一种基于无人机测量弧垂的方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于无人机测量弧垂的方法及系统，其方法包括：基于无人机的起飞状态分别获取小号杆塔线路悬垂点A、大号杆塔线路悬垂点B及位于A和B之间导线上任意一点C所处的位置信息，所述位置信息包括水平坐标点和垂直坐标点；基于悬垂点A、悬垂点B和C点的位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数，获取悬垂点A和悬垂点B之间的导线曲线路和导线直线路；计算出所述导线曲线路和所述导线直线路之间的最远距离，所述最远距离为线路弧垂F。本发明专利技术实施例通过无人机采集线路悬垂点的位置信息来测量线路弧垂，提高了弧垂测量精度与巡检作业效率，降低巡检风险和成本。

A method and system of measuring sag based on UAV

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机测量弧垂的方法及系统
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种基于无人机测量弧垂的方法及系统。
技术介绍
随着电网建设的快速发展，新建的输电线路越来越多，特别是特高塔输电线路和跨区域联网输电线路等工程建设规模大，使得输电线路穿越高山、大江、大河、高海拔地区、长期大雾地区、无人区等，工施工条件越来复杂，施工难度越来越大，高压架空输电线路的弧垂是线路设计、施工、运行的主要指标，关系到线路安全运行。目前，国内在输电线路施工验收时，输电线路线路弧垂测量是工程质量的一项重要指标。目前输电线路弧垂测量主要是借助经纬仪/全站仪等仪器和工具，在档端、档外、档内、档侧，通过几何的方法进行测量。采用经纬仪/全站仪进行测量存在几大劣势：一、对中整平等操作不方面，针对恶劣环境下测量难度极大；二、针对大档距因距离太远经纬仪在对焦返回，无法进行测量；三、测量的数据无法自动读取，需要工作人员进行笔纸记录，然后计算机计算，工作效率低。因此需要研究一种优于经纬仪/全站仪等的仪器工具的测量方式，即一种基于无人机测量弧垂的方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于无人机测量弧垂的方法，将现代GPS卫星定位技术与计算机通信领域结合应用，为架空输电线路施工过程中的弧垂观测提供了新的有利手段，解决了工程施工的实际困难。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于无人机测量弧垂的方法，其中，所述方法包括：基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息，所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点；基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息，所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点；基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息，所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点；基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数，并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路，并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路；基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离，所述最远距离为线路弧垂F。所述方法还包括：基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息，所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点。所述基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息包括：基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息，并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点，所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点。所述基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息包括：在控制无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时，基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描，获取小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据；对所述小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据进行分析，获取到小号杆塔线路悬垂点A与所述无人机的相对位置A；基于所述相对位置A和无人机当前所处的GPS信息获取到所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息；基于所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第二位置信息。所述基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息包括：在控制无人机起飞临近至所述大号杆塔线路悬垂点B时，基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描，获取大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据；对所述大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据进行分析，获取到大号杆塔线路悬垂点B与所述无人机的相对位置B；基于所述相对位置B和无人机当前所处的GPS信息获取到所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息；基于所述大号杆塔线路悬垂点B的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第三位置信息。所述基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息包括：在控制无人机起飞临近至所述任意一点C时，基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描，获取任意一点C周围的点云数据；对所述任意一点C周围的点云数据进行分析，获取到任意一点C与所述无人机的相对位置C；基于所述相对位置C和无人机当前所处的GPS信息获取到所述任意一点C的GPS信息；基于所述任意一点C的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第四位置信息。所述空间曲线路函数公式为：y1＝ax2+bx+c1其中，在二维空间(x,y1)中，c1为所述空间曲线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。所述空间直线路函数为：y2＝kx+c2其中，在二维空间(x,y2)中，k为所述空间直线路的斜率，c2为所述空间直线路到无人机起飞参考点相对于起飞水平线的垂直距离。所述线路弧垂距离的表达式为：F＝(kx+c2)-(ax2+bx+c1)其中，F表示线路弧垂距离。本专利技术实施例还提供一种基于无人机测量弧垂的系统，其特征在于，所述系统包括：位置获取模块，用于基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息，所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点；基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息，所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点；基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息，所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点；数据处理模块，用于基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数，并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路，并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路；弧垂测量模块，用于基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离，所述最远距离为线路弧垂F。在本专利技术实施例中，无人机通过内置程序采集相关线路悬垂点的位置信息，利用激光雷达消除采集误差，再将相关线路悬垂点的位置信息建立函数关系以计量弧垂距离，符合目前所提倡的输电线路信息化、智能化、安全化的全面要求，减轻了运行部门日常巡检的工作量，对系统安全运行具有重要意义。另外，通过无人机在飞行巡检途中采集线路悬垂点的位置信息对弧垂距离进行测量，与传统人工巡检相比，无人机巡检作业方式不仅降低了巡检风险和巡检成本，还提高了输电线路垂弧测量的精度，从而提高巡检作业效率，而且最大限度保障输电线路巡检作业中人员安全问题。基于无人机测量弧垂的方法实现了现阶段利用无人飞行器在电力方面的自动化技术应用空白，提高巡检的自动化水平，具有极大的经济及社会意义。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息，所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点；/n基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息，所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点；/n基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息，所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点；/n基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数，并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路，并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路；/n基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离，所述最远距离为线路弧垂F。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息，所述第二位置信息包括第二水平坐标点和第二垂直坐标点；
基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息，所述第三位置信息包括第三水平坐标点和第三垂直坐标点；
基于无人机的起飞状态获取位于A和B之间导线上任意一点C所处的第四位置信息，所述第四位置信息包括第四水平坐标点和第四垂直坐标点；
基于第二位置信息、第三位置信息和第四位置信息建立空间曲线路函数和空间直线路函数，并基于空间曲线路函数获取A和B之间的导线曲线路，并基于空间直线路函数获取A和B之间的导线直线路；
基于所述导线曲线路和所述导线直线路计算出所述导线直线路与所述导线曲线路之间的最远距离，所述最远距离为线路弧垂F。


2.如权利要求1所述的基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息，所述第一位置信息包括第一水平坐标点和第一垂直坐标点。


3.如权利要求2所述的基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，所述基于无人机的起飞状态获取起飞点所处的第一位置信息包括：
基于无人机的起飞状态获取起飞点的GPS信息，并以所述起飞点的GPS信息建立起相应的参考点，所述参考点包括水平坐标参考点和垂直坐标参考点。


4.如权利要求3所述的基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，所述基于无人机的起飞状态获取小号杆塔线路悬垂点A所处的第二位置信息包括：
在控制无人机起飞至临近所述小号杆塔线路悬垂点A时，基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描，获取小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据；
对所述小号杆塔线路悬垂点A周围的点云数据进行分析，获取到小号杆塔线路悬垂点A与所述无人机的相对位置A；
基于所述相对位置A和无人机当前所处的GPS信息获取到所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息；
基于所述小号杆塔线路悬垂点A的GPS信息和所述起飞点的GPS信息建立起的参考点获取到第二位置信息。


5.如权利要求4所述的基于无人机测量弧垂的方法，其特征在于，所述基于无人机的起飞状态获取大号杆塔线路悬垂点B所处的第三位置信息包括：
在控制无人机起飞临近至所述大号杆塔线路悬垂点B时，基于无人机上内置的激光雷达驱动程序控制激光雷达对无人机周围进行扫描，获取大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据；
对所述大号杆塔线路悬垂点B周围的点云数据进行分析，获取到大号杆塔线路悬垂点B与所述无人机的相对位置B...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆布健，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司贵港供电局，
类型：发明
国别省市：广西;45