JP2005265699A - 無人飛行体を用いた送電線点検システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自律飛行しつつ送電線の点検箇所まで飛行するための飛行制御系および点検箇所の画像並びに距離測定データを含む各種情報を収集するための情報収集系を備える無人ヘリコプターと、無人ヘリコプターの飛行を制御するとともに無人ヘリコプターからの各種情報を収集して処理する飛行制御・情報収集系を備える管制センターと、無人ヘリコプターの情報収集系により収集された点検箇所の画像および距離測定データから3次元画像を作成し、作成した3次元画像を処理し、処理された3次元画像に基づいて点検箇所の送電線に異常があるか否かを点検する接近樹木等点検手段100と、接近樹木等点検手段100における点検に使用される各種データが記憶された記憶装置とを具備する。
【選択図】 図6
Description
そこで、有人ヘリコプターから送電線の画像撮影(ハイビジョン撮影など)を行って、撮影した画像を巡視員が見て送電線の素線切れやアーク痕の有無の点検,接近樹木離隔測定および碍子のひび割れ点検などをすることもなされている。
また、画像撮影による送電線の点検作業も、最終的な異常個所の発見は巡視員が画像を見ながら行っているため、迅速かつ正確な点検が行えないという問題がある。
上記特許文献2(特開2003−127997号公報)は、ラジコンヘリコプターおよび地上局にGPS信号受信装置および衛星通信装置を設けることによりラジコンヘリコプターを地形の影響を受けることなく無視界操縦を可能にするとともに、鉄塔や送電線などの障害物の座標をあらかじめ入力しておいてラジコンヘリコプターが障害物に接近しすぎると警報を発生させたり自動操縦により回避させたりすることにより障害物への衝突事故を防止することを開示する。
ここで、前記無人飛行体(10)の前記情報収集系(30)が、2台のカメラからなる情報収集用カメラ(14)と距離センサー(15)とを備えてもよい。
前記判定手段(103)が、前記接近樹木点検結果画像の任意の縦断が切り取られると、該縦断に沿った前記縦断画像を作成し、前記判定結果通知手段(104)が、前記作成された縦断画像を前記表示装置(56)に表示し、前記判定手段(103)が、前記表示された縦断画像の任意の電線が指定されると、該指定された電線と該電線に最も近い樹木との間の距離を計算し、該計算された距離を前記縦断画像に挿入し、前記判定結果通知手段(104)が、前記距離が挿入された縦断画像を前記表示装置(56)に表示してもよい。
前記判定手段(103)が、前記表示装置(56)に表示された敷地図および縦断図に記入された基礎コンクリートが指定されると、該指定された基礎コンクリートの天端と地面との間の距離を計算するとともに、該基礎コンクリートにクラックが発生しているか否かを調べ、前記判定結果通知手段(104)が、前記計算された距離および前記クラックの発生の有無の結果を前記表示装置(56)に表示してもよい。
前記管制センター(50)の前記飛行制御・情報収集系(60)が有するホストコンピュータ(53)が、前記点検手段(100)と前記記憶装置(81)とを備えてもよい。
前記無人飛行体(10)の前記飛行制御系(20)が有するコンピュータ(21)が、前記点検手段(100)と前記記憶装置(81)とを備えてもよい。
ここで、前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所付近の樹木の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて樹木3次元画像を作成し、該作成された樹木3次元画像に鉄塔装柱データおよび電線データを挿入して、前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を測定するための3次元合成画像を作成し、該作成された3次元合成画像に基づいて前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を計算して、該計算された離隔距離が所定の基準を満たすか否かを調べるとともに、前記計算した離隔距離が前記所定の基準を満たさない範囲を前記点検箇所の地図データに挿入して接近樹木点検結果画像を作成し、該作成された前記接近樹木点検結果画像を表示してもよい。
前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所の送電線(91)下の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて線下地3次元画像を作成し、該作成された線下地3次元画像と過去の線下地3次元画像データとを比較して該2つの線下地3次元画像の差分データを得、該得られた差分データに基づいて前記送電線(91)下の状況の変化に有無を判定し、該判定の結果を表示装置(56)に表示してもよい。
(1)無人飛行体を使用して送電線の点検を行うことにより、費用を安くすることができるとともに、急に点検が必要になった場合でも簡易かつ迅速に対応することができる。
(2)無人飛行体に搭載した2台のカメラおよび距離センサーを用いて撮像した3次元画像を処理して送電線への接近樹木の点検,敷地の点検,線下地状況の点検および鉄塔の点検などを行うことにより、迅速かつ正確な点検を行うことができる。
図1は、本発明の一実施例による無人飛行体を用いた送電線点検システムの概略全体構成を示す図である。
本実施例による送電線点検システム1は、図1に示すように、無人飛行体としてのラジオコントロールヘリコプター10(以下、「ラジコンヘリ10」と称する。)と、ラジコンヘリ10の飛行などを制御および管理するとともにラジコンヘリ10からの映像情報などを用いて送電線の点検を行うホストコンピュータ53を備える管制センター50とから構成される。
ここで、ラジコンヘリ10は、図2に示すように、管制センター50との無線通信により各種情報を送受する通信アンテナ11と、ラジコンヘリ10の位置を検出するためにGPS(Global Positioning System)人工衛星100(図1参照)からの信号を受信するGPSアンテナ12と、周囲の状況を監視するために前方および左右側方の3方向を撮影する3式の周囲監視カメラ13と、所望の点検対象を撮影する情報収集用カメラ14と、所望の点検対象との距離を測定する距離センサー15と、情報収集用カメラ14および距離センサー15を収納する収納ケース16aを水平方向および垂直方向の2軸で回転させて情報収集用カメラ14および距離センサー15を向ける方向を操作する方向操作装置16と、収納ケース16aの下部に固設されて環境測定をする観測センサー17と、緊急時に起動してパラシュートを拡開させることによりラジコンヘリ10本体の降下速度を緩和するパラシュート装置(安全装置)18と、ラジコンヘリ10本体とともに通信アンテナ11,GPSアンテナ12,監視用カメラ13,情報収集用カメラ14,距離センサー15,方向操作装置16,観測センサー17およびパラシュート装置18を統括制御するコンピュータ21(図3参照)などが収納された制御ボックス19とを備える。
なお、SW/Mixer部24は、管制センター50からデータ送受信機22およびモデム23を介して送信されてくる制御情報に応じてラジコンヘリ10本体の自動飛行,半自動飛行または手動飛行と飛行制御の切替を行うとともに、階層的安全制御における制御レベルを切り替えるためのものである。また、サーボ制御部25は、SW/Mixer部24の切替に応じたデータ送受信機22およびモデム23を介する管制センター50からの制御信号またはコンピュータ21からの制御信号に基づいてラジコンヘリ10本体各部10’を機能させるサーボモータの駆動を制御する。
なお、情報収集用カメラ14は、通常の撮影カメラに限らず、所望の画像を撮影する場合には高倍率,広角または魚眼レンズなどの特殊なレンズを取り付けた可視カメラでもよく、温度差などの熱解析を行いたい場合やコロナ放電などを観察したい場合には赤外線カメラや紫外線カメラでもよい。また、画像送信機29は、観測センサー17による測定データを送信する際には、高圧縮・並行処理部32からの撮影画像に重畳してまたは時分割して両者を同時に送信することができるようになっている。
ここで、収集映像モニター56は、情報収集用カメラ14の情報収集映像や観測センサー17の測定データをホストコンピュータ53に受け渡して、ホストコンピュータ53からその映像などを分析した結果の注目箇所などの分析映像が返送されてきたときには情報収集映像と重畳させて表示する。
モデム62は、ホストコンピュータ53が処理する各種情報をデータ送受信機61とのやり取り可能にA/D変換またはD/A変換する。
記憶装置81には、後述する接近樹木点検動作において使用する鉄塔装柱データ,電線データおよび地権者情報と、後述する敷地点検動作において使用する敷地図データおよび縦断図データと、後述する線下地状況点検動作において使用する線下地3次元画像データとが格納されている。
次に、送電線に樹木が接近していないか否かを点検するときの送電線点検システム1の動作(接近樹木点検動作)について、図7を参照して説明する。
ナビゲーションシステム63などを用いて予め設定されている制御プログラムに基づいてラジコンヘリ10の完全自動を指示する制御信号を管制センター50からラジコンヘリ10に送信してラジコンヘリ10の飛行制御系20を動作させることにより、接近樹木の点検箇所までラジコンヘリ10を送電線に沿って自動飛行させる。このとき、たとえば赤外センサー28で障害物を検知し、距離センサー15およびコンピュータ21で飛行方向を修正しながらラジコンヘリ10を自動飛行させる。
接近樹木点検動作を行う場合には、情報収集用カメラ14として2台の小型カメラを使用するとともに、距離センサー15としてレーザー距離計を使用する。点検箇所において2台の小型カメラを用いてその付近の樹木を撮影する。ホストコンピュータ53は、3次元画像作成手段101を用いて、ラジコンヘリ10から送られてくる2台の小型カメラの撮影画像とレーザー距離計の距離測定データとに基づいて3次元画像(以下、「樹木3次元画像」と称する。)を作成したのち、作成した樹木3次元画像を収集映像モニター56に表示させる(図7(a)参照)。
その後、ホストコンピュータ53は、判定手段103を用いて、3次元合成画像から送電線と樹木との間の離隔距離を計算して、離隔距離の電技基準(たとえば、110kVの架空送電線について2.6m)を満たさない箇所(以下、「電技危険範囲」と称する。)および電力会社が独自に定めている離隔設計指針に基づく基準(たとえば、110kVの架空送電線について径間中央5.5m以下、3/4S 5.5m以下、2/4S 5.0m以下、1/4S 4.5m以下)を満たさない箇所(以下、「指針危険範囲」と称する。)があるか否かを調べる(図7(d)参照)。続いて、ホストコンピュータ53は、判定手段103を用いて、接近樹木点検用データベースに予め登録されているこの点検箇所の地図データを読み出して、この読み出した地図データに電技危険範囲および指針危険範囲を挿入することにより、接近樹木点検結果画像を作成する。続いて、ホストコンピュータ53は、判定結果通知手段104を用いて、作成した接近樹木点検結果画像を収集映像モニター56に表示させる(図7(e)参照)。なお、伐採用に調査済みの地権者情報(地権者連絡先および土地所有範囲)を記憶装置81に予め格納しておくことにより、接近樹木点検結果画像に地権者データを含ませてもよい。
以上により、巡視員は、収集映像モニター56に表示された縦断画像に基づいて送電線に樹木が接近していないか否かを点検することができる。
次に、送電線の敷地において基礎コンクリートの埋没や沈下,基礎コンクリートのクラックおよび敷地内における土砂の流出や流入が発生していないか否かを点検するときの送電線点検システム1の動作(敷地点検動作)について、図8を参照して説明する。
敷地点検動作を行う場合には、上述した接近樹木点検動作を行う場合と同様に、情報収集用カメラ14として2台の小型カメラを使用するとともに、距離センサー15としてレーザー距離計を使用する。点検箇所において2台の小型カメラとレーザー距離計とを用いて送電線の敷地を撮影する。ホストコンピュータ53は、3次元画像作成手段101を用いて、ラジコンヘリ10から送られてくる2台の小型カメラの撮影画像とレーザー距離計の距離測定データとに基づいて3次元画像(以下、「敷地3次元画像」と称する。)を作成したのち、作成した敷地3次元画像を収集映像モニター56に表示させる(図8(a)参照)。
以上により、巡視員は、収集映像モニター56に表示された結果に基づいて送電線の敷地において基礎コンクリートの埋没や沈下,基礎コンクリートのクラックおよび敷地内における土砂の流出や流入が発生していないか否かを点検することができる。
次に、送電線下の状況(伐採箇所や索道建設,送電線下の造成や建造物の計画および送電線下における重機の使用や多工作物の接近など)を点検するときの送電線点検システム1の動作(線下地状況点検動作)について、図9を参照して説明する。
線下地状況点検動作を行う場合には、上述した接近樹木点検動作を行う場合と同様に、情報収集用カメラ14として2台の小型カメラを使用するとともに、距離センサー15としてレーザー距離計を使用する。点検箇所において2台の小型カメラを用いて送電線の上から送電線下を撮影する。ホストコンピュータ53は、3次元画像作成手段101を用いて、ラジコンヘリ10から送られてくる2台の小型カメラの撮影画像とレーザー距離計の距離測定データとに基づいて3次元画像(以下、「線下地3次元画像」と称する。)を作成したのち、作成した線下地3次元画像を収集映像モニター56に表示させる(図9(a)参照)。
以上により、巡視員は、送電線下の状況を点検することができる。
次に、送電線用の鉄塔が劣化していないか否かを点検するときの送電線点検システム1の動作(鉄塔劣化点検動作)について、図10を参照して説明する。
一般に、鉄塔の支持物自体の劣化は認められない状況にあるため、鉄塔のメンテナンスとして鉄塔の塗装を定期的に実施すれば鉄塔の腐食を妨げられる。しかし、鉄塔の定期的な塗装には膨大な費用を必要とするため、この費用を下げられるか否かは、建設当初の溶融亜鉛メッキの腐食状況を判断し、第1回目の塗装をいかに延期するかによる。
なお、高画像処理による溶融亜鉛メッキの劣化診断技術としては、たとえば特開2002−328095号公報に記載されている技術を用いることができる。
以上により、巡視員は、送電線用の鉄塔が劣化していないか否かを点検することができる。
また、管制センター50よりラジコンヘリ10を送電線91に沿って自動飛行させたが、管制センター50の飛行制御・情報収集系60を用いてラジコンヘリ10を送電線91に沿って半自動飛行または手動飛行させてもよい。
さらに、無人飛行体としてラジコンヘリ10(無人ヘリコプター)を用いたが、無人気球,無人飛行船および無人飛行機などを用いてもよい。
20 飛行制御系
21 コンピュータ
30 情報収集系
50 管制センター
53 ホストコンピュータ
60 飛行制御・情報収集系
100 接近樹木等点検手段
101 3次元画像作成手段
102 3次元画像処理手段
103 判定手段
104 判定結果通知手段
Claims (13)
- 自律飛行しつつ送電線(91)の点検箇所まで飛行するための飛行制御系(20)および前記点検箇所の画像並びに距離測定データを含む各種情報を収集するための情報収集系(30)を備える無人飛行体(10)と、
該無人飛行体(10)の飛行を制御するとともに該無人飛行体(10)からの前記各種情報を収集して処理する飛行制御・情報収集系(60)を備える管制センター(50)と、
前記無人飛行体(10)の前記情報収集系(30)により収集された前記点検箇所の画像および前記距離測定データから3次元画像を作成し、該作成した3次元画像を処理し、該処理された3次元画像に基づいて前記点検箇所の送電線(91)に異常があるか否かを点検する点検手段(100)と、
該点検手段(100)における点検に使用される各種データが記憶された記憶装置(81)と、
を具備することを特徴とする、無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記無人飛行体(10)の前記情報収集系(30)が、2台のカメラからなる情報収集用カメラ(14)と距離センサー(15)とを備えることを特徴とする、請求項1記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。
- 前記点検手段(100)が、
前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所付近の樹木の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて樹木3次元画像を作成する3次元画像作成手段(101)と、
該3次元画像作成手段(101)により作成された前記樹木3次元画像に、前記記憶装置(81)に記憶されている鉄塔装柱データおよび電線データを挿入して、前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を測定するための3次元合成画像を作成する3次元画像処理手段(102)と、
該3次元画像処理手段(102)により作成された前記3次元合成画像に基づいて前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を計算して、該計算した離隔距離が所定の基準を満たすか否かを調べるとともに、前記計算した離隔距離が前記所定の基準を満たさない範囲を前記点検箇所の地図データに挿入して接近樹木点検結果画像を作成する判定手段(103)と、
該判定手段(103)により作成された前記接近樹木点検結果画像を表示装置(56)に表示する判定結果通知手段(104)と、
を備えることを特徴とする、請求項2記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記判定手段(103)が、前記接近樹木点検結果画像の任意の縦断が切り取られると、該縦断に沿った前記縦断画像を作成し、
前記判定結果通知手段(104)が、前記作成された縦断画像を前記表示装置(56)に表示し、
前記判定手段(103)が、前記表示された縦断画像の任意の電線が指定されると、該指定された電線と該電線に最も近い樹木との間の距離を計算し、該計算された距離を前記縦断画像に挿入し、
前記判定結果通知手段(104)が、前記距離が挿入された縦断画像を前記表示装置(56)に表示する、
ことを特徴とする、請求項3記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記点検手段(100)が、
前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所の送電線(91)の敷地の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて敷地3次元画像を作成する3次元画像作成手段(101)と、
該3次元画像作成手段(101)により作成された前記敷地3次元画像に基づいて敷地図および縦断図を作成する3次元画像処理手段(102)と、
該3次元画像処理手段(102)により作成された前記敷地図および前記縦断図と前記記憶装置(81)に記憶されている過去の敷地図データおよび縦断図データとを比較して、前記敷地における土砂の流出および流入を検出するとともに、前記敷地図および前記縦断図と前記敷地図データおよび前記縦断図データとをそれぞれ合成した敷地図および縦断図を作成する判定手段(103)と、
該判定手段(103)による土砂の流出および流入の検出結果と、前記判定手段により合成された敷地図および縦断図を表示装置(56)に表示する判定結果通知手段(104)と、
を備えることを特徴とする、請求項2記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記判定手段(103)が、前記表示装置(56)に表示された敷地図および縦断図に記入された基礎コンクリートが指定されると、該指定された基礎コンクリートの天端と地面との間の距離を計算するとともに、該基礎コンクリートにクラックが発生しているか否かを調べ、
前記判定結果通知手段(104)が、前記計算された距離および前記クラックの発生の有無の結果を前記表示装置(56)に表示する、
ことを特徴とする、請求項5記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記点検手段(100)が、
前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所の送電線(91)下の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて線下地3次元画像を作成する3次元画像作成手段(101)と、
該3次元画像作成手段(101)により作成された前記線下地3次元画像と前記記憶装置(81)に記憶されている過去の線下地3次元画像データとを比較して該2つの線下地3次元画像の差分データを得る3次元画像処理手段(102)と、
該3次元画像処理手段(102)により得られた前記差分データに基づいて前記送電線(91)下の状況の変化に有無を判定する判定手段(103)と、
該判定手段(103)による判定結果を表示装置(56)に表示する判定結果通知手段(104)と、
を備えることを特徴とする、請求項2記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。 - 前記管制センター(50)の前記飛行制御・情報収集系(60)が有するホストコンピュータ(53)が、前記点検手段(100)と前記記憶装置(81)とを備えることを特徴とする、請求項1乃至7いずれかに記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。
- 前記無人飛行体(10)の前記飛行制御系(20)が有するコンピュータ(21)が、前記点検手段(100)と前記記憶装置(81)とを備えることを特徴とする、請求項1乃至7いずれかに記載の無人飛行体を用いた送電線点検システム。
- 管制センター(50)による制御により無人飛行体(10)を自律飛行させて送電線(91)の点検箇所まで飛行させ、
前記無人飛行体(10)に搭載されかつ2台のカメラおよび距離センサー(15)を含む情報収集系(30)を用いて前記点検箇所の画像および距離測定データを含む各種情報を収集し、
該収集された画像および距離測定データから3次元画像を作成し、該作成された3次元画像を処理し、該処理された3次元画像に基づいて前記点検箇所の送電線(91)に異常があるか否かを点検する、
ことを特徴とする、無人飛行体を用いた送電線点検方法。 - 前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所付近の樹木の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて樹木3次元画像を作成し、
該作成された樹木3次元画像に鉄塔装柱データおよび電線データを挿入して、前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を測定するための3次元合成画像を作成し、
該作成された3次元合成画像に基づいて前記送電線(91)と前記樹木との離隔距離を計算して、該計算された離隔距離が所定の基準を満たすか否かを調べるとともに、前記計算した離隔距離が前記所定の基準を満たさない範囲を前記点検箇所の地図データに挿入して接近樹木点検結果画像を作成し、
該作成された前記接近樹木点検結果画像を表示する、
ことを特徴とする、請求項10記載の無人飛行体を用いた送電線点検方法。 - 前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所の送電線(91)の敷地の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて敷地3次元画像を作成し、
該作成された敷地3次元画像に基づいて敷地図および縦断図を作成し、
該作成された敷地図および縦断図と過去の敷地図データおよび縦断図データとを比較して、前記敷地における土砂の流出および流入を検出するとともに、前記敷地図および前記縦断図と前記敷地図データおよび前記縦断図データとをそれぞれ合成した敷地図および縦断図を作成し、
該検出された土砂の流出および流入の結果と前記合成された敷地図および縦断図とを表示する、
ことを特徴とする、請求項10記載の無人飛行体を用いた送電線点検方法。 - 前記2台のカメラで撮影された前記点検箇所の送電線(91)下の映像と前記距離センサー(15)による距離測定データとに基づいて線下地3次元画像を作成し、
該作成された線下地3次元画像と過去の線下地3次元画像データとを比較して該2つの線下地3次元画像の差分データを得、
該得られた差分データに基づいて前記送電線(91)下の状況の変化に有無を判定し、該判定の結果を表示装置(56)に表示する、
ことを特徴とする、請求項10記載の無人飛行体を用いた送電線点検方法。
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