采集高压电力线路树障缺陷的系统、方法及控制终端技术方案

本发明专利技术涉及一种采集高压电力线路树障缺陷的系统，包括控制终端和飞行平台；所述飞行平台包括无人机和搭载在该无人机上的相机；所述控制终端包括：路径选择模块，用于选择起始铁塔和终止铁塔，规划航飞路线；参数设置模块，用于设置航高、航向重叠度和旁向重叠度；航行控制模块，用于根据设置路径和参数控制无人机自动飞行；点云数据获取模块，用于获取铁塔和线路的点云数据；树障缺陷分析模块，用于根据点云数据计算树障缺陷；所述相机在航飞路线上采集影像。另外，本发明专利技术还提供了一种采集高压电力线路树障缺陷的方法及控制终端。

System, method and control terminal for collecting high voltage power line fault

The invention relates to a system for collecting the high-voltage power line tree barrier defects, which comprises a control terminal and a flying platform; the flight platform includes UAV and UAV equipped on the camera; the control terminal comprises a path selection module for selecting the starting and ending tower tower, planning flight route parameters; setting module for setting the height, the longitudinal overlap and lateral overlap; the navigation control module, used to set the path and control parameters of the UAV autopilot; point cloud data acquisition module for point cloud data acquisition and analysis module of the tower line; the tree barrier defects, used to calculate the tree barrier defects based on point cloud data the camera image acquisition; in flight route. In addition, the invention also provides a method and a control terminal for collecting the defect of the high voltage power line.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人机控制领域，特别是一种采集高压电力线路树障缺陷的系统、方法及控制终端。
技术介绍
架空输电线路大多运行在旷野，有山区，有田间，它覆盖面积广，生态环境变化无常，常常受到大风、大雾、暴雨、冰雪等恶劣天气的影响。或人为在线路附近放风筝，在导线附近修路建房，在杆塔基础旁挖土等人为原因的破坏，导致送电线路在运行中发生各种各样的故障。为了保证输电线路的安全可靠运行，电力行业制定了严格的巡视工作规范，要求对设备实行强制性的每月一次巡线维护。电力线路巡视主要包含线路外界环境巡视、线路通道巡视、线路设备巡视等。南方电网公司据不完全统计，每年输电线路缺陷有70％的原因是因为树障导致.。树障缺陷是指由于输电线路下树木生长过快，高度过高，导致线路与树木之间的垂直距离小于安全距离，造成线路短路、跳闸或其他故障。因此，如何快速、高效、准确的量测输电线路导线与线下树木的净空距离，提前发现树障缺陷，成为南方电网输电线路最重要的巡视工作。现阶段树障巡视主要的作业方式包括：第一种方案是采用人工沿线巡视，应用人工方法或应用测距望远镜量测线路下可能发生树障缺陷部位的树高；第二种方案是直升机辅助人工巡视，在直升机上人工应用测距望远镜量测线路下可能发生树障缺陷部位的树高；第三种方案是机载激光巡视，直升机搭载激光扫描设备获取线路导线和线下地形地物三维点云数据，通过计算导线与树木之间的距离分析树障缺陷。其中，第一种方案具体为：人工沿输电线路步行巡视查看，发现树木高度较高的线路区段，应用测距望远镜测量线路导线与树顶的垂直净空距离，并记录线路里程。巡视完成后，根据线路运维规范判断是否为树障缺陷，编写缺陷报告。线路检修人员依据树障缺陷报告，将过高树木砍伐到安全高度，消除线路树障缺陷。然而，第一种方案中的存在以下技术缺陷：(1)人工沿线路巡视，翻山越岭，有树的地方基本都分布在山区，山区往往树木生长很快，一个月后很多路口难以辨认，导致巡视人员经常走错路，因此每个工作日只能巡视2～3公里左右，效率低下。(2)人工沿线路巡视，往往走在树林中，难以准确判断树高，导致遗漏很多树障缺陷，巡视质量得不到保证。(3)人工沿线路巡视，翻山越岭，有树的地方基本都分布在山区，依靠人工爬山巡视，在春秋多雨、夏天炎热等季节，巡视工作异常艰苦，导致从业人员越来越少。第二种方案具体为：线路巡视专业人员乘坐直升飞机沿线路飞行，目视判断线下树高，对于可能发生缺陷的线段，应用测距望远镜量测导线与树顶间距，记录线路里程及垂直间距。巡视完成后，根据线路运维规范判断是否为树障缺陷，编写缺陷报告。线路检修人员依据树障缺陷报告，将过高树木砍伐到安全高度，消除线路树障缺陷。然而第二种方案仍存在以下缺陷：(1)应用直升机飞行平台，巡视成本高输电线路运维单位需要购买直升机，只有南方电网、国家电网、超高压公司等大型输电线路运维单位才能负担的起，而且往往只是少量购买，多数依靠租赁，因此难以在大多数省级、地市级线路运维单位推广应用。(2)应用直升机飞行平台，巡视操作难度大直升机飞行平台巡视，按照国家通用航空管理相关规定，必须办理空域申请，一般最少需要一个月以上的时间，周期比较长；直升机飞行平台巡视，需要运维单位配置专业飞行员，专业飞机运维保障作业组，机库、飞机运输车辆等大量的后勤保障，巡视操作难度大。(3)人工应用测距望远镜查看，作业规范性差，质量难以保证由于直升机仓位有限，一般只能乘坐一个作业人员空中巡视。一方面，测距望远镜一般比较重，在空中巡视时，人工手持望远镜长时间不间断观测，作业人员非常艰辛，容易造成遗漏，质量难以保证；另一方面，现有的直升机飞行平台一般没有专业的导航配置，基本依靠飞行员目视线路飞行，造成沿线路飞行高度、距离均变化较大，巡视作业人员需要不断的调整望远镜焦距，巡视工作质量难以保证。第三种方案具体为：应用直升机搭载机载激光扫描设备，在线路斜上方对线路全线飞行扫描，获取线路全线铁塔、导线、地线、线下地形、线下地物、线下树木三维激光点云数据，建立全线三维模型。巡视完成后，根据线路运维规范判断是否为树障缺陷，应用软件自动或人工辅助计算线路导线与树木之间的垂直净空距离，编写缺陷报告。线路检修人员依据树障缺陷报告，将过高树木砍伐到安全高度，消除线路树障缺陷。然而第三种方案仍存在以下缺陷：(1)机载激光设备重量大，飞行平台要求高，巡视成本高机载激光设备重量大，全套设备50kg以上，一般只能搭载在有人直升机或固定翼飞机上。输电线路运维单位需要购买这些飞行平台，只有南方电网、国家电网、超高压公司等大型输电线路运维单位才能负担的起，而且往往只是少量购买，多数依靠租赁，因此难以在大多数省级、地市级线路运维单位推广应用。(2)机载激光设备昂贵，基本依靠租赁服务，难以推广应用现阶段应用的机载激光设备基本在1000万以上，因此只有少数巡检单位可以承担的起设备成本，难以在大多数省级、地市级线路运维单位推广应用。(3)机载激光设备复杂，需要专业的作业团队机载激光设备结构复杂，巡视前设备安装，巡视中设备操作、巡视后设备保养等工作需要专业的作业团队，一般输电线路运维巡视单位不具备这样的专业团队，需要大量的时间培训。(4)有人飞行平台作业，巡视操作难度大有人飞行平台巡视，按照国家通用航空管理相关规定，必须办理空域申请，一般最少需要一个月以上的时间，周期比较长；有人飞行平台巡视，需要运维单位配置专业飞行员，专业飞机运维保障作业组，机库、飞机运输车辆等大量的后勤保障，巡视操作难度大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种采集高压电力线路树障缺陷的系统、方法及控制终端。本专利技术具体通过以下的技术方案实现：一种采集高压电力线路树障缺陷的系统，包括控制终端和飞行平台；所述飞行平台包括无人机和搭载在该无人机上的相机；所述控制终端包括：路径选择模块，用于选择起始铁塔和终止铁塔，规划航飞路线；参数设置模块，用于设置航高、航向重叠度和旁向重叠度；航行控制模块，用于根据设置路径和参数控制无人机自动飞行；点云数据获取模块，用于获取铁塔和线路的点云数据；树障缺陷分析模块，用于根据点云数据计算树障缺陷；所述相机在航飞路线上采集影像。作为本专利技术的进一步改进，所述控制终端还包括机型智能匹配模块，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。作为本专利技术的进一步改进，所述控制终端还包括电压等级选择模块，用于选择不同的电压等级。作为本专利技术的进一步改进，所述点云数据获取模块，获取的点云数据包括：铁塔点云数据、线路地线点云数据、线路导线点云数据、线路走廊地形点云数据、线路交叉跨越(与本线路交叉的线路、道路、铁路等)点云数据、线路走廊建筑物点云数据和线路走廊树木点云数据。作为本专利技术的进一步改进，所述树障缺陷分析模块，包括用于计算线路下导线与树顶距离的计算子模块和用于记录树障缺陷里程的记录子模块。本专利技术还提供了一种采集高压电力线路树障缺陷的方法，其包括以下步骤：S1：根据无人机的机型进行智能参数匹配；S2：选择电压等级；S3：选择起始铁塔和终止铁塔，确定线路路径；S4：设在航飞参数，包括航高、航向重叠度和旁向重叠度；S5：根据线路路径和航飞参数全自动航行，并通过相机采集影像；S6：获取铁塔和线路的点云数据；S7：分析树障缺陷。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：包括控制终端和飞行平台；所述飞行平台包括无人机和搭载在该无人机上的相机；所述控制终端包括：路径选择模块，用于选择起始铁塔和终止铁塔，规划航飞路线；参数设置模块，用于设置航高、航向重叠度和旁向重叠度；航行控制模块，用于根据设置路径和参数控制无人机自动飞行；点云数据获取模块，用于获取铁塔和线路的点云数据；树障缺陷分析模块，用于根据点云数据计算树障缺陷；所述相机在航飞路线上采集影像。

【技术特征摘要】
1.一种采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：包括控制终端和飞行平台；所述飞行平台包括无人机和搭载在该无人机上的相机；所述控制终端包括：路径选择模块，用于选择起始铁塔和终止铁塔，规划航飞路线；参数设置模块，用于设置航高、航向重叠度和旁向重叠度；航行控制模块，用于根据设置路径和参数控制无人机自动飞行；点云数据获取模块，用于获取铁塔和线路的点云数据；树障缺陷分析模块，用于根据点云数据计算树障缺陷；所述相机在航飞路线上采集影像。2.根据权利要求1所述采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：所述控制终端还包括机型智能匹配模块，用于根据无人机的机型进行智能参数匹配。3.根据权利要求1所述采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：所述控制终端还包括电压等级选择模块，用于选择不同的电压等级。4.根据权利要求1所述采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：所述点云数据获取模块，获取的点云数据包括：铁塔点云数据、线路地线点云数据、线路导线点云数据、线路走廊地形点云数据、线路交叉跨越点云数据、线路走廊建筑物点云数据和线路走廊树木点云数据。5.根据权利要求1所述采集高压电力线路树障缺陷的系统，其特征在于：所述树障缺陷分析模块，包括用于计算线路下导线与树顶距离的计算子模块和用于记录树障缺陷里程的记录子模块。6.一种采集高...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志勇，熊勇良，
申请(专利权)人：广州优飞信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44