CN215639285U - 高压杆塔线路的弧垂测量装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种高压杆塔线路的弧垂测量装置，属于远距离监测技术领域。该高压杆塔线路的弧垂测量装置包括固定架、三轴角度传感器和至少两个摄像装置，所述至少两个摄像装置位于所述固定架的一侧，所述三轴角度传感器位于所述固定架上；其中，所述至少两个摄像装置用于获取所述高压杆塔线路的图像信息；所述三轴角度传感器用于检测所获取的图像的角度信息；以及根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。本实用新型实施例能够快速精准的判断高压杆塔线路的弧垂最低点并对其进行测量，进一步计算弧垂的距离。

Description

高压杆塔线路的弧垂测量装置和系统

技术领域

本实用新型涉及远距离监测技术领域，具体地涉及一种高压杆塔线路的弧垂测量装置和系统。

背景技术

高压杆塔在基建施工时，需要遵照行业标准进行线路施工，高压线路的弧垂需要控制在一定范围内，即弧垂不可过高或过低，因此在施工过程和竣工验收时经常需要对弧垂和线路最低点对地距离进行检测。

目前，普遍采用全站仪对线路最低点对地的距离进行检测，全站仪具有较高的精度，但是操作过于复杂，需要多人配合。具体体现在：一方面全站仪一般需要操作人员肉眼判断线路最低点，在地貌地面不平整的情况下，例如杆塔跨过小河或者杆塔在山丘上时，人眼极易误判最低点，影响测量结果；另一方面全站仪操作过程复杂，每次测量时间较长，且需要放置棱镜，在线路检测时操作极其不便。

发明内容

本实用新型实施例的目的是提供一种高压杆塔线路的弧垂测量装置，该弧垂测量装置用于解决现有的检测设备操作复杂，需要多人配合的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种高压杆塔线路的弧垂测量装置，该高压杆塔线路的弧垂测量装置包括固定架、三轴角度传感器和至少两个摄像装置，所述至少两个摄像装置位于所述固定架的一侧，所述三轴角度传感器位于所述固定架上；其中，所述至少两个摄像装置用于获取所述高压杆塔线路的图像信息；所述三轴角度传感器用于检测所获取的图像的角度信息；以及根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置还包括底座，所述固定架通过连接杆与所述底座相连。

优选的，所述底座为旋转底座，用于通过调整所述固定架的位置以调整两个所述摄像装置和所述三轴角度传感器的位置。

优选的，所述至少两个摄像装置为规格相同的两个长焦摄像头，且所述两个长焦摄像头位于所述固定架的同一侧的两端。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置还包括激光测距模组，位于所述固定架上，用于通过监测所述高压杆塔线路最低点和最高点的激光的往返时间，计算得到所述高压杆塔线路的弧垂值。

优选的，所述激光测距模组包括激光发射器和激光接收器，其中，所述激光发射器用于发射激光至目标点，所述激光接收器用于感应反射回来的激光。

本实用新型实施例还提供一种高压杆塔线路的弧垂测量系统，该高压杆塔线路的弧垂测量系统包括：上述的高压杆塔线路的弧垂测量装置；以及控制模块，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置，以测量所述高压杆塔线路的最低点。

优选的，所述控制模块包括：接口模块，用于接收所述高压杆塔线路的弧垂测量装置的两个所述摄像装置获取的所述高压杆塔线路的图像信息和其三轴角度传感器检测所获取的图像的角度信息；以及处理器模块，电性连接所述接口模块，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置对所述高压杆塔线路进行测量，并根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括显示模块，电性连接所述处理器模块，所述处理器模块还用于根据所述图像信息和所述角度信息抽象出该高压杆塔线路每个点的三维坐标对应的数据，形成该高压杆塔线路对应的三维轮廓，所述显示模块用于显示该三维轮廓。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括外壳，用于封装所述高压杆塔线路的弧垂测量装置的固定架、两个摄像装置、三轴角度传感器和所述控制模块。

通过上述技术方案，本实用新型实施例能够快速精准的判断高压杆塔线路的弧垂最低点并对其进行测量，进一步计算弧垂的距离。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型第一实施例提供的高压杆塔线路的弧垂测量装置的结构示意图；

图2是图1所示的弧垂测量装置的背面的结构示意图；

图3是摄像装置的结构示意图；

图4a为弧垂测量装置对高压杆塔线路进行测量时抽象的平面坐标示意图；

图4b为图4a以两个摄像装置为视角的平面坐标示意图；

图5为该弧垂测量装置得到该高压杆塔线路的最低点的原理示意图；以及

图6是本实用新型第二实施例提供的高压杆塔线路的弧垂测量系统的结构示意图。

附图标记说明

10固定架 11两个摄像装置

12三轴角度传感器 20激光测距模组

21激光发射器 100高压杆塔线路的弧垂测量装置

200控制模块 210处理器模块

220接口模块 300显示模块

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型第一实施例提供的高压杆塔线路的弧垂测量装置的结构示意图，请参考图1，该高压杆塔线路的弧垂测量装置包括固定架10、三轴角度传感器12和至少两个摄像装置11，所述至少两个摄像装置11位于所述固定架10的一侧，所述三轴角度传感器12位于所述固定架上；其中，所述至少两个摄像装置11用于获取所述高压杆塔线路的图像信息；所述三轴角度传感器12用于检测所获取的图像的角度信息；以及根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

本实用新型第一是实施例优选包括两个摄像装置11，以使弧垂测量装置的设计和组成最简单，以下的示例多以两个摄像装置11为例描述本实用新型实施例的实现过程，但本实用新型实施例的摄像装置11可以超过两个，以同时获取多组测量数据，使测量结果更准确。

优选的，所述至少两个摄像装置11为规格相同的两个长焦摄像头，且所述两个长焦摄像头位于所述固定架10的同一侧的两端。

举例说明，图2是图1所示的弧垂测量装置的背面的结构示意图，两个长焦摄像头可以如图3所述的结构，图2示出了两个长焦摄像头的安装位置和固定方式。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置还包括底座，所述固定架通过连接杆与所述底座相连。

其中，底座用于在测量地点固定该弧垂测量装置；连接杆与固定架10端的连接为可调节连接，即固定架10可以以连接点为中心旋转，以使固定架10两端(的两个摄像装置11)呈水平或高低放置；且该连接杆优选为可调节连接杆，可以通过调整其长度调整固定架10的高度。

进一步地，所述底座为旋转底座，用于通过调整所述固定架10的位置以调整两个所述摄像装置11和所述三轴角度传感器12的位置。可以使固定架10面向被测高压杆塔线路。

本实用新型第一是实施例优选通过以下步骤S110-S130对高压杆塔线路的弧垂进行测量：

步骤S110：通过两个摄像装置11(例如长焦摄像头)同时拍取待测高压杆塔线路的图像信息(即图片)，通过图像算法提取特征点，特征点可以是摄像装置拍摄的在输电线路上拍摄的某一位置点，例如导线弧度的最低点，以特征点为目标点计算目标点的像素差。

图4a为弧垂测量装置对高压杆塔线路进行测量时抽象的平面坐标示意图，图4b为以两个摄像装置为视角的平面坐标示意图。请参考图4a和图4b，两个摄像装置11用左摄像装置和右摄像装置表示，且两个摄像装置之间的距离为基线b，以基线方向为X轴建立空间直角坐标系。该高压杆塔线路的同一目标点在对应的两张图片的像素位置差为视差d，可以通过公式d＝X_l-X_r得到，X_l、X_r为目标点在两张图片的坐标位置。

步骤S120：计算目标点的深度值，即目标点距离基线的垂直距离。

请参考图4a和图4b，根据下式的相似三角形定律：

对式(1)解方程得到下式：

即，

根据式(3)则可得到目标点的深度值z，其中b为基线距离，f为摄像装置焦距，d为两个摄像装置对同一目标点的视差。

其中，坐标方向为：在摄像机与目标点形成的平面上，垂直于导线的方向为X轴，平面中沿着导线方向为Y轴，垂直于摄像机与目标点形成的平面轴向为Z轴。

步骤S130：得到该高压杆塔线路的最低点。

三轴角度传感器12能够实时获取X、Y、Z三个轴的转角和转速，通过三轴角度传感器12可以得到所获取的图像的角度信息，请参考图5，该三轴角度传感器12可以获取该弧垂测量装置的仰角θ。进一步地，以基线中心为原点建立空间坐标系，则该高压杆塔线路的图像中任意一点的空间坐标为(Z_mncos(β+θ)，Z_mnsinα，Z_mnsin(β+θ))，其中，m为横向偏移的像素点数，n为纵向偏移的像素点数(横向可以为垂直于导线的方向，纵向可以为输电导线的顺线方向)，α为横向偏移m像素点的角度，β为纵向偏移n像素点的角度，α和β为该摄像装置11的摄像头的本征值。

其中，坐标方向为：角度传感器与目标点形成的平面上，沿着导线方向为X轴，垂直于导线方向为Y轴，垂直于度传感器与目标点形成的平面轴向为Z轴。

优选的，可以通过比较该高压杆塔线路的图像上每个点(或特征点)对应的Z_mnsin(β+θ)，确定Z_mnsin(β+θ)最小的m和n对应的点为该高压杆塔线路的最低点。

可选的，还可以根据该高压杆塔线路的每个点的上述三维坐标建立空间三维成像，可以可视化看到该高压杆塔线路的三维轮廓，快速确定该高压杆塔线路的最低点。

优选的，本实用新型第一实施例提供的弧垂测量装置还可以包括激光测距模组20，位于所述固定架10上，用于通过监测所述高压杆塔线路最低点和最高点的激光的往返时间，计算得到所述高压杆塔线路的弧垂值。

所述激光测距模组20可以包括激光发射器21和激光接收器，其中，所述激光发射器21用于发射激光至目标点，所述激光接收器用于感应反射回来的激光。

激光测距模组20优选为红外线激光测距模组，由于红外线包括一部分不可见的近红外光线和一部分可见的红光，便于人肉眼判断探测点。

在上述步骤S130之后还可以进行步骤S140：计算该高压杆塔线路的弧垂值。

请参考图5，在得到该高压杆塔线路的最低点之后，调整旋转底座，以使激光测距模组20对准该高压杆塔线路的最低点，进行激光曝光，优选红外曝光；通过测量激光光线的往返时间t₁获取该高压杆塔线路最低点与该弧垂测量装置的距离l₁＝1/2ct₁，该高压杆塔线路最低点与该弧垂测量装置的垂直距离为

其中c为光速。

再调整旋转底座，以使激光测距模组20对准该高压杆塔线路的最高点，通过测量激光光线的往返时间t₂获取该高压杆塔线路最低点与该弧垂测量装置的距离l₂＝1/2ct₂，该高压杆塔线路最低点与该弧垂测量装置的垂直距离为

则该该高压杆塔线路的弧垂值ΔL＝L₂-L₁。

综上，本实用新型第一实施例提供的高压杆塔线路的弧垂测量装置，操作简单，可以通过该弧垂测量装置迅速建模获取高压杆塔线路的最低点，进一步通过激光测距组精确的得到高压杆塔线路的弧垂值。

图6是本实用新型第二实施例提供的高压杆塔线路的弧垂测量系统的结构示意图，请参考图6，该高压杆塔线路的弧垂测量系统包括：上述的高压杆塔线路的弧垂测量装置100；以及控制模块200，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置100，以测量所述高压杆塔线路的最低点。

控制模块200优选设置在高压杆塔线路的弧垂测量装置100的固定架上，以准确接收高压杆塔线路的弧垂测量装置100获取的测量数据。

优选的，所述控制模块200包括：接口模块220，用于接收所述高压杆塔线路的弧垂测量装置100的两个所述摄像装置获取的所述高压杆塔线路的图像信息和其三轴角度传感器检测所获取的图像的角度信息；以及处理器模块210，电性连接所述接口模块220，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置100对所述高压杆塔线路进行测量，并根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

优选的处理器模块210为处理器电路板，配置有计算处理模块，能够进行数据处理和计算。

优选的接口模块220为串口接口，其为能够高速传输数据的数据接口，其可以与处理器模块210相连，还可以与外设电气设备，例如计算机相连，以实现远程控制高压杆塔线路的弧垂测量系统。

本实用新型第二实施例提供的弧垂测量系统优选的内部结构为：处理器模块210，例如是处理器电路板通过排线与高压杆塔线路的弧垂测量装置100的两个摄像装置、激光测距模组和三轴角度传感器相连，以能够及时准确地获取两个摄像装置、激光测距模组和三轴角度传感器的测量数据并进行数据处理；再有，该处理器电路板与串口接口相连，能够通过串口接口与外设电气设备相连并进行数据传输与处理。

本实用新型第二实施例的弧垂测量过程可以参考第一实施例步骤S110-S130的过程，此处不再赘述。

优选的，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括显示模块300，电性连接所述处理器模块210，所述处理器模块210还用于根据所述图像信息和所述角度信息抽象出该高压杆塔线路每个点的三维坐标对应的数据，形成该高压杆塔线路对应的三维轮廓，所述显示模块300用于显示该三维轮廓。该显示模块300可以为远程计算机的显示器。

进一步地，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括外壳，用于封装所述高压杆塔线路的弧垂测量装置100的固定架、两个摄像装置、三轴角度传感器和所述控制模块200。以对该弧垂测量系统进行保护和固定其内部结构。

本实用新型第二实施例与第一实施例具有类似的技术特征，因此第二实施例可以实现第一实施例的技术效果，通过第二实施例还能够自动化的高压杆塔线路的弧垂测量，且远程监控该测量过程。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置包括固定架、三轴角度传感器和至少两个摄像装置，所述至少两个摄像装置位于所述固定架的一侧，所述三轴角度传感器位于所述固定架上；

其中，所述至少两个摄像装置用于获取所述高压杆塔线路的图像信息；

所述三轴角度传感器用于检测所获取的图像的角度信息；以及

根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

2.根据权利要求1所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置还包括底座，所述固定架通过连接杆与所述底座相连。

3.根据权利要求2所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述底座为旋转底座，用于通过调整所述固定架的位置以调整两个所述摄像装置和所述三轴角度传感器的位置。

4.根据权利要求1所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述至少两个摄像装置为规格相同的两个长焦摄像头，且所述两个长焦摄像头位于所述固定架的同一侧的两端。

5.根据权利要求1所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量装置还包括激光测距模组，位于所述固定架上，用于通过监测所述高压杆塔线路最低点和最高点的激光的往返时间，计算得到所述高压杆塔线路的弧垂值。

6.根据权利要求5所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置，其特征在于，所述激光测距模组包括激光发射器和激光接收器，

其中，所述激光发射器用于发射激光至目标点，所述激光接收器用于感应反射回来的激光。

7.一种高压杆塔线路的弧垂测量系统，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统包括：

权利要求1-6中任意一项所述的高压杆塔线路的弧垂测量装置；以及

控制模块，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置，以测量所述高压杆塔线路的最低点。

8.根据权利要求7所述的高压杆塔线路的弧垂测量系统，其特征在于，所述控制模块包括：

接口模块，用于接收所述高压杆塔线路的弧垂测量装置的两个所述摄像装置获取的所述高压杆塔线路的图像信息和其三轴角度传感器检测所获取的图像的角度信息；以及

处理器模块，电性连接所述接口模块，用于控制所述高压杆塔线路的弧垂测量装置对所述高压杆塔线路进行测量，并根据所述图像信息和所述角度信息得到所述高压杆塔线路的最低点。

9.根据权利要求8所述的高压杆塔线路的弧垂测量系统，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括显示模块，电性连接所述处理器模块，

所述处理器模块还用于根据所述图像信息和所述角度信息抽象出该高压杆塔线路每个点的三维坐标对应的数据，形成该高压杆塔线路对应的三维轮廓，所述显示模块用于显示该三维轮廓。

10.根据权利要求7所述的高压杆塔线路的弧垂测量系统，其特征在于，所述高压杆塔线路的弧垂测量系统还包括外壳，用于封装所述高压杆塔线路的弧垂测量装置的固定架、两个摄像装置、三轴角度传感器和所述控制模块。

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