JP2002039715A

JP2002039715A - レーザ光を用いた送電線測定方法および送電線測定装置

Info

Publication number: JP2002039715A
Application number: JP2000220163A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Murata; 茂村田; Minoru Sumiya; 実角谷; Yoshio Chiba; 好夫千葉; Misao Kamidokoro; 操上所
Original assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; NEC Corp
Current assignee: Tohoku Electric Power Co Inc; NEC Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】測定のための機材を送電線に直接取付ける必
要がなく、完全な遠隔計測が可能な、送電線測定方法を
提供すること。【解決手段】レーザ照射装置２００は、特定の波長の
レーザ光を、鉛直方向に縦長の形状をしたファンビーム
に整形して発射し、送電線の特定部分に照射する。ビデ
オカメラ１００は、照射部分からの反射光の画像を記録
する。ビデオカメラ１００は、送電線の照射部分が撮影
できる場所で、かつレーザ照射装置２００と離れた場所
に設置される。画像処理装置３００は、ビデオ撮影した
画像データを元に、照射部分の画面上の位置を抽出し、
実際の空間位置情報に変換する。画像データはカセット
テープの形で、ビデオカメラ１００から画像処理装置３
００に移される。画像処理装置３００は、記録した画像
を後で処理するための装置であり、必ずしもビデオカメ
ラ１００などと同じ場所に設置する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送電線の特定部分
の運動を測定する送電線測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】送電線に着雪すると、強風の時に送電線
が大きく波打つ現象が発生する場合がある。このような
現象は、この技術分野において「ギャロッピング現象」
と呼ばれている。ギャロッピングが発生すると、時には
送電線が鉄塔から外れるといった重大な事故が起こる恐
れがある。しかし、このギャロッピング現象に関して
は、再現性のある観測を行うことが困難であり、このた
め十分な対策を立てることができてないのが現状であ
る。

【０００３】ギャロッピング現象を観測する方法として
は、従来、２つの方法が試みられている。その第１の従
来の方法は、送電線に張力計や加速度計を取り付け、ギ
ャロッピング発生時の張力や加速度を測定する方法（例
えば、加々見他「新しいギャロッピング抑止対策」ＯＨ
Ｍ、１９９７年１１月号、ｐ８３−ｐ９４）である。

【０００４】第２の従来の方法は、ビデオ撮影によって
送電線の動きを直接観測する方法（例えば、石野他、
「ＩＴＶ画像を用いた電線変位位置の計測精度」電力中
央研究所研究報告Ｒ９８００６参照）である。この第２
の従来の方法では、図５に示されるように、送電線の特
定の部位を区別するために、送電線にマーカとなる反射
体４００を設け、反射板（マーカ）４００をビデオカメ
ラ１００で撮影し、画像解析装置３００で撮像した映像
を解析することによって、送電線を観測（測定）してい
る。

【０００５】なお、装置の目的は本発明とは全く異なる
が、関連する先行技術文献として特開平７−１５９１１
７号公報（以下、「先行技術文献１」と呼ぶ。）に記載
された「運動物体光検知測定装置」が知られている。こ
の先行技術文献１に記載された運動物体光検知測定装置
は、運動物体の運動方向の鉛直断面に扇状光束を投光
し、運動物体よりの反射光を光センサで検知し、検知信
号より断面内の通過位置を精度良く測定可能としてい
る。すなわち、運動物体光検知測定装置は、光源の光束
をレンズを用いて略平板扇状に投光する手段と、その鉛
直断面を通過する運動物体からの反射光を所定の間隔を
おいて設置した１対のイメージラインセンサで受光する
手段と、その位置検出情報より三角測量の原理と同様の
手法で運動物体の通過２次元座標位置を演算し、所定の
ゾーンを通過したか否かの比較判定も可能とするソフト
ウェアと測定結果を表示する手段とを備えている。

【０００６】更に、本発明に関連する他の先行技術文献
も種々知られている。例えば、実開平３−９１０２０号
公報（以下、「先行技術文献２」と呼ぶ。）には、遠隔
操作が可能で、自動化可能な「高圧送電線の着雪除去装
置」が開示されている。この先行技術文献２に開示され
た着雪除去装置は、高圧送電線の着雪を除去する手段と
して、ＣＯレーザ等のレーザを利用し、照射用可視光レ
ーザ（例えばＨｅ−Ｎｅレーザ）、赤外線放射温度計な
どを用いて、遠隔操作可能な自動装置として構成してい
る。

【０００７】また、特開平６−２０１６５７号公報（以
下、「先行技術文献３」と呼ぶ。）には、大型の対物レ
ンズが必要となる碍子のレーザ照射状態のモニタ及び干
渉信号検出用の光学系を共通とし、小型・軽量化を図っ
た「送電線路用碍子の振動検出装置」が開示されてい
る。すなわち、この先行技術文献３では、収納ケース内
に送電線路用碍子の表面に向かって振動検出用レーザ光
を対物レンズを通して照射する半導体レーザ励起固体レ
ーザ発生器を設ける。前記碍子からの強反射点を確認す
るための強反射点確認用レーザ光を発生する機能を前記
レーザ発生器に付与する。又、前記碍子からの振動検出
用反射レーザ光及び強反射点確認用反射レーザ光を受光
する対物レンズを前記収納ケースに設ける。該対物レン
ズの下流側に振動検出用反射レーザ光と参照レーザ光の
光干渉を行う第３ビームスプリッタを設ける。さらに、
クイックリターンミラーにより反射された強反射点確認
用反射レーザ光を受光する第１ＣＣＤカメラを収納ケー
スに設ける。

【０００８】また、特許第２９４８７０３号公報(以
下、「先行技術文献４」と呼ぶ。)には、碍子への振動
検出レーザ光の照射位置の調整を迅速かつ確実に行うこ
とができる「送電線路用碍子の振動検出装置」が開示さ
れている。この先行技術文献４においては、収納ケース
内に送電線路用碍子の表面に向かって振動検出用レーザ
光を対物レンズを通して照射する振動検出用レーザ光発
生器を設けるとともに、前記碍子からの反射位置を確認
するための反射確認光発生器を設けている。前記振動検
出用レーザ光発生器と前記対物レンズとの間の光軸上に
前記振動検出用レーザ光と反射確認光を同軸とするため
の分光用プリズムを配置し、振動検出用レーザ光と反射
確認光を同軸で前記碍子の表面に照射可能にするという
手段をとっている。

【０００９】更に、特開平７−４３１０９号公報（以
下、「先行技術文献５」と呼ぶ。）には、送電線保守業
務のうち、接近樹木の離隔照査、伐採等の保守伐採業務
の効率化をはかるための「接近樹木離隔検出装置」が開
示されている。この先行技術文献５では、レーザ測距装
置部、記録部、制御部、ジャイロ加速度計、タイマー
部、可視ＴＶカメラ部、ＧＰＳ部、異常接近箇所アラー
ム発生部を有する機上搭載装置をヘリコプター等航空機
に載せ、送電線を上空を飛行しながら送電線周辺の距離
データを取得し、そのデータを地上装置のデータ処理解
析部によって処理する。近接樹木離隔距離の算出、送電
線架空方向の縦断面図・横断面図の出力、送電線架空状
況の温度変化シミュレーション等送電線の管理に必要な
データ及び帳票を人員が山野深く立入ることなく広範囲
にわたって短時間に得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のギャロッピング現象を観測する方法（第１およ
び第２の従来の方法）は以下のような欠点を有してい
る。それは、いずれの方法も送電線に測定のための機材
を直接取付ける必要があり、このため、測定に多くの手
間とコストがかかることである。張力計は送電線の端
に、加速度は送電線に直接取付ける必要がある。また、
従来のビデオ撮影による測定方法（第２の従来の方法）
では、図５示すように、送電線の特定の部位を区別する
ために、送電線にマーカとなる反射体５００ける必要が
あった。

【００１１】したがって、本発明の目的は、従来例の欠
点を解決し、測定のための機材を送電線に直接取付ける
必要がなく、完全な遠隔計測が可能な、送電線測定方法
を提供することにある。

【００１２】尚、前述した先行技術文献１の目的は、野
球のボールがストライクゾーンに入ったか否かを自動的
に識別することである。この先行技術文献１では、発光
ダイオードを用いた投光器からファンビームを出射して
ボールを照射し、２つのラインセンサで反射光を受光し
て、三角測量の要領でボールの位置を計測している。投
光器と２つのラインセンサはあらかじめ決められた位置
に固定されている必要がある。また、先行技術文献２に
開示された着雪除去装置は、高圧送電線の着雪を除去す
る手段としてＣＯレーザ等のレーザを利用したものであ
って、送電線を測定する方法とは全く異なる技術的思想
である。先行技術文献３および４は、送電線路用碍子の
振動を検出する装置を開示するだけであって、本発明の
ように送電線そのものを観測（測定）するものとは技術
的思想が異なる。先行技術文献５は、送電線保守業務の
ために、機上搭載装置を搭載した航空機により、送電線
の上空を飛行しながら送電線周辺の距離データを取得
し、そのデータを地上装置のデータ処理解析部によって
処理する技術的思想を開示するのみで、送電線そのもの
を観測（測定）するものとは全く異なる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のような技術的構成を採用する。すな
わち、本発明の特徴は、ビデオ撮影によって送電線の特
定部分の運動を測定する送電線測定方法において、送
電線の特定部分をレーザ光で照射し、その照射部分をマ
ーカとして送電線の特定部分の運動を抽出する送電線測
定方法を実現した点にある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１を参照して、本発明の第１の実施の形
態による、レーザ光を用いた送電線測定方法を実現する
送電線測定装置について説明する。図示の実施の形態に
よる送電線測定装置は、ビデオカメラ１００と、レーザ
照射装置２００と、画像処理装置３００とから構成され
る。

【００１６】レーザ照射装置２００は、特定の波長のレ
ーザ光を、鉛直方向に縦長の形状をしたファンビームに
整形して発射し、送電線の特定部分に照射する。

【００１７】ビデオカメラ１００は、通常のＣＣＤカメ
ラで、照射部分からの反射光の画像を記録する。ビデオ
カメラ１００は、送電線の照射部分が撮影できる場所
で、かつレーザ照射装置２００と離れた場所に設置され
る。

【００１８】画像処理装置３００は、ビデオ撮影した画
像データを元に、照射部分の画面上の位置を抽出し、実
際の空間位置情報に変換する。画像データはカセットテ
ープの形で、ビデオカメラ１００から画像処理装置３０
０に移される。画像処理装置３００は、記録した画像を
後で処理するための装置であり、必ずしもビデオカメラ
１００などと同じ場所に設置する必要はない。

【００１９】次に、図１〜図３を用いて第１の実施の形
態による送電線測定装置の動作について説明する。図２
は、図１に示した送電線測定装置の各装置の位置関係を
説明するための図である。図３はビデオカメラ１００で
撮影した画面内の照射部分の移送を説明するための図で
ある。

【００２０】図１に示すように、レーザ照射装置２００
は、波長５３２μｍのレーザ光を、鉛直方向に縦長の形
状をしたファンビームに整形して発射し、被測定送電線
の特定の部分（運動を測定したい部分）に照射する。こ
こで、レーザ照射装置２００は測量器などを用いて、照
射ビームの照射方向が送電線の線路方向に対してほぼ直
角方向になるようにあらかじめ設置する。これば直角方
向からのずれが大きくなると測定誤差が増大するためで
ある。

【００２１】送電線の位置における照射ビームの長軸方
向の幅は、目標とする送電線の測定範囲をカバーできる
大きさとする。具体的には、送電線の大きさや測定する
本数に合わせて１０ｍから３０ｍ程度に変化させる。一
方、短軸方向の幅はできるだけ狭く（１０ｃｍ程度に）
する。これは、狭いほど位置の精度が上がるためであ
る。

【００２２】尚、送電線の高さは数１０ｍあるため、レ
ーザ照射装置２００から送電線までの距離は１００ｍ前
後に設定する必要がある。しかしながら、本発明の方式
では、レーザ光を照射ビームとして使用することで、１
００ｍ先に行っても短軸方向のビーム幅を上述のように
狭くできるという利点がある。

【００２３】ビデオカメラ１００は、図２に示すような
位置に設置し、照射部分が画面内に入る様に撮影方向を
設定した後、画面上の水平方向が実際の水平方向と一致
するように傾きを調整して固定する。

【００２４】レーザビームの照射方向とビデオカメラ１
００の基準軸との角度θは、市販の測量装置であるトラ
ンジットなどを用いて測量する。送電線が静止している
ときの照射位置とビデオカメラ１００の間の直線距離Ｒ
は、市販の測量装置を用いて測定する。図３に示すよう
に、この照射位置を基準位置（ｘ０、ｙ０）とする。基
準位置とビデオカメラ１００の直線距離Ｒがわかれば、
既知のビデオカメラ１００の倍率から、画面上のスケー
ル（図３の水平幅と垂直幅）を求めることができる。

【００２５】送電線は両端が鉄塔に固定されているた
め、移動方向は線路方向に対してほぼ垂直面内に限定さ
れる。

【００２６】第１の実施の形態のような配置を採った場
合、特定の照射部分の運動（基準位置からの変位）は、
照射面内における２次元運動と見なすことができる。し
たがって、図２のように照射部分をビデオカメラで斜め
から撮影した場合、基準位置からの水平方向変位ΔＸ
と、垂直方向変位ΔＹは、それぞれ、次の簡単な式から
求めることができる。

【００２７】 ΔＸ＝（ｘ−ｘ０）／ｓｉｎ（θ） ΔＹ＝ｙ−ｙ０ここで、図３に示すように、画面上の水平位置をｘ、垂
直位置をｙとした。

【００２８】画面上の位置（ｘ、ｙ）の時間変化を求め
る方法は、原理的には、１画面毎に基準位置から照射位
置までの寸法を測定すれば良い。この作業は、実際上は
画像処理装置によって、自動的に行うことができる。

【００２９】すなわち、１画面毎に画像をデジタル化
し、画面上で照射位置の座標を抽出する。照射位置は背
景と比べて明るさ（または色）が異なるので、明るさ
（または色）の違いによって背景部分と区別できる。

【００３０】ビデオカメラの対物レンズ側には、レーザ
波長に対応した波長フィルタ（図示せず）が挿入されて
おり、レーザ波長以外の太陽光などの外乱を低減される
ので、昼間野外でも、照射部分と背景のと明るさ（また
は色）の違いは十分判別できる。

【００３１】なお、図３では、画面に入る照射部分は１
個所だけであるが、複数の送電線を同時に測定する場合
は、画面に入る照射部分は複数個所になる。この場合
は、画面上にあらかじめ、各照射部分の移動範囲毎に区
間を設けて、その区間内で別々に抽出すれば良い。いず
れにしても、このような画像処理技術は既に確立されて
いるので、照射部分の具体的な抽出方法は、本発明の主
要な要素では無い。

【００３２】次に、第１の実施の形態の変形について補
足する。第１の実施の形態では、レーザ波長を５３２ｎ
ｍとしたが、他の波長、例えば１０６４ｎｍでも同様な
効果が得られる。この場合は、太陽光の影響が弱くなる
ので、明るさのコントラストが取り易い。ただし、使用
するビデオカメラもこの波長に感度があるものを選定す
る必要がある。

【００３３】図４を参照して、本発明の第２の実施の形
態による、レーザ光を用いた送電線測定方法を実現する
送電線測定装置について説明する。

【００３４】上述した第１の実施の形態では、レーザ照
射装置２００から発射するビームは１つであったが、第
２の実施の形態では３台のレーザ照射装置２００を用い
て同時にビームを発射している。これによって、送電線
の全体の動きをより詳しく測定できる。３台のレーザ照
射装置２００は、それぞれの照射ビームの方向が、送電
線の線路方向に対してほぼ直角になるように設置する必
要がある。

【００３５】第２の実施の形態では第１の実施の形態と
比較して同時に測定する照射部分の数が増えるが、画像
処理方法は第１の実施の形態のところで説明したものと
同様に、画面をあらかじめ区分することで対処できる。
その他は第１の実施の形態と同様である。

【００３６】なお、第２の実施の形態ではレーザ照射装
置２００を３台としたが、必ずしも３台に限定する必要
は無い。本発明の送電線測定方法では、レーザ照射装置
２００を複数台使用することで、台数に応じて送電線の
動きをより詳細に測定できるという特長がある。

【００３７】本発明は、前述したように、上述した先行
技術文献１に開示された技術的思想とは目的が全く異な
り、測定する対象物の移動範囲も大きく異なる。また、
本発明では、照射装置として、ビーム広がり角が小さく
できるレーザ照射器を使用している点、センサとしてビ
デオカメラを使用しその位置は測定対象によって変更で
きる点、波長フィルタを用いることで、昼間野外でも測
定できる点、三角測量を利用していない点など、装置の
構成と原理が先行技術文献１に開示された技術的思想と
は大きく異なっている。

【００３８】尚、本発明は、上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更
が可能なのはいうまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定のための機材を送電線に直接取付ける必要がない、
完全な遠隔測定が可能な送電線測定方法を実現できる、
という作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ光を用
いた送電線測定方法を実現する送電線測定装置を示す概
略斜視図である。

【図２】図１に示した送電線測定装置を構成する各装置
の位置関係を説明するための図である。

【図３】図１に示した送電線測定装置に使用されるビデ
オカメラで撮影した画面内の照射部分の移送を説明する
ための図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態によるレーザ光を用
いた送電線測定方法を実現する送電線測定装置を示す概
略斜視図である。

【図５】従来の送電線測定方法を実現する送電線測定装
置を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１００ビデオカメラ２００レーザ照射装置３００画像解析装置４００反射板（マーカ）

フロントページの続き (72)発明者角谷実東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者千葉好夫宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号東北電力株式会社内 (72)発明者上所操宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号東北電力株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA07 AA09 BB12 BB29 CC00 DD00 EE05 FF01 FF04 FF23 FF26 FF61 GG04 GG22 HH05 HH13 JJ03 JJ05 JJ08 JJ26 LL22 QQ03 SS13 UU01 UU03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビデオ撮影によって送電線の特定部分の
運動を測定する送電線測定方法において、前記送電線の特定部分をレーザ光で照射するステップ
と、該照射部分をマーカとして前記送電線の特定部分の運動
を抽出するステップとを含むことを特徴とするレーザ光
を用いた送電線測定方法。
【請求項２】前記抽出ステップが、前記照射部分をビデオカメラで撮影するステップと、撮影した画像から、前記照射部分の位置の変化を抽出す
るステップとを有することを特徴とする、請求項１に記
載のレーザ光を用いた送電線測定方法。
【請求項３】ビデオカメラの入射面の前に、レーザ光
の波長を透過する波長フィルタを設置することを特徴と
する、請求項２に記載のレーザ光を用いた送電線測定方
法。
【請求項４】ビデオ撮影によって送電線の特定部分の
運動を測定する送電線測定装置において、特定の波長のレーザ光を、鉛直方向に縦長の形状をした
ファンビームに整形して発射し、送電線の特定部分に照
射するレーザ照射装置と、前記送電線の照射部分からの反射光の画像を記録するビ
デオカメラとを備えたことを特徴とする送電線測定装
置。
【請求項５】前記レーザ照射装置を複数台備える、請
求項４に記載の送電線測定装置。
【請求項６】前記ビデオカメラは、前記送電線の照射
部分が撮影できる場所で、かつ前記レーザ照射装置と離
れた場所に設置されている、請求項４又は５に記載の送
電線測定装置。
【請求項７】前記ビデオカメラでビデオ撮影した画像
データを元に、前記照射部分の画面上の位置を抽出し、
実際の空間位置情報に変換する画像処理装置をさらに備
えた、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の送電線測
定装置。
【請求項８】前記ビデオカメラは、前記特定の波長を
透過する波長フィルタを備えている、請求項４に記載の
送電線測定装置。