CN106099748A - 一种输电线路无人机测绘*** - Google Patents

一种输电线路无人机测绘*** Download PDF

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王凯
杨杰
张运成
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Abstract

本发明公开了一种输电线路无人机测绘***，包括无人机，无人机上安装有测距仪、摄像头、无线数据模块、GPS模块、控制器、蓄电池，测距仪、摄像头的控制端口连接控制器的指令输出端口，测距仪、无线数据模块、摄像头、GPS模块的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器的数据输出端口连接无线数据模块的数据接收端口，控制台设置有与无线数据模块对应的模块，无人机上还设置有数字磁场计，数字磁场计的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器中设置有磁场寻线程序，数字磁场计将磁场强度信息以数字形式传输给控制器，控制器根据磁场的强度控制无人机的航向及高度，使无人机沿输电线路自动巡线。

Description

一种输电线路无人机测绘***
技术领域
本发明涉及输电线路维护设备技术领域，尤其涉及一种输电线路无人机测绘***。
背景技术
输电线路的安全运行不但关系到国民生产生活，而且关系到电力***的稳定运行。输电线路巡检工作是保证安全、可靠供电的重要的、不可缺少的工作。在输电线路运行过程中，线路保护区内高大树木、建筑物等严重威胁其运行安全。准确、方便的测量这些障碍物与导线的距离，能够帮助运维人员有效判断危险等级，合理制定预控方案，及时采取防护措施，大大提高输电线路的安全等级。单纯依靠肉眼和经验断定其距离受观察角度和个人差异影响太大，测量结果参考价值存疑。借助各种测量工具进行测距成为现今输电线路通道防护的主流手段，最常用的测量工具为各种光学测距仪、声波测距仪。人工测量受地形限制较大，现用的光学测距仪、声波测距仪都需要测量人员手持进行测量。架空输电线路经常建在山地、河流等地形复杂处，使得测量人员难以寻找到理想的观测地点；在对通道内环境进行连续测距时，需要测量人员保持固定姿势沿线路不停异动，还要同时做好数据记录工作，这对工作人员的精力和体力提出了很高的要求。
通过有人直升机进行电力巡查的运营成本较高，不仅机体的租用成本高，机场的建设成本高昂，而且专业的飞行和维护团队管理和培训不易，在实际使用过程中，始终难以避免“人”的因素，在高危领域的作业过程中，一旦发生事故将带来难以弥补的损失。
近几年，伴随着我国无人驾驶飞机技术的逐渐成熟和国外无人机及其控制设备进入中国，采用无人机巡查电力线路已经具备了技术上的可行性，推进无人机航巡输电线路工作具有了实际的现实意义。无人直升机电力巡线通过较快的速度全面检查线路和电塔的各种设备情况，同时搭载的精密仪器可以探测到深层次的线路故障和隐故障，数据及时返回，问题当日处理，巡线速度快，操作简便，使用成本低廉，为电网的安全和高效运行提供了重要保障。采用无人机巡线可大大增加安全系数，增加巡航检查次数，减少运营管理的成本，提高作业的效率，且操作更简单、性能可靠，具有更加优良的经济效益与社会效益。
电力输电线路具有距离长、环境恶劣的特点，而现有的遥控飞行器只能进行近距离遥控，特别是由于高压输电线路存在严重的磁场干扰，无线遥控信号会受到诸多的干扰，经常出现飞行器失联的情况，不仅造成了财产损失、飞行器坠毁还有可能导致输电线路短路等事故。
发明内容
本发明针对现有飞行器不能满足输电线路长距离遥控航拍需求的问题，研制一种输电线路无人机测绘***，该输电线路无人机测绘***可自动沿输电线路航行，对线路保护区内的高大树木、建筑物等安全隐患进行距离测量，其运行不依赖无线控制，方便了无人飞行器在输电线路巡线领域的推广。
本发明解决技术问题的技术方案为：一种输电线路无人机测绘***，包括无人机，无人机上安装有测距仪、摄像头、无线数据模块、GPS模块、控制器、蓄电池，测距仪、摄像头的控制端口连接控制器的指令输出端口，测距仪、无线数据模块、摄像头、GPS模块的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器的数据输出端口连接无线数据模块的数据接收端口，控制台设置有与无线数据模块对应的模块，无人机上还设置有数字磁场计，数字磁场计的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器中设置有磁场寻线程序，数字磁场计将磁场强度信息以数字形式传输给控制器，控制器根据磁场的强度控制无人机的航向及高度，使无人机沿输电线路自动巡线。
作为优化，所述测距仪安装在调整机构上，调整机构安装在无人机机体的顶部，调整机构包括水平旋转机构、竖直角度调整机构，竖直角度调整机构与水平旋转机构的旋转轴连接，测距仪安装在竖直角度调整机构的旋转轴上。
作为优化，所述测距仪设置两个，两测距仪对称安装在无人机的两侧。
作为优化，所述测距仪为光学测距仪或声波测距仪。
作为优化，所述数字磁场计通过一延长杆安装在无人机机体的底部中心。
作为优化，所述延长杆安装在电动推杆的伸缩杆上。
作为优化，所述无人机上还设置有风速检测装置，风速检测装置的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，风速检测装置能够检测风向、风速。
作为优化，所述无人机上还设置有碰撞开关，碰撞开关的推杆上安装一延伸触角，延伸触角沿水方向的截面为圆弧形，碰撞开关均布在无人机的外沿。
本发明的有益效果：
1.通过使用无人机可以轻松忽略地形的影响，到达需要的观测地点，并且能够依照需求进行连续测距并将测量数据记录到存储设备中。通过设置数字磁场计，无人机可沿输电线路自动巡线，测距仪可测量威胁物与输电线路之间的距离并通过无线数据模块将该数据连同GPS定位坐标发送至控制台进行储存和分析；***在设计和最优化组合方面具有突出的特点，是集成了高空摄像，遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术；本发明可利用机载遥感设备及电子数码产品让地面人员对线路情况一目了然，在降低巡线工作劳动强度、提高巡线工作效率的同时便于数据成像保存。
2.通过设置调整机构，实现了使用一台测距仪对不同方向的障碍物进行距离测量，节约了设备成本，降低了无人机负载。
3.通过设置延长杆将磁场计安装在无人机机体的底部中心，延长了无人机与输电线路之间的距离，在保证数字磁场计工作可靠性的基础上，保障了无人机的飞行安全。
4.通过设置电动推杆，延长了无人机与输电线路之间的距离，无人机工作时电动推杆伸出，无人机降落时，电动推杆收缩，保障了无人机的可靠降落。
5.通过设置风速检测装置，当检测到起风时，控制器根据风向、风速提前调整安全磁场的强度范围，从而调整无人机与输电线路之间的距离，保障无人机的飞行安全。
6.通过设置碰撞开关、延伸触角可检测到树枝等障碍物，控制器可根据障碍物方向控制无人机绕行，保障了无人机的自动航行安全。
附图说明
图1为本发明一种实施例的总体结构图。
图2为本发明一种实施例的正视图。
图3为本发明一种实施例的俯视图。
图4为图1A区域的局部放大图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图来详细解释本发明的实施方式。
图1至图4为本发明的一种实施例，如图所示，一种输电线路无人机测绘***，包括无人机1，无人机1上安装有测距仪6、摄像头、无线数据模块、GPS模块、控制器、蓄电池，测距仪6、摄像头的控制端口连接控制器的指令输出端口，测距仪6、无线数据模块、摄像头、GPS模块的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器的数据输出端口连接无线数据模块的数据接收端口，控制台设置有与无线数据模块对应的模块，无人机1上还设置有数字磁场计2，数字磁场计2的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器中设置有磁场寻线程序，数字磁场计2将磁场强度信息以数字形式传输给控制器，控制器根据磁场的强度控制无人机1的航向及高度，使无人机1沿输电线路自动巡线。通过使用无人机1可以轻松忽略地形的影响，到达需要的观测地点，并且能够依照需求进行连续测距并将测量数据记录到存储设备中。通过设置数字磁场计2，无人机1可沿输电线路自动巡线，测距仪6可测量威胁物与输电线路之间的距离并通过无线数据模块将该数据连同GPS定位坐标发送至控制台进行储存和分析。
***在设计和最优化组合方面具有突出的特点，是集成了高空摄像，遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术；本发明可利用机载遥感设备及电子数码产品让地面人员对线路情况一目了然，在降低巡线工作劳动强度、提高巡线工作效率的同时便于数据成像保存。
测量步骤：1、设定测距仪6的测量频率；2、控制无人机1运行至输电导线正下方/侧方；3、启动测距仪6，操控无人机1沿输电线匀速前进；4、测距完成，导出测距结果；5、对数据进行处理，绘制二维地形。通过控制器可以设定测距仪6的测量频率，实现不同间隔的连续测量，提高了测量效率。通过对测量结果进行处理，绘制二维地形简图，使测量结果一目了然。
所述测距仪6安装在调整机构7上，调整机构7安装在无人机1机体的顶部，调整机构7包括水平旋转机构71、竖直角度调整机构72，竖直角度调整机构72与水平旋转机构71的旋转轴连接，测距仪6安装在竖直角度调整机构72的旋转轴上。通过设置调整机构7，实现了使用一台测距仪6对不同方向的障碍物进行距离测量，节约了设备成本，降低了无人机1负载。所述测距仪6为光学测距仪6或声波测距仪6。所述数字磁场计2通过一延长杆3安装在无人机1机体的底部中心。通过设置延长杆将磁场计安装在无人机机体的底部中心，延长了无人机与输电线路之间的距离，在保证数字磁场计工作可靠性的基础上，保障了无人机的飞行安全。所述延长杆3安装在电动推杆4的伸缩杆上。通过设置电动推杆，延长了无人机与输电线路之间的距离，无人机工作时电动推杆伸出，无人机降落时，电动推杆收缩，保障了无人机的可靠降落。所述无人机1上还设置有风速检测装置，风速检测装置的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，风速检测装置能够检测风向、风速。通过设置风速检测装置，当检测到起风时，控制器根据风向、风速提前调整安全磁场的强度范围，从而调整无人机与输电线路之间的距离，保障无人机的飞行安全。所述无人机1上还设置有碰撞开关5，碰撞开关5的推杆上安装一延伸触角51，延伸触角51沿水方向的截面为圆弧形，碰撞开关5均布在无人机1的外沿。通过设置碰撞开关、延伸触角可检测到树枝等障碍物，控制器可根据障碍物方向控制无人机绕行，保障了无人机的自动航行安全。
上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种输电线路无人机测绘***，其特征在于：包括无人机(1)，无人机(1)上安装有测距仪(6)、摄像头、无线数据模块、GPS模块、控制器、蓄电池，测距仪(6)、摄像头的控制端口连接控制器的指令输出端口，测距仪(6)、无线数据模块、摄像头、GPS模块的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器的数据输出端口连接无线数据模块的数据接收端口，控制台设置有与无线数据模块对应的模块，无人机(1)上还设置有数字磁场计(2)，数字磁场计(2)的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，控制器中设置有磁场寻线程序，数字磁场计(2)将磁场强度信息以数字形式传输给控制器，控制器根据磁场的强度控制无人机(1)的航向及高度，使无人机(1)沿输电线路自动巡线。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述测距仪(6)安装在调整机构(7)上，调整机构(7)安装在无人机(1)机体的顶部，调整机构(7)包括水平旋转机构(71)、竖直角度调整机构(72)，竖直角度调整机构(72)与水平旋转机构(71)的旋转轴连接，测距仪(6)安装在竖直角度调整机构(72)的旋转轴上。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述测距仪(6)设置两个，两测距仪(6)对称安装在无人机(1)的两侧。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述测距仪(6)为光学测距仪(6)或声波测距仪(6)。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述数字磁场计(2)通过一延长杆(3)安装在无人机(1)机体的底部中心。
6.根据权利要求5所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述延长杆(3)安装在电动推杆(4)的伸缩杆上。
7.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述无人机(1)上还设置有风速检测装置，风速检测装置的数据输出端口连接控制器的数据接收端口，风速检测装置能够检测风向、风速。
8.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机测绘***，其特征是，所述无人机(1)上还设置有碰撞开关(5)，碰撞开关(5)的推杆上安装一延伸触角(51)，延伸触角(51)沿水方向的截面为圆弧形，碰撞开关(5)均布在无人机(1)的外沿。
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