射器50能够竖直向下发射激光；当使用全站仪配合棱镜组件40并调整无人机的位置的方式，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上方后，通过激光发射器50发射的激光，照射在对应的地面上形成激光点，就可以确定输电塔架桩基设计点位了；由于无人机的高度可以自由调节，因此就可以避过多数的遮挡物，使得全站仪与棱镜组件40能够直接对准，实现直接放样勘测，同时由于无人机可以无线控制，并自己飞行和悬停，使得整个放样操作在理论上可以单人完成，没有传统放样时必须多人配合操作的限制，另外这种装置也可以广泛应用与电力施工等其他工程阶段或领域。

如图2所示，本发明在第一实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下：

输电塔架桩基设计点位定位装置还包括滑轮组件70，滑轮组件70设在重锤支架上，吊绳20绕过滑轮组件70，且两端分别与安装架10上不同的点位连接。

这样的结构能使得吊绳20变为两条并列设置的线，在不影响重锤支架自然下垂的同时，能够降低重锤支架的自转，能够防止重锤支架在无人机100的飞行过程中发生过多转动，导致全站仪无法对准棱镜组件40。

具体地，重锤支架包括托板31、连杆32、水平气泡33和若干调平组件34，托板31中部设有通孔，棱镜组件40设在托板31或连杆32上，且能够通过通孔向下透视；连杆32与托板31连接，且向上跨过棱镜组件40并与滑轮组件70连接，激光发射器50设在托板31下部，水平气泡33设在托板31上，若干调平组件34分别设在托板31周围，以对托板31进行调平。

在使用前，将重锤支架通过吊绳20悬挂在安装架10上，之后通过观察水平气泡33并调节不同的调平组件34进行调平，以保持棱镜组件40在工作时的有效性。

具体地，调平组件34包括与托板31边缘连接的螺杆和与螺杆配合的配重螺栓，螺杆平行于托板31所在的平面。

在调平时，通过调节配重螺栓的位置就可以调整重锤支架整体的重心，从而实现调平。

具体地，激光发射器50为至少两个，且均匀地环设在通孔的周围，以避免遮挡通孔，并且便于定位中心点。当激光发射器50为设在通孔两侧的两个时，照射在地面上的两个激光点位的中点即为定位中心点，当激光发射器50为设在通孔周围的三个时，照射在地面上的三个激光点位构成的三角形的中点即为定位中心点。激光发射器50可以内置电源，也可以连接无人机的电源，还可以在重锤支架上设置电源，以对激光发射器50供电。

进一步地，重锤支架下部还设有激光测距仪，以测量无人机到地面的距离，从而可以较为精确地判断输电塔架桩基设计点位的高程。

进一步地，输电塔架桩基设计点位定位装置还包括彩弹投射机构80，彩弹投射机构80设在挡风罩60或安装架10上，且设有用于进行彩弹投射的启动组件，启动组件用于与无人机100连接，以通过无人机100的动作臂等组件控制进行彩弹投射。

在使用时，通过全站仪大概确定无人机的位置准确后，操作无人机通过彩弹投射机构80向下投射彩弹，彩弹撞击地面后破裂，内部的彩色颜料溢出，留下标记，可以大概确定桩基设计点位，能方便地面人员确定大概位置，以便更快地找到激光标记点，进行标记。在投射彩弹后，可以进一步利用全站仪与无人机的配合，精确地确定桩基设计点位。

进一步地，安装架10通过减震模块90与无人机100连接，减震模块90包括弹性胶壳、非牛顿流体和填充颗粒，非牛顿流体和填充颗粒填充在弹性胶壳内，且非牛顿流体填满，填充颗粒留有余量，弹性胶壳两端分别与安装架10和无人机100连接。

在装配时，减震模块通过紧固件连接或粘接等方式分别与安装架10和无人机100连接固定。在减震连接模块两侧存在振动时，弹性胶壳利用其自身弹性和非牛顿流体的内压能够起到缓冲作用，而其中的非牛顿流体和填充颗粒能够在振动时起到较强的吸能作用，极大地削减振动能量的传递，在振动较大时填充颗粒受到冲击后会在非牛顿流体中运动，通过与非牛顿流体的摩擦将动能转化为热能，而且填充颗粒的运动较为剧烈，就会导致周边的非牛顿流体硬化，直接吸收动能，起到更强的消能作用，进而降低无人机自身的振动，并降低从无人机向安装架10传递的振动，使得输电塔架桩基设计点位定位装置能够较少地受到无人机飞行振动的影响。

本发明第一实施方式提供了一种输电塔架桩基设计点位定位方法，包括以下步骤：

A、准备搭载上述的输电塔架桩基设计点位定位装置的无人机，并将重锤支架和棱镜组件40调平；

B、架设并调试全站仪；

C、操作无人机飞行至选取的输电塔架桩基设计点位附近；

D、调整无人机的角度，使全站仪能够对准棱镜组件40，并根据全站仪反馈的结果，调整无人机的位置，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上；

E、寻找激光发射器50照射在地面的激光点，并进行标记，即确定了输电塔架桩基设计点位的位置。

本实施例提供的输电塔架桩基设计点位定位方法，与现有技术相比，通过搭载上述的输电塔架桩基设计点位定位装置的无人机，可以避过多数的遮挡物，使得全站仪与棱镜组件40能够直接对准，实现直接放样勘测，同时由于无人机可以无线控制，并自己飞行和悬停，使得整个放样操作在理论上可以单人完成，没有传统放样时必须多人配合操作的限制，另外这种装置也可以广泛应用与电力施工等其他工程阶段或领域。

本发明在第二实施方式基础上又提供的一种具体实施方式如下，还包括以下步骤：

F、通过全站仪与棱镜组件40的配合，将无人机上升至输电塔架的设计高度，并利用无人机上搭载的摄像组件拍摄输电线路路径的图像，以判断输电线路路径中及输电塔架周围是否具有建筑物、山石等阻挡物或树木等未来遮挡的可能，进而判断输电塔架桩基设计点位是否合理，若存在阻挡物或未来遮挡的可能，则需要及时采取消除阻挡物或更改设计点位等方式进行处理。

G、构建输电线路的路径模型，并从路径模型中选取若干勘测点，对若干勘测点按照A-F的步骤逐一进行放样和勘测，以便更为精确地获得输电线路上的情况，以判断输电线路和输电塔架的设计是否合理，如果不合理，则需要及时采取消除阻挡物或更改设计点位等方式进行处理。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

Claims (10)

1.一种输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于，包括：

安装架（10），用于与无人机（100）连接，并避让所述无人机（100）上的摄像组件设置；

吊绳（20），与所述安装架（10）连接；

重锤支架，与所述吊绳（20）连接，以通过所述吊绳（20）悬吊在所述安装架（10）上；

棱镜组件（40），设在所述重锤支架上；

激光发射器（50），设在所述重锤支架下端，且激光发射端向下；

挡风罩（60），为透明结构，并与所述安装架（10）连接，且罩设在所述重锤支架外部。

2.如权利要求1所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述输电塔架桩基设计点位定位装置还包括滑轮组件（70），所述滑轮组件（70）设在所述重锤支架上，所述吊绳（20）绕过所述滑轮组件（70），且两端分别与所述安装架（10）上不同的点位连接。

3.如权利要求2所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述重锤支架包括托板（31）、连杆（32）、水平气泡（33）和若干调平组件（34），所述托板（31）中部设有通孔，所述棱镜组件（40）设在所述托板（31）或所述连杆（32）上，且能够通过所述通孔向下透视；所述连杆（32）与所述托板（31）连接，且向上跨过所述棱镜组件（40）并与所述滑轮组件（70）连接，所述激光发射器（50）设在所述托板（31）下部，所述水平气泡（33）设在所述托板（31）上，若干所述调平组件（34）分别设在所述托板（31）周围，以对托板（31）进行调平。

4.如权利要求3所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述调平组件（34）包括与所述托板（31）边缘连接的螺杆和与所述螺杆配合的配重螺栓，所述螺杆平行于所述托板（31）所在的平面；所述激光发射器（50）为至少两个，且均匀地环设在所述通孔的周围。

5.如权利要求1所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述重锤支架下部还设有激光测距仪。

6.如权利要求1所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述输电塔架桩基设计点位定位装置还包括彩弹投射机构（80），所述彩弹投射机构（80）设在所述挡风罩（60）或安装架（10）上，且设有用于进行彩弹投射的启动组件，所述启动组件用于与无人机（100）连接，以通过无人机（100）的控制进行彩弹投射。

7.如权利要求1所述的输电塔架桩基设计点位定位装置，其特征在于：所述安装架（10）通过减震模块（90）与无人机（100）连接，所述减震模块（90）包括弹性胶壳、非牛顿流体和填充颗粒，非牛顿流体和填充颗粒填充在弹性胶壳内，且非牛顿流体填满，填充颗粒留有余量，所述弹性胶壳两端分别与安装架（10）和所述无人机（100）连接。

8.一种输电塔架桩基设计点位定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、准备搭载如权利要求1-7任一项所述的输电塔架桩基设计点位定位装置的无人机，并将重锤支架和棱镜组件（40）调平；

B、架设并调试全站仪；

C、操作无人机飞行至选取的输电塔架桩基设计点位附近；

D、调整无人机的角度，使全站仪能够对准棱镜组件（40），并根据全站仪反馈的结果，调整无人机的位置，使无人机悬停在输电塔架桩基设计点位上；

E、寻找激光发射器（50）照射在地面的激光点，并进行标记，即确定了输电塔架桩基设计点位的位置。

9.如权利要求8所述的输电塔架桩基设计点位定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：

F、通过全站仪与棱镜组件（40）的配合，将无人机上升至输电塔架的设计高度，并利用无人机上搭载的摄像组件拍摄输电线路路径的图像。

10.如权利要求9所述的输电塔架桩基设计点位定位方法，其特征在于，还包括以下步骤：

G、构建输电线路的路径模型，并从路径模型中选取若干勘测点，对若干勘测点按照A-F的步骤逐一进行放样和勘测。

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