JP2022093890A - 電線異常検出装置、電線異常検出方法、および、電線異常検出自走ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】電線の異常を容易かつ効率的に検出できるようにする。【解決手段】電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で配置される、前記電線までの距離を測定可能な測定器と、前記測定器からの測定結果に基づいて前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電線異常検出装置、電線異常検出方法、および、電線異常検出自走ロボットに関し、例えば、架空送電線の異常を検出する電線異常検出装置、電線異常検出方法、および、電線異常検出自走ロボットに関する。

従来、架空送電線（以下、これを単に「電線」ともいう。）は、数十～数百メートル離れた鉄塔間に架空され、一旦架空されると長年厳しい日照や風雨に晒され続けることになる。このような環境下、架空送電線は、落雷、腐食、飛来物、電気的作用などによる異常がまれに発生するため、架空送電線の点検が定期的に行われている。

電線の点検方法としては、作業員が実際に電線に乗り出して撮影する方法、ヘリコプターからカメラにより電線を撮影する方法やドローンからカメラにより電線を撮影する方法、地上からの高倍率望遠鏡を使用して撮影する方法など様々な方法があるが、いずれも画像処理による異常判断である。

このような画像処理による電線の異常検出方法（例えば、特許文献１乃至６を参照。）としては、これまでも数多く提案されている。これは、従来から目視による点検が実施されてきたことや、他の点検方法が無かったことに起因している。

特開２０１２－２１９２９号公報 特開２００６－１４１９５２号公報 特開２００７－２９８４４０号公報 特開２００７－０４１７３０号公報 特開２００７－２４８０３号公報 特開２００５－５７９５６号公報

しかしながら、作業員が電線に乗り出して撮影する方法は危険が伴うと共に非効率であり、また作業員の高齢化が進み人材確保が困難になりつつある。また、ヘリコプターやドローンからカメラにより撮影する方法は、市街地において実施することが困難であり、また場所が限定され、撮影した画像から異常を発見するのに目視確認する人海戦術では非効率であり、時間を要する煩雑な画像処理が必要であった。

さらに、ロボットを活用した点検の効率化を図る開発が進められているが、あくまで異常の検出に対してカメラにより撮影した後に、画像処理を必要とする。電線の異常個所は稀であり、大量の画像処理を行っても、その大部分は異常がない場合が多く、電線の異常の検出には効率化が求められている。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであって、電線の異常を容易かつ効率的に検出し得る電線異常検出装置、電線異常検出方法、および、電線異常検出自走ロボットを実現することを目的とする。

本発明の電線異常検出装置においては、電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で配置される、前記電線までの距離を測定可能な測定器と、前記測定器からの測定結果に基づいて前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部とを備える。

電線異常検出装置において、前記測定器は、超音波センサであることが好ましい。

電線異常検出装置において、前記測定器は、前記電線からの距離が７ｃｍ以上１０ｃｍ以下であることが好ましい。

電線異常検出装置において、前記測定器は、前記電線の周囲に９０度間隔で４個配置されることが好ましい。

本発明の電線異常検出方法においては、電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で配置される測定器により前記電線までの距離を測定する測定ステップと、前記測定ステップによる測定結果に基づいて異常検出部により前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出ステップとを備える。

本発明の電線異常検出自走ロボットは、電線に沿って自走可能な自走ロボットと、前記電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で前記自走ロボットに装着される、前記電線までの距離を測定可能な測定器とを備える。

電線異常検出自走ロボットは、前記測定器からの測定結果を受け取り、前記測定結果に基づいて前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部と、を備えることが好ましい。

本発明によれば、電線の異常を効率的に検出し得る電線異常検出装置、電線異常検出方法、および、電線異常検出自走ロボットを実現することができる。

本実施の形態に係る電線異常検出装置を搭載した電線異常検出自走ロボットの全体構成を示す図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置の機能ブロック構成を示す図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置の検出対象となる異常を有する電線のサンプルの外観を示す図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による素線切れの測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による腐食の測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による溶痕ａの測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による溶痕ｂの測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による錆の測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電ら線異常検出装置によるわらいの測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による傷の測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による腐食した電線の測定結果を表す出力波形図である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による異常を有する電線の測定結果をまとめた一覧表である。 本実施の形態に係る電線異常検出装置の超音波距離センサおよび電線間の測定距離と異常検出率を表すグラフである。 本実施の形態に係る電線の傷の角度と電線異常検出装置による異常検出率の関係を表す図である。 本実施の形態に係る電線の傷の角度と異常検出率の関係を表す図およびグラフである。 本実施の形態に係る電線異常検出装置による異常検出処理手順を示すフローチャートである。

〔１〕本発明における実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

[１] 代表的な実施の形態に係る電線異常検出装置（５０）においては、電線（ＥＣ）から所定の距離離れた位置であり、電線（ＥＣ）に対して所定の角度で配置される、電線（ＥＣ）までの距離を測定可能な測定器（４０）と、測定器（４０）からの測定結果に基づいて電線（ＥＣ）の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部（３４）と、を備える。

[２] 上記[１]において、測定器（４０）は、超音波センサ（４０）であることが好ましい。

[３] 上記[１]において、前記測定器（４０）は、電線（ＥＣ）からの距離が７ｃｍ以上１０ｃｍ以下であることが好ましい。

[４] 上記[１]において、測定器（４０）は、電線（ＥＣ）の周囲に９０度間隔で４個配置されることが好ましい。

[５] 代表的な実施の形態に係る電線異常検出方法においては、電線（ＥＣ）から所定の距離離れた位置であり、電線（ＥＣ）に対して所定の角度で配置される測定器（４０）により電線（ＥＣ）までの距離を測定する測定ステップと、測定ステップによる測定結果に基づいて異常検出部（３４）により電線（ＥＣ）の形状変化による異常の有無を検出する異常検出ステップと、を備える。

[６] 代表的な実施の形態に係る電線異常検出自走ロボット（１０）は、電線（ＥＣ）に沿って自走可能な自走ロボット（２０）と、電線（ＥＣ）から所定の距離離れた位置であり、電線（ＥＣ）に対して所定の角度で自走ロボット（２０）に装着される、電線（ＥＣ）までの距離を測定可能な測定器（４０）とを備える。

[７] 電線異常検出自走ロボット（１０）は、測定器（４０）からの測定結果を受け取り、測定結果に基づいて電線（ＥＣ）の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部（３４）と、を備えることが好ましい。

〔２〕実施の形態の具体例
以下、本実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、本実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の配置、データの形式、通信方法などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。

図１は、本実施の形態に係る電線異常検出装置を搭載した電線異常検出自走ロボット１０の全体構成を示す図である。同図に示される電線異常検出自走ロボット１０は、電線ＥＣの上を自走するものであり、自走ロボット２０および超音波距離センサ４０を備えている。

自走ロボット２０は、フレーム本体部２１、２つのホイール２４、バッテリ３０、制御ユニット３１および受令機３２を有している。フレーム本体部２１は、そのフレーム本体部２１の両側端部から上方に延びた２本のアーム２１ａを有している。また、フレーム本体部２１は、アーム２１ａの先端に対して、電線ＥＣに沿って延びる支柱部２２が一体に取り付けられている。

支柱部２２の両側端部には、電線ＥＣに沿って直列に並べられた２個のホイール２４が取り付けられ、フレーム本体部２１に内蔵された図示しないモータにより回転可能に軸支されている。ホイール２４は、２枚の円盤が重ね合わされた形状であり、２枚の円盤の間に電線ＥＣが係合される。

フレーム本体部２１は、その内部にバッテリ３０および制御ユニット３１を有している。バッテリ３０は、モータや制御ユニット３１、受令機３２および後述する超音波距離センサ４０へ電力を供給する電力源である。

制御ユニット３１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ(Random Access Memory)等を有するコンピュータ構成からなり、電線異常検出自走ロボット１０を統括的に制御する。ＲＯＭには、基本プログラム、電線異常検出自走ロボット１０の各種処理を実行させるアプリケーションプログラム等が予めインストールされている。ＣＰＵは、これらの基本プログラムおよびアプリケーションプログラムを起動し、ＲＡＭ上で展開することにより、各種処理を実行する。

受令機３２は、遠隔地に存在する作業者の持つリモートコントローラ（図示せず）と赤外線通信方式または高周波の電磁波を利用したＲＦ(Radio frequency)方式により当該リモートコントローラからの命令を受信し、これを制御ユニット３１へ出力する機能部である。

超音波距離センサ４０は、定期的に高周波のパルスを電線ＥＬの表面に向けて発信し、当該電線ＥＬに衝突して反射された反射波を受信し、超音波の発信から受信までの時間に基づいて超音波距離センサ４０と電線ＥＬとの間の距離を測定する測定器である。この場合、超音波距離センサ４０は、支柱部２２の中央の下側であって、電線ＥＣと一定の距離だけ離れた位置に当該電線ＥＣと正対するように取り付けられている。超音波距離センサ４０と電線ＥＣとの間の距離については後述する。

ここで、超音波距離センサとしては、例えば、SainSmart社のUS-015を用いることができる。この超音波距離センサ４０は、測定距離範囲：２～４００ｃｍ、分解能：１ｍｍ、電源電圧：ＤＣ５．０Ｖ、動作電流：２．２ｍＡ、動作温度範囲０～７０℃、基板サイズ：４５×２０ｍｍである。ただし、これに限るものではなく、例えば、Max Bortix社のMB1013を用いることもできる。この場合の仕様は、電源：２．５Ｖ～５．５Ｖ (約３ｍＡ)、計測間隔：１０Ｈｚ(５０ｍｓ)、計測単位：ミリメートル、計測可能距離：３００ｍｍ～５ｍ、超音波出力周波数：４２ｋＨｚ、サイズ：１９．９ｍｍ×２２．１ｍｍである。

制御ユニット３１は、リモートコントローラを介して作業員からの命令（前進、後退、指定速度等の各種命令）を無線方式により受令機３２が受け取ると、その命令にしたがってホイール２４を所定の速度で回転駆動させることにより、電線異常検出自走ロボット１０を電線ＥＣ上で移動させる。

また、制御ユニット３１は、超音波距離センサ４０から電線ＥＣまでの距離を測定する際に、リモートコントローラを介して受け取った命令にしたがって、当該超音波距離センサ４０から２０ｋＨｚよりも高い高周波のパルス（以下、これを「超音波」ともいう。）の発信を制御する。

図２は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の機能ブロック構成を示す図である。図２に示すように、電線異常検出装置５０は、制御ユニット３１、バッテリ３０、受令機３２、および、超音波距離センサ４０によって構築される。但し、電線異常検出装置５０としては、電源の供給を外部から受けることができれば、制御ユニット３１、受令機３２および超音波距離センサ４０を最小限有していればよい。

制御ユニット３１は、バッテリ３０、受令機３２、および、超音波距離センサ４０と接続されている。制御ユニット３１は、バッテリ３０から供給される電力により動作し、図示しない制御部が受令機３２からの命令にしたがってホイール２４を回転駆動させる。制御ユニット３１は、制御部の他に受信部３３、異常検出部３４および送信部３５を有している。

制御ユニット３１の異常検出部３４は、電線ＥＣの表面の形状変化による異常の有無を検出する機能部である。異常検出部３４は、受令機３２を介して受け取った命令にしたがい、超音波距離センサ４０から超音波を電線ＥＣへ向かって発信させる。

超音波距離センサ４０は、超音波を電線ＥＣへ向かって発信した後、その電線ＥＣからの反射波を受信し、これを受信部３３へ出力する。受信部３３は、超音波距離センサ４０が受信した反射波を受け取り、これを異常検出部３４へ出力する。異常検出部３４は、その反射波の信号レベルに基づいて電線ＥＣの表面の形状変化による異常の有無を検出する。異常検出部３４は、電線ＥＣの表面に生じた各種の異常の有無を検出すると、その検出結果を内部メモリに記憶するとともに、送信部３５から作業者の有するコンピュータへその検出結果を送信する。

図３は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の検出対象となる異常を有する電線のサンプルの外観を示す図である。本実施の形態において、電線異常検出装置５０の異常検出部３４は、例えば図３（Ａ）乃至（Ｈ）に示すように、電線ＥＣの表面に生じた「（Ａ）素線切れ（素線の切断）」、「（Ｂ）腐食（白色ペイント）」、「（Ｃ）溶痕ａ（黒色ペイント）」、「（Ｄ）溶痕ｂ（粘土付着）」、「（Ｅ）錆（赤色ペイント）」、「（Ｆ）わらい（緩み）」、「（Ｇ）傷」、「（Ｈ）実電線の腐食」について異常検出のシミュレートを行った。

ここで、「（Ａ）素線切れ（素線の切断）」については、実際に素線を切断した電線を被検出対象として用いた。「（Ｂ）腐食（白色ペイント）」については、実際に腐食した電線ではなく、表面に白色ペイントを付した電線を被検出対象として用いた。「（Ｃ）溶痕ａ（黒色ペイント）」については、実際に溶痕のある電線ではなく、表面に黒色ペイントを付した電線を被検出対象として用いた。「（Ｄ）溶痕ｂ（ねんど付着）」については、実際に溶痕のある電線ではなく、表面に粘土を付した電線を被検出対象として用いた。

「（Ｅ）錆（赤色ペイント）」については、実際に錆のある電線ではなく、表面に赤色ペイントを付した電線を被検出対象として用いた。「（Ｆ）わらい（緩み）」については、素線に緩みが生じた電線を被検出対象として用いた。「（Ｇ）傷」については、実際に素線に傷をつけた電線を被検出対象として用いた。「（Ｈ）実電線の腐食」については、実際に腐食のある電線を被検出対象として用いた。

図４は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による素線切れの測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ７０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：４．５ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１２ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ａ）素線切れ（素線の切断）」の場合、素線の切断された部分を含む１３．５ｃｍの測定範囲において、素線の切断された箇所の約５ｃｍに渡って超音波距離センサ４０による測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。更に、その後の表面に白い傷のある部分においても異常値を出力した。このように、異常検出部３４は、素線切れのない部分と素線切れのある部分とでは測定距離が１０ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、素線切れについては異常検出可能であると推定できる。

図５は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による腐食の測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ７０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：２．６ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１２ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｂ）腐食（白色ペイント）」の場合、白色ペイントされた部分（腐食に相当するであろう部分）を含む１３ｃｍの測定範囲において、測定距離が約１２ｃｍのまま異常値を出力することなく終始安定していた。また、異常検出部３４は、この測定を数回繰り返した場合に一部異常値を出力した。したがって異常検出部３４は、このような測定結果に基づいて、電線の形状に変化がない場合、すなわち表面が白色ペイントされていただけの場合には異常検出不可能であると推定できる。言い換えれば、異常検出部３４では、腐食により電線の形状に変化が生じている場合には、異常検出可能であると推定できる。

図６は、本実施の形態に係る異常検出部３４は、異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による溶痕aの測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ７０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：２．６ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１２ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｃ）溶痕ａ（黒色ペイント）」については、黒色ペイントが付された３ｃｍの部分を含む１１ｃｍの測定範囲において、測定距離が約１２ｃｍのまま異常値を出力することなく終始安定していた。したがって異常検出部３４は、このような測定結果に基づいて、電線の形状に変化がない場合、すなわち表面が黒色ペイントされていただけの場合には異常検出不可能であると推定できる。

図７は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による溶痕ｂの測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ７０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：４．５ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１０ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｄ）溶痕ｂ（ねんど付着）」の場合、粘土の付着された部分を含む１０ｃｍの測定範囲において、粘土の付着された２ｃｍの範囲に渡って超音波距離センサ４０による測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。したがって、異常検出部３４は、粘土の付着されていない部分と粘土の付着された部分とでは測定距離が１０ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、溶痕ｂについては異常検出可能であると推定できる。

図８は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による錆の測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ７０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：２．６ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１２ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｅ）錆（赤色ペイント）」の場合、赤色ペイントの付された部分を含む１３ｃｍの測定範囲において、赤色ペイントの付された５ｃｍの範囲に渡って超音波距離センサ４０による測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。したがって、異常検出部３４は、赤色ペイントの付されていない部分と赤色ペイントの付された部分とでは測定距離が１２ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、錆については異常検出可能であると推定できる。

図９は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０によるわらいの測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＯＰＧＷ６０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：４．５ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１０ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｆ）わらい（緩み）」の場合、１２．５ｃｍの測定範囲のうち、最も左側の測定範囲０．５ｃｍの部分は「わらい」無しであり、それ以降の右側の測定範囲１２ｃｍの部分は「わらい」有りであるが、「わらい」有りの部分で測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。したがって、異常検出部３４は、「わらい」無しと「わらい」有りの部分とでは測定距離が１０ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、「わらい」については異常検出可能であると推定できる。ただし、「わらい」有りの部分であるにも拘わらず異常値を出力していない部分があり、また、正常な「わらい」無しの部分が非常に短いため、新たなサンプルによる再測定の必要性も検討すべきである。

図１０は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による傷の測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＯＰＧＷ６０架空地線、測定器速度（すなわち超音波距離センサ４０の移動速度）：４．５ｍ／ｍｉｎ、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１０ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｅ）傷」の場合、素線に切り込みが入れられた箇所を含む前後８．４５ｃｍの測定範囲において、素線に切り込みが入れられた０．４５ｃｍの範囲に渡って超音波距離センサ４０による測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。したがって、異常検出部３４は、素線に切り込みが入れられた部分とそれ以外の部分とでは測定距離が１０ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、傷については異常検出可能であると推定できる。

図１１は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の異常検出部３４および超音波距離センサ４０による腐食した電線の測定結果を表す出力波形図である。ここでは、電線：ＡＣ架空地線、測定距離（電線ＥＣと超音波距離センサ４０との距離）：１０ｃｍとした。異常検出部３４は、「（Ｈ）実電線の腐食」の場合、腐食した部分を含む２３ｃｍの測定範囲において、正常な電線の部分である最初の４ｃｍの部分以降のガムテープにより補修された８ｃｍの部分、および、それ以降の腐食した１１ｃｍの部分において超音波距離センサ４０による測定距離が大きく乱れた異常値を出力した。したがって、異常検出部３４は、腐食した部分とそれ以外の部分とでは測定距離が１０ｃｍ程度から２５ｃｍ程度にまで跳ね上がっており、明らかな異常値を出力しているので、腐食については異常検出可能であると推定できる。

図１２は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０による異常を有する電線の測定結果をまとめた一覧表である。すなわち、電線異常検出装置５０の異常検出部３４は、図１２に示すように、「（Ａ）素線切れ（素線の切断）」、「（Ｄ）溶痕ｂ（粘土付着）」、「（Ｅ）錆（赤色ペイント）」、「（Ｆ）わらい（緩み）」、「（Ｇ）傷」、「（Ｈ）実電線の腐食」については、電線ＥＣの異常検出可能であるが、「（Ｃ）溶痕ａ（黒色ペイント）」については電線ＥＣの表面に形状の変化がないため異常検出不可能であり、「（Ｂ）腐食（白色ペイント）」については、腐食により電線ＥＣの表面に形状の変化が生じている場合には、異常検出可能である。

実際に、上述したように異常検出部３４は、電線ＥＣまでの距離を超音波距離センサ４０で測定した結果、８事例中６事例の異常値を検出した。ここで、異常値を検出できなかった電線ＥＣは、ペイントで異常を模擬した電線ＥＣであり、電線ＥＣの表面に形状の変化が生じていない場合であるため、特に問題は生じないと考えられる。電線ＥＣの表面の形状が変化しているものについては、超音波距離センサ４０から発信される超音波が電線ＥＣの表面に生じた形状の変化によって乱反射し、異常値を出力したと推定することができる。

このように、異常検出部３４では、測定距離が１０ｃｍまたは１２ｃｍに設定しているにも拘わらず、６事例においては電線ＥＣの異常個所において２５ｃｍという異常値を出力する。したがって、異常検出部３４は、この性質を利用して電線ＥＣの表面に形状の変化が生じている場合には異常を判定することができるといえる。

次に、電線異常検出自走ロボット１０に取り付けられた超音波距離センサ４０と、電線ＥＣとの間の測定距離が異常検出部３４による異常検出の結果にどのように影響するかを調べた。図１３は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０の超音波距離センサ４０および電線ＥＣ間の測定距離と異常検出率（エラー率）との関係を表すグラフである。

実際上、発明者らは、超音波距離センサ４０と電線ＥＣとの間の測定距離が６ｃｍ、７ｃｍ、８ｃｍ、９ｃｍ、１０ｃｍ、１１ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、７５ｃｍ、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍとした場合の異常の検出割合（異常検出率）を調べた。

その結果、測定距離が６ｃｍの場合に異常検出率０パーセント、７ｃｍの場合に異常検出率５０パーセント、８ｃｍの場合に異常検出率１００パーセント、９ｃｍおよび１０ｃｍの場合に異常検出率５０パーセント、１１ｃｍ以上の測定距離では全て異常検出率０パーセントであった。なお、測定距離が３ｍ、４ｍの場合、電線ＥＣが細く、超音波距離センサ４０が電線ＥＣの存在を認識しないため測定不可であった。

したがって、電線異常検出自走ロボット１０においては、超音波距離センサ４０と電線ＥＣとの間の測定距離を７ｃｍ以上１０ｃｍ以下に設定することが好ましく、さらに望ましくは測定距離を８ｃｍに設定することが最適であることを判明した。但し、この測定距離は、超音波距離センサ４０として上述したSainSmart社のUS-015を用いた場合の結果であり、これ以外の他社の超音波距離センサ４０を用いた場合には、他の測定距離を設定すべきとなろう。

さらに、発明者は、超音波距離センサ４０と電線ＥＣの傷とが向かい合う場合の傷の角度と異常検出率の関係を調べた。図１４（Ａ）乃至（Ｃ）は、電線ＥＣの傷Ｘ１、Ｘ２の角度と電線異常検出装置５０による異常検出率の関係を表す図である。

ここで、図１４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように超音波距離センサ４０と電線ＥＣとが互いに正対するように配置された状態において、電線ＥＣの表面に２つの傷Ｘ１および傷Ｘ２が互いに９０度（直角）の角度をもって存在する場合（図１４（Ａ））、傷Ｘ１および傷Ｘ２が６０度の角度をもって存在する場合（図１４（Ｂ））、傷Ｘ１および傷Ｘ２が１２０度の角度をもって存在する場合（図１４（Ｃ））について、異常検出率を調べた。

この場合、傷Ｘ１および傷Ｘ２の為す角度が互いに６０度～９０度であれば、超音波距離センサ４０から傷Ｘ１、Ｘ２までの距離を測定し易いが、傷Ｘ１および傷Ｘ２の為す角度が９０度を超えて例えば１２０度になると超音波距離センサ４０から傷Ｘ１、Ｘ２までの距離を測定し難くなる。図示しないが、傷Ｘ１および傷Ｘ２の為す角度が１８０度を超えると超音波距離センサ４０から見えない状態となり、距離の測定はできなくなる。

図１５は、本実施の形態に係る電線の傷の角度と異常検出率の関係を表す図およびグラフである。ここでは、電線ＥＣの表面の傷Ｘ１、Ｘ２が大きなサンプルａ、ｂ、ｃを用いた。この場合、電線ＥＣの表面の傷Ｘ１、Ｘ２の度合いは、サンプルａ＞サンプルｂ＞サンプルｃの順で大きいものとする。図１５のグラフから明らかなように、電線ＥＣの表面の傷Ｘ１、Ｘ２が６０度の場合と、９０度の場合とでは異常検出率の変化は小さく、電線ＥＣまでの距離の測定において異常検出率に大きな影響はないといえる。ここで、相対角度が９０度の場合、サンプルｃよりもサンプルｂの異常検出率が高くなっているが、これは、サンプルｂとサンプルｃとでは損傷（傷）Ｘ１、Ｘ２の形状が完全に同じではないことや、測定誤差が理由として考えられる。

一方、電線ＥＣの表面の傷Ｘ１、Ｘ２が１２０度の場合、相対角度が６０度や９０度の場合と比べて異常検出率が大きく低下しており、サンプルｂの傷（損傷）Ｘ１、Ｘ２の大きさであっても異常検出率は６５パーセントであり、異常検出率に不安が残る結果となっている。また、電線ＥＣの表面の傷Ｘ１、Ｘ２が９０度を超えるに連れて異常検出率が大きく低下する傾向がある。

したがって、電線ＥＣに対して１個の超音波距離センサ４０を取り付ける際、超音波距離センサ４０からみて傷Ｘ１、Ｘ２が約６０度前後から９０度以下となるように配置することが理想的である。したがって、電線ＥＣの全周囲の異常を検出するには最低でも４個の超音波距離センサ４０が必要となる。

以上の構成における電線異常検出自走ロボット１０において、電線ＥＣの異常を検出する処理手順について次に説明する。図１６は、本実施の形態に係る電線異常検出装置５０による異常検出処理手順を示すフローチャートである。電線異常検出装置５０では、ステップＳＰ１において、電線ＥＣに対して最適な測定距離（この実施の形態では８ｃｍ）および最適な相対角度となるように超音波距離センサ４０を自走ロボット２０の支柱部２２に取り付けることにより設定する。本実施の形態では、電線ＥＣに対して１個の超音波距離センサ４０を設定するため、電線ＥＣの全周にわたって異常を検出するには、相対角度を変えて４回測定してもよい。

ステップＳＰ２において、電線異常検出装置５０は、自走ロボット２０を所定の速度で電線ＥＣ上を走行させながら、異常検出部３４により超音波距離センサ４０から電線ＥＣの表面に向かって超音波を発信させながら電線ＥＣまでの距離を測定し、次のステップＳＰ３へ移る。

ステップＳＰ３において、電線異常検出装置５０の異常検出部３４は、超音波距離センサ４０が受信した電線ＥＣからの反射波を受信部３３から受け取ると、超音波の発信から受信までの時間に基づいて電線ＥＣまでの距離を算出し、その測定結果が所定の閾値を超えたか否かを判定する。ここで、超音波距離センサ４０と電線ＥＣとの距離は８ｃｍに設定されているため、測定結果が例えば約２倍ほどとなる１５ｃｍの閾値を超える場合に異常と判断する。因みに、この閾値は任意に設定可能であり、測定環境や測定条件に応じて変更することができる。

このステップＳＰ３において否定結果が得られると（ステップＳＰ３：ＮＯ）、測定結果が閾値を超えていないこと、すなわち異常検出部３４は異常値を検出していないことを表しており、このときステップＳＰ２に戻って測定を継続する。これに対して、ステップＳＰ３において肯定結果が得られると、異常検出部３４は次のステップＳＰ４に移り、そのときの測定結果は異常であると判断し、次のステップＳＰ５へ移る。

ステップＳＰ５において異常検出部３４は、電線ＥＣの測定範囲を全て測定し終えたか否かを判定し、予め設定した測定範囲まで自走ロボット２０が走行し終えていない場合、測定が終了していないので、ステップＳＰ２に戻って測定を継続する。一方、測定範囲を全て測定し終わった場合には処理を終了する。

この場合、異常検出部３４は、自走ロボットの走行速度を認識しており、測定開始位置からの距離を把握することができるので、電線ＥＣのどの位置に異常が存在するかを正確に検出することができる。

以上の本実施の形態によれば、電線異常検出装置５０は、自走ロボット２０が電線ＥＣ上を走行している間に、超音波距離センサ４０により電線ＥＣまでの距離を測定することにより、その測定結果として異常値を出力した電線ＥＣの位置に異常が存在することを容易かつ効率的に判別することができる。したがって、作業者はその電線ＥＣの位置の異常をその後に詳細に調査すればよい。このように電線異常検出自走ロボット１０の電線異常検出装置５０は、電線の異常を容易かつ効率的に検出することができる。

〔３〕他の実施の形態
以上の本実施の形態においては、超音波距離センサ４０としてSainSmart社のUS-015を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限定されず、超音波距離センサの代わりに電線ＥＣまでの距離を測定可能であれば赤外線を利用したラインセンサー等その他種々の測定器を用いるようにしてもよい。

さらに、電線異常検出装置５０上述のフローチャートは、電線ＥＣの異常を検出する処理の流れを説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。すなわち、電線異常検出装置５０によるフローチャートの各ステップは具体例であって、このフローに限定されるものではない。例えば、一部のステップの順番が変更されてもよいし、各ステップの処理間に他の処理が挿入されてもよいし、場合によっては一部のステップの処理が並列に行われてもよい。

１０……電線異常検出自走ロボット、２０……自走ロボット、２１……フレーム本体部、２１ａ……アーム、２２……支柱部、２４……ホイール、３０……バッテリ、３１……制御ユニット、３２……受令機、３３……受信部、３４……異常検出部、３５……送信部、４０……超音波距離センサ、５０……電線異常検出装置、ＥＣ……電線。

Claims (7)

1. 電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で配置される、前記電線までの距離を測定可能な測定器と、
   前記測定器からの測定結果に基づいて前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部と
   を備える電線異常検出装置。
2. 請求項１に記載の電線異常検出装置において、
   前記測定器は、超音波センサである
   電線異常検出装置。
3. 請求項１に記載の電線異常検出装置において、
   前記測定器は、前記電線からの距離が７ｃｍ以上１０ｃｍ以下である
   電線異常検出装置。
4. 請求項１に記載の電線異常検出装置において、
   前記測定器は、前記電線の周囲に９０度間隔で４個配置される
   電線異常検出装置。
5. 電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で配置される測定器により前記電線までの距離を測定する測定ステップと、
   前記測定ステップによる測定結果に基づいて異常検出部により前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出ステップと
   を備える電線異常検出方法。
6. 電線に沿って自走可能な自走ロボットと、
   前記電線から所定の距離離れた位置であり、前記電線に対して所定の角度で前記自走ロボットに装着される、前記電線までの距離を測定可能な測定器と
   を備える電線異常検出自走ロボット。
7. 請求項６に記載の電線異常検出自走ロボットにおいて、
   前記測定器からの測定結果を受け取り、前記測定結果に基づいて前記電線の形状変化による異常の有無を検出する異常検出部と
   を備える電線異常検出自走ロボット。
   

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