CN204992418U - 一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置，用于电力线路的无人机巡检系统，包括基础数据存储单元、基础数据计算单元、无人机定位单元、主控单元、姿态定位计算单元、云台控制单元、图像采集单元、图像处理单元、图像定位计算单元、图像存储单元、航迹偏离判断单元；本实用新型可以确保无人机在巡线过程中，输电线/杆塔等目标始终处于视野中央，防止巡线过程中存储大量无用信息；可以在巡线过程中判断无人机是否偏离航迹，在偏离时能够及时校正，使得无人机能正常对输电线进行巡检；利用红外和可见光两种载荷，采用红外、可见光图像相结合的缺陷诊断方式，并在巡线结束后辅以人工诊断，大大提高了缺陷诊断的准确率。

Description

一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置

技术领域

本实用新型涉及一种输电线路缺陷自动巡检装置，特别涉及一种能防止巡线过程中存储大量无用信息、提高缺陷诊断准确率的输电线路自动巡检装置。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，高压、大功率、长距离的输电线路已经成为了人们日常生活和国民经济发展重要的能源供给。输电线路经过的地理环境也日趋复杂，容易受到自然等周围环境的影响。传统的输电线路人工巡检耗时长，危险性高，效率低下，有些线路因为地形因素巡检异常困难。无人机的技术发展为输电线的巡检提供了新的平台。无人机巡检不受地形、天气等的影响，可以实现快速巡线，迅速通过红外热像仪、可见光相机等载荷对线路杆塔、金具等原件存在的缺陷进行监测、拍摄、存储。目前的无人机巡线主要有地面控制方式和自动巡线方式两种。如专利CN201010595330—一种无人机巡线实时系统，巡线工作时，地面控制站通过互联网和3G通道控制飞行系统；专利CN201320202215—一种安装在无人机上的视频电力巡线装置，利用电力线的GIS数据自动巡航巡线。地面控制方式受信号传输距离的影响，在复杂地形条件下，无法实现集控操控。自动巡检方式，一般采用GPS/GIS坐标进行导航，如专利CN201320202215。部分自动巡检加入了图像识别定位功能，如专利CN201420747972，但仅在目标或缺陷出现时，根据目标在红外图像中的位置进行调整，而未考虑实际巡线过程中，由于无人机姿态和GPS误差的影响导致的输电线或者杆塔一直处于红外相机的视野范围外，且单一的红外载荷受图像分辨率的影响，无法准确判断缺陷类别。

现有技术存在的缺陷在于：(1)现有的自动巡线方式大都利用线路预存的GPS坐标直接进行导航，但是由于定位误差以及无人机姿态的影响，输电线/杆塔可能并不处于载荷的视野范围内。(2)现有的自动巡线方式，当无人机偏离航迹时，无法重新定位。(3)现有的无人机缺陷巡检，如果采用多种载荷都是由人工对缺陷进行判断，而缺陷的自动判定一般都在一种载荷下进行，受图像质量等影响较大。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种无人机输电线路自动巡检装置，解决无人机自动巡线中输电线的精确定位以及无人机航迹偏离的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置，用于电力线路的无人机巡检系统，所述无人机包括有吊舱；所述自动巡检装置包括基础数据存储单元、基础数据计算单元、无人机定位单元、主控单元、姿态定位计算单元、云台控制单元、图像采集单元、图像处理单元、图像定位计算单元、图像存储单元、航迹偏离判断单元；

所述主控单元分别与所述基础数据存储单元、基础数据计算单元、无人机定位单元、航迹偏离判断单元连接；

所述图像采集单元、图像处理单元、图像定位计算单元顺序连接，所述图像存储单元与所述图像处理单元连接；

所述图像定位计算单元与所述云台控制单元、航迹偏离判断单元分别连接；

所述无人机定位单元分别与所述航迹偏离判断单元、姿态定位计算单元连接；

所述基础数据存储单元、姿态定位计算单元、云台控制单元顺序连接。

进一步地，所述姿态定位计算单元根据所述无人机的姿态、吊舱的位置及姿态、所述基础数据存储单元存储的巡线信息，判断吊舱与输电线路的相互位置关系，并输出相关数据至所述云台控制单元，由所述云台控制单元处理并调整参数。

进一步地，所述图像定位计算单元接收来自所述图像采集单元、图像处理单元所采集到的图像数据，并检测相关输电线路的定位数据，并输出相关数据至所述云台控制单元，由所述云台控制单元处理并调整参数。

进一步地，所述航迹偏离判断单元接收来自所述无人机定位单元、所述图像定位单元的数据信息，根据当前无人机和输电线路或杆塔的GPS坐标、高度信息，判断其偏离程度并结合图像处理单元数据，判断输电线路或杆塔是否处于图像视野范围内，进行航迹偏离判断。

进一步地，所述航迹偏离判断单元接收来自所述无人机定位单元、所述图像定位单元的数据信息，通过所述无人机定位单元调整无人机位置，使其到达航迹规划的GPS坐标、高度，并启动姿态定位计算和图像定位计算单元及云台控制单元，使得所述无人机巡检目标处于视野中央。

进一步地，所述图像采集单元包括红外热像仪和可见光相机，所述红外热像仪和可见光相机分别与所述图像处理单元电连接。

进一步地，所述红外热像仪采集红外图像，用来诊断线路上的发热缺陷。

进一步地，所述可见光相机采集非发热缺陷，并进行缺陷标记，对未能确定的疑似缺陷，在巡线结束后进行人工诊断。

本实用新型的技术方案解决了如下现有技术中的缺陷：

(1)提供姿态定位计算单元，计算当前无人机吊舱是否对准输电线。

(2)提供图像定位计算单元，计算杆塔/输电线是否在当前采集到图像的视野中央。

(3)提供航迹偏离判断单元，判断无人机是否偏离待巡检的输电线/杆塔。

(4)提供图像采集和处理单元，利用红外和可见光两种载荷，人工、自动缺陷诊断相结合的技术。

(5)提供航迹偏离判断单元和航迹偏离校正过程，判断无人机是否偏离规划的航迹，并调整无人机的位置和吊舱姿态，使得巡检目标再次处于视野中央，正常进行巡线。

本实用新型的姿态定位计算和图像定位计算单元可以确保无人机在巡线过程中，输电线/杆塔等目标始终处于视野中央，防止巡线过程中存储大量无用信息；航迹偏离判断单元和航迹校正过程，可以在巡线过程中判断无人机是否偏离航迹，在偏离时能够及时校正，使得无人机能正常对输电线进行巡检；图像采集处理单元利用红外和可见光两种载荷，图像处理单元采用红外、可见光图像相结合的缺陷诊断方式，并在巡线结束后辅以人工诊断，大大提高了缺陷诊断的准确率。

附图说明

图1是本实用新型一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置的连接框图；

图2是本实用新型一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置的图像处理单元工作示意流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

请参阅图1和图2，本实用新型为解决无人机自动巡线中输电线的精确定位以及航迹偏离问题，提供了一种无人机输电线路自动巡检装置。图1表示了无人机输电线路自动巡检装置的连接框图，包括基础数据存储单元，基础数据计算单元，无人机定位单元，主控单元，姿态定位计算单元，云台控制单元，图像采集单元，图像处理单元，图像定位计算单元，图像存储单元、航迹偏离判断单元。

巡检开始前，巡检装置通过无线网络的方式访问电网作业中心，获取当天的巡检计划、杆塔编号和对应线路的GPS、高程信息，并生成当天的巡检任务，开始自动巡线。

基础数据存储单元负责存储本次巡线的航迹等基础信息。

基础数据处理单元负责对无人机进行信息导航计算。

主控单元：控制无人机的飞行速度、高速、航迹，使得无人到达指定位置和高度。

云台控制单元：云台安装在无人机脚架上，摄像机置于云台上，通过姿态定位计算单元和图像定位计算单元计算云台控制的参数，从而使云台水平、垂直运动，带动相机的运动。

姿态定位计算单元：根据当前无人机的GPS坐标，高程信息，姿态信息，吊舱的位置，存储的线路、杆塔的位置信息，由姿态定位计算单元计算吊舱是否对准输电线或者杆塔，如果没有对准，则由其计算云台的控制参数。

图像采集单元：负责对搭载的红外热像仪、可见光相机图像进行采集。

图像处理单元：图像处理单元利用可见过照片中的形状纹理特征求取输电线/杆塔的位置；图像处理单元利用红外图像求取发热点，并判断其是否是绝缘子、跳线联板、接续管等电力元件发热缺陷，如果判定是缺陷，则进行标记；同时图像处理单元利用可见光图片诊断是否发生输电线断股、绝缘子自爆等不发热缺陷，如果判定是缺陷则进行标记；对于难以判断或定位的疑似缺陷，在巡线结束后交由地面巡线人员进行诊断。

图像定位计算单元：图像定位计算单元负责对杆塔、输电线的位置进行判断，如果不处于图像中央，则根据当前吊舱的姿态和目标在图像中的位置，计算云台的控制参数。

图像存储单元：存储巡线过程中的红外、可见光图像、缺陷标记、疑似缺陷标记。航迹偏离判断单元：航迹偏离判断单元，主要是通过检测当前无人机的GPS坐标、高度信息和存储的航迹信息的差异，并结合图像处理单元判断当前图像中是否存在输电线/杆塔等电力目标，如果上述差异过大且电力目标并不在图像中，则进行航迹校正过程。

航迹偏离判断单元：校正航线，首先根据GPS、高度信息对无人机进行导航使其到达巡线指定位置，再次启动姿态定位计算和图像定位计算单元计算云台的调整参数，对吊舱姿态进行调整，确保吊舱对准输电线/杆塔，并使其处于图像中央。

本实用新型的姿态定位计算和图像定位计算单元可以确保无人机在巡线过程中，输电线/杆塔等目标始终处于视野中央，防止巡线过程中存储大量无用信息；航迹偏离判断单元和航迹校正过程，可以在巡线过程中判断无人机是否偏离航迹，在偏离时能够及时校正，使得无人机能正常对输电线进行巡检；图像采集处理单元利用红外和可见光两种载荷，图像处理单元采用红外、可见光图像相结合的缺陷诊断方式，并在巡线结束后辅以人工诊断，大大提高了缺陷诊断的准确率。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (2)

1.一种无人机输电线路缺陷自动巡检装置，用于电力线路的无人机巡检系统，所述无人机包括有吊舱；其特征在于，所述自动巡检装置包括基础数据存储单元、基础数据计算单元、无人机定位单元、主控单元、姿态定位计算单元、云台控制单元、图像采集单元、图像处理单元、图像定位计算单元、图像存储单元、航迹偏离判断单元；

所述主控单元分别与所述基础数据存储单元、基础数据计算单元、无人机定位单元、航迹偏离判断单元连接；

所述图像采集单元、图像处理单元、图像定位计算单元顺序连接，所述图像存储单元与所述图像处理单元连接；

所述图像定位计算单元与所述云台控制单元、航迹偏离判断单元分别连接；

所述无人机定位单元分别与所述航迹偏离判断单元、姿态定位计算单元连接；

所述基础数据存储单元、姿态定位计算单元、云台控制单元顺序连接。

2.根据权利要求1所述的无人机输电线路缺陷自动巡检装置，其特征在于，所述图像采集单元包括红外热像仪和可见光相机，所述红外热像仪和可见光相机分别与所述图像处理单元电连接。