一种智能电力巡线设备及方法 |
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| 申请号 | CN201710111668.7 | 申请日 | 2017-02-28 | 公开(公告)号 | CN106848922A | 公开(公告)日 | 2017-06-13 |
| 申请人 | 绵阳天眼激光科技有限公司; | 发明人 | 唐丹; 王欣; 黄陆君; 潘文武; 窦延娟; 吴明禧; 何锐; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及电 力 巡线技术领域，是针对现有的 电路 巡线效率低、无法实现长距离高 精度 巡线而提供的一种智能电力巡线设备及方法。包括无人机、给无人机供电的 电池 ，在无人机上连接有：骑线 滑行 装置、 激光雷达 、塔杆自动识别模 块 、决策控 制模 块，当激光雷达检测到电力线的时候决策 控制模块 控制无人机骑行在电力线上；当无人机骑行期间塔杆自动识别模块检测到塔杆的时候决策控制模块控制无人机飞跃塔杆。本发明采用骑线滑动，提高了无人机续航能力，避免频繁的无人机起落操控，减轻了人员劳动量，提高了巡线效率，更适合大范围巡线任务作业；提高了设备的抗 风 能 力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能电力巡线设备，包括无人机、给无人机供电的电池，其特征在于，在无人机上连接有： |
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| 说明书全文 | 一种智能电力巡线设备及方法技术领域[0001] 本发明属于电力巡线技术领域，尤其涉及一种智能电力巡线设备及方法。 背景技术[0002] 随着电力传输的要求不断提高，输电等级越来越高，高压/超高压巡线维护作业对于电网系统的安全性、稳定性和效率提升的作用尤为重要。输电线路所处区域多为自然环境恶劣、交通闭塞的野外，电力线在自然环境中长期受到机械拉力、雷击、温度变化、雨雪天气的影响，容易出现塔杆倾斜、线路断股、老化、腐蚀等现象，电力线塔杆上的绝缘子在自然环境中也容易出现损坏，电力线周边树木的生长等，均要求对电力线进行巡检。传统的人工巡检方式采用目测，效率低下、劳动强度大、巡检精度低等问题，而且在部分线路巡线任务中，人员无法达到，极大的限制了人工巡线的效率和有效性。无人机机载激光雷达系统的出现，在一定程度上提高了电力巡线的效率和应用场景，然而无人机续航时间短，航迹飞行精度低，无法做到长距离、高精度飞行。因此迫切需要开发一种长距离、高精度的巡线设备。 发明内容[0003] 本发明的目的是针对现有的电路巡线效率低、无法实现长距离高精度巡线而提供的一种智能电力巡线设备及方法。 [0004] 为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种智能电力巡线设备，包括无人机、给无人机供电的电池，在无人机上连接有： 骑线滑行装置，可在高压电线上滑行或滚动的装置； 激光雷达，用于扫描数据及检测电力线的位置，使骑线滑行装置能够准确的挂在电力线上； 塔杆自动识别模块，用于识别塔杆，在遇到杆塔的时候通过控制无人机飞跃塔杆； 决策控制模块，用于控制无人机飞行状况； 当激光雷达检测到电力线的时候决策控制模块控制无人机骑行在电力线上；当无人机骑行期间塔杆自动识别模块检测到塔杆的时候决策控制模块控制无人机飞跃塔杆。 [0006] 所述的支撑杆设于滑轮下部用于支撑整个无人机，且每个滑轮两边均设有支撑杆，且支撑杆的总个数不少于三个，设于滑轮两边的支撑杆均至少有一根连接杆将其与无人机连接。 [0008] 所述的决策控制模块通过实时采集激光雷达系统中的激光扫描仪数据实现电力线点云数据提取，并通过电力线点云提取实现当前飞行位置与电力线位置的相对关系，通过参考相对位置关系对飞行器航线进行实时动态规划，通过飞行控制系统控制飞行器到达指定的降落点实现骑线飞行。 [0009] 所述的图像采集模块包含了4路摄像头，分别朝向正下方、与正下方向左偏30°位置、与正下方向右偏30°和正前方设置。 [0010] 一种智能电力巡线方法，包括如下步骤：步骤一，准备电力巡线前，根据巡线任务的电力线地线设计距离，调整骑线滑行装置展开宽度，挂载激光雷达，塔杆自动识别模块和决策控制模块，设定电力线塔杆检测阈值； 步骤二，开始巡线任务，操作无人机达到电力线附近，开启激光扫描系统开始扫描，决策控制模块进行电力线实时提取，人工选取电力线地线，确认当前悬停位置与电力线地线间的位置关系； 步骤三，决策控制模块实时采集激光扫描仪数据，实时估计电力线位置并预测电力线走向，向飞行控制系统发送控制指令实时追踪电力线； 步骤四，塔杆自动识别模块不间断识别检测塔杆，当整个巡线装置距离达到设定检测阈值，无人机提升飞行净高，巡线设备爬升到电力线塔杆正上方悬停，4路图像传感器采集电力线塔杆图像； 步骤五，决策控制模块控制无人机搭载骑线滑行装置飞越电力线塔，并降落至塔杆另一端，继续进行滑动巡线任务。 [0011] 本发明的有益效果：本发明采用骑线滑动，提高了无人机续航能力，避免频繁的无人机起落操控，减轻了人员劳动量，提高了巡线效率，更适合大范围巡线任务作业；骑线方式，提高了设备的抗风能力，提升了设备的环境适应性；自主跨越高压线路上的塔杆等障碍物，具备自主障碍物检测功能；减小了搭载平台的晃动，近距离巡线，有助于提高巡线精度。附图说明 具体实施方式[0013] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例 [0014] 如图1所示的智能巡线设备1，包括无人机100（无人机具体结构为市面成熟技术，在此就不做详细阐述了，当然还有与无人机配套的遥控装置，在此均不做详细的阐述了）、骑线滑行装置210、激光雷达220、塔杆检测装置230和决策控制模块240，激光雷达220、塔杆检测装置230和供电电池250设于无人机下部，激光雷达220和塔杆检测装置230固定在无人机下端一侧，供电电池250固定在无人机下端另一侧。本发明结合激光雷达技术、巡线机器人技术和无人机技术，利用激光雷达220实时检测电力线并预测线路走势，利用无人机100拖动骑线滑行装置210沿线滑行；塔杆检测装置230自动检测电力线塔杆，当巡线设备靠近电力线时无人机100爬升到指定高度，带动挂载设备飞越塔杆，并在塔杆正上方进行拍照；决策控制模块240完成激光雷达220、塔杆检测装置230的数据采集分析决策，实现整个系统工作流程控制。激光雷达220包含了激光扫描仪221和多路相机222，多路相机222完成多个角度的图像采集。塔杆检测装置230包含了1个朝向无人机100前进方向的前向相机231和激光测距仪232，前向相机231用于捕捉电力线塔杆，并确定其朝向，激光测距仪用于测量巡线设备与塔杆之间的距离，塔杆检测装置230输出的数据作为决策控制模块240控制巡线设备起飞与降落的依据。决策控制模块240是整套设备的核心部分，其主要功能包括激光雷达 220数据采集处理、塔杆自动检测装置230数据采集处理实现障碍检测242、向外发送飞行指令241和流程控制243。 [0015] 如图2和图3所示，无人机100采用八旋翼结构，具有大载重量的特点；无人机100与骑线滑行装置210之间采用支撑杆101以及连接杆进行刚性连接，在支撑杆下端连接有起落架102。骑线滑行装置210向下伸出2个叉骑装置211（各支撑杆的组合），2个叉骑装置211之间的最大展开距离与无人机100的展翼宽度相同，当骑线滑行装置210从电力线正上方向下降落时，叉骑装置211受到电力线的作用力，将自动的将电力线滑移至叉骑装置211的顶部。叉骑装置211顶部安装了2个滑轮作为滑动装置212，采用滑动装置212，减小了骑线滑行装置210与电力线之间的摩擦力，减小了无人机100的拖动负载和骑线滑行装置210与电力线之间的摩擦损耗。 [0016] 如图4所示，整套设备工作包括准备、起飞、骑线、滑行、飞越塔杆和降落6个动作，分别为：准备，在地面完成设备挂接工作，检测设备工作状态，并设定飞越塔杆的距离和飞越净高阈值； 起飞，人工操控/自动起飞方式均可，控制无人机100悬挂挂接设备飞行至电力线附近，远程操控决策控制模块进行电力线检测，远程控制端显示所检测到的电力线，人工勾选/自动选择需要滑行停靠的电力线； 骑线，控制决策模块240通过处理激光雷达220数据，实时确定设备当前位置和电力线之间的位置关系，规划无人机100的飞行动作，飞行到电力线正上方，无人机100向下降落至电力线，骑线滑行装置叉骑到电力线上； 滑行，无人机100向前飞行，骑线滑行装置在无人机100的拖动下，向前滑行巡线； 飞越塔杆，当骑线滑行装置达到设定的飞越塔杆距离阈值时，无人机100爬升飞越净高阈值所指定的高度，将整套设备悬停到塔杆正上方，多路相机拍摄塔杆图像，用于检测绝缘子、电力线接头等处的故障；拍摄图像完成，无人机100向前飞行飞越塔杆距离阈值，再次执行骑线动作； 降落，当巡线任务完成或电池电量不足，无人机100系统自动降落至指定点。 [0017] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域内普通的技术人员的简单更改和替换都是本发明的保护范围之内。 |
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