输电线路工程无人机巡检航线规划方法技术

本发明专利技术提出输电线路工程无人机巡检航线规划方法，用于工程施工的基坑口开挖、基础浇筑、组塔和架线阶段，所述规划方法首先操控无人机飞行至输电线路工程通过采集现场图片，判断工程的当前施工阶段，按照不同施工阶段规划来无人机的自主巡检航线；本发明专利技术能够高效安全地规划巡检航线，无人机自主执行巡检航线，从而可以降低对飞手的要求或逐步取代专业飞手。而可以降低对飞手的要求或逐步取代专业飞手。而可以降低对飞手的要求或逐步取代专业飞手。

【技术实现步骤摘要】
输电线路工程无人机巡检航线规划方法


[0001]本专利技术涉及电网运维
，尤其是输电线路工程无人机巡检航线规划方法。

技术介绍

[0002]输电线路建设工程多在山区，工程建设现场复杂且变化较快，施工人员流动性大，高空作业安全风险较高。
[0003]现有输电线路建设工程场景下的无人机安全巡检，主要由安全督察员以及一名专业飞手携带无人机到达工程现场，在视野范围内，用遥控器控制无人机起飞到达制定巡检点位后进行拍照或者录制施工视频。
[0004]在输电线路建设工程复杂的现场环境下，即需要按照安全巡检要求管控现场作业设备设施和作业人员，而且无人机飞行还需要考虑与地表障碍物、设备设施之间的安全距离、高程差、作业的高度、拍摄时的姿态以及航时限制，综合考虑多种因素才能合理手动控制无人机安全飞行在复杂的输电线路建设工程现场，并采集清楚完整的视频图像完成巡检任务。因此现有技术方案对现场飞手的要求非常高，且安全巡检至少需要两人配合完成，且巡检效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出输电线路工程无人机巡检航线规划方法，能够高效安全地规划巡检航线，无人机自主执行巡检航线，从而可以降低对飞手的要求或逐步取代专业飞手。
[0006]本专利技术采用以下技术方案。
[0007]输电线路工程无人机巡检航线规划方法，用于工程施工的基坑口开挖、基础浇筑、组塔和架线阶段，其特征在于：所述规划方法首先操控无人机飞行至输电线路工程通过采集现场图片，判断工程的当前施工阶段，按照不同施工阶段规划来无人机的自主巡检航线；包括以下方法：方法A、当判定施工阶段为基础口开挖、基础浇筑阶段时，获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔四个基础的经纬度坐标值以及海拔高度；以覆盖基础建设场景的长方形区域生成覆盖整个基础建设场景的面状巡检航线；方法B、当判定施工阶段为组塔阶段时，获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔的中心的坐标以及杆塔设计高度，设组塔工程作业区域为圆柱型，生成覆盖组塔建设场景的环绕巡检航线；方法C、当判定施工阶段为架线阶段时，通过激光扫描采集工程线路点云数据，并进行点云处理和输电线路杆塔标注，然后基于点云模型，选择要巡检的杆塔，计算巡检航点并生成覆盖牵张架线作业的通道巡检航线及精细巡检航线。
[0008]所述方法A中，基坑口开挖和基础浇筑均基于地面基坑口进行施工，基坑口有防护围栏和孔洞盖板；方法A在规划面状航线以覆盖基础施工区域前，先以无人机所挂载云台相机垂直
朝下拍摄基础施工区域地面上的所有基坑口、安全围栏，一体化设备和施工人员，具体规划过程包括以下步骤；步骤A1、首先获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔四个基础的经纬度坐标值以及海拔高度；步骤A2、根据施工图纸所获取的杆塔基础坐标值，操控无人机飞到施工现场，通过拍摄回传现场视频画面，再次确认现场施工阶段是否为基础阶段，并测量工程作业范围，定位至少四个边界点P1、P2、P3、P4，并获取相应的经纬度坐标值以及海拔高度，从而获得一个覆盖基础建设场景的长方形区域；步骤A3、设置相邻两条航线无人机云台相机拍摄范围重叠率为k1，计算获得相邻两条航线距离为d1的航线；步骤A4、设置同一条航线相邻两个航点的无人机云台相机拍摄范围重叠率为k2，计算获得每条航线上相邻两个航点距离为ι1的航点以及各航点的经纬度坐标值；步骤A5、设置无人机航线的飞行高度值H1、飞行速度、航点需执行的拍照动作，拍照动作包括云台俯仰角度、拍照次数、变焦倍数；生成覆盖整个基础建设场景的面状巡检航线。
[0009]方法B中的组塔阶段为杆塔组建阶段，先在中间架设抱杆，然后从周围地锚地锚开始逐渐向上搭建塔材，施工人员需在杆塔上固定塔材；方法B规划环绕组塔现场的航线，航线从上至下全面覆盖组塔现场，并使无人机云台相机拍照时对准塔身上高空作业人员及地面基础处搬运塔材的施工人员，包括以下步骤；步骤B1、首先获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔的中心的坐标以及杆塔设计高度；步骤B2、根据施工图纸所获取的中心坐标以及杆塔高度，操控无人机飞到施工现场，通过拍摄回传现场视频画面，再次确认现场施工阶段是否为组塔阶段，并测量工程作业范围，设施工作业范围距离杆塔中心轴线OO
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的水平最大距离为R，组塔阶段包含抱杆的实际工程作业高度值为H2，获得圆柱型的组塔工程作业区域；步骤B3、设置较低航线的飞行高度值为h1、相邻两条航线无人机云台相机拍摄范围重叠率为k1，与圆柱形工程作业区域的水平距离为d2,计算获得相邻两条航线高度差为h2的圆形环绕航线，航线所在平面与杆塔中心轴线OO
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相垂直，且交点为航线的圆心，航线半径为R+d2；步骤B4、设置同一条航线相邻两个航点无人机云台相机拍摄范围重叠率为k2，计算获得每条航线上相邻两个航点距离为ι2的航点以及各航点的经纬度坐标值；步骤B5、设置无人机在航线中的飞行速度、在航点需执行的拍照动作，拍照动作包括云台俯仰角度、拍照次数、变焦倍数；生成覆盖组塔建设场景的环绕巡检航线。
[0010]方法C中的架线阶段，施工人员在杆塔上各接点的挂点安装绝缘子串以及滑轮，从工程现场的牵张场内的牵引机开始架设导线和地线。
[0011]方法C中的通道巡检航线的规划包括以下步骤；步骤C1、首先通过激光扫描采集工程线路点云数据，并进行点云处理和输电线路杆塔标注；
步骤C2、基于点云模型，选择要巡检的杆塔；步骤C3、设置通道巡检时航线飞行距离塔顶的高度值h3；步骤C4、计算获得位于杆塔正上方的巡检航点，各航点之间的距离等同于各杆塔之间的距离为ι
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；然后再设置无人机的飞行速度、无人机在航点处需执行的拍照动作，拍照动作包括云台俯仰角度、拍照次数、变焦倍数；生成覆盖牵张架线作业的通道巡检航线。
[0012]方法C中的精细巡检航线的规划包括以下步骤；步骤D1、首先通过激光扫描采集工程线路点云数据，并进行点云处理和输电线路杆塔标注；步骤D2、基于点云模型，选择要巡检的杆塔；步骤D3、设置精细巡检时航线飞行距离塔顶的安全高度值h4；步骤D4、计算获得杆塔两侧巡检起始航点;步骤D5、设置精细巡检时距离杆塔各挂点的距离d3；即计算获得各挂点对应的巡检航点，航点与杆塔上各挂点水平距离为d3;然后再设置无人机的飞行速度、航点的拍照动作，拍照动作包括云台俯仰角度、拍照次数、变焦倍数；生成覆盖牵张架线作业的精细巡检航线，即无人机巡检飞行时以杆塔一侧上方为起始点，开始向下依次巡检各挂点，然后再原路上升到开始点位，跨越到杆塔另一侧开始点位，再向下巡检另一侧各挂点，巡检结束后原路返回到起始点位；方法A、方法B和方法C中，无人机与管理机构通信，无人机内置微处理器按管理机构给出的巡检任务类型和航线航点的GPS地理坐标来自动生成航线，并执行自动化巡检任务，无需飞手实时操控，所述巡检任务类型包括基坑口开挖阶段巡检、基础浇筑阶段巡检、组塔阶段巡检、架线阶段通道巡检、架线阶段精细巡检。
[0013]本专利技术能够高效安全地规划巡检航线，无人机自主执本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.输电线路工程无人机巡检航线规划方法，用于工程施工的基坑口开挖、基础浇筑、组塔和架线阶段，其特征在于：所述规划方法首先操控无人机飞行至输电线路工程通过采集现场图片，判断工程的当前施工阶段，按照不同施工阶段规划来无人机的自主巡检航线；包括以下方法：方法A、当判定施工阶段为基础口开挖、基础浇筑阶段时，获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔四个基础的经纬度坐标值以及海拔高度；以覆盖基础建设场景的长方形区域生成覆盖整个基础建设场景的面状巡检航线；方法B、当判定施工阶段为组塔阶段时，获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔的中心的坐标以及杆塔设计高度，设组塔工程作业区域为圆柱型，生成覆盖组塔建设场景的环绕巡检航线；方法C、当判定施工阶段为架线阶段时，通过激光扫描采集工程线路点云数据，并进行点云处理和输电线路杆塔标注，然后基于点云模型，选择要巡检的杆塔，计算巡检航点并生成覆盖牵张架线作业的通道巡检航线及精细巡检航线。2.根据权利要求1所述的输电线路工程无人机巡检航线规划方法，其特征在于：所述方法A中，基坑口开挖和基础浇筑均基于地面基坑口进行施工，基坑口有防护围栏和孔洞盖板；方法A在规划面状航线以覆盖基础施工区域前，先以无人机所挂载云台相机垂直朝下拍摄基础施工区域地面上的所有基坑口、安全围栏，一体化设备和施工人员，具体规划过程包括以下步骤；步骤A1、首先获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔四个基础的经纬度坐标值以及海拔高度；步骤A2、根据施工图纸所获取的杆塔基础坐标值，操控无人机飞到施工现场，通过拍摄回传现场视频画面，再次确认现场施工阶段是否为基础阶段，并测量工程作业范围，定位至少四个边界点P1、P2、P3、P4，并获取相应的经纬度坐标值以及海拔高度，从而获得一个覆盖基础建设场景的长方形区域；步骤A3、设置相邻两条航线无人机云台相机拍摄范围重叠率为k1，计算获得相邻两条航线距离为d1的航线；步骤A4、设置同一条航线相邻两个航点的无人机云台相机拍摄范围重叠率为k2，计算获得每条航线上相邻两个航点距离为ι1的航点以及各航点的经纬度坐标值；步骤A5、设置无人机航线的飞行高度值H1、飞行速度、航点需执行的拍照动作，拍照动作包括云台俯仰角度、拍照次数、变焦倍数；生成覆盖整个基础建设场景的面状巡检航线。3.根据权利要求1所述的输电线路工程无人机巡检航线规划方法，其特征在于：方法B中的组塔阶段为杆塔组建阶段，先在中间架设抱杆，然后从周围地锚地锚开始逐渐向上搭建塔材，施工人员需在杆塔上固定塔材；方法B规划环绕组塔现场的航线，航线从上至下全面覆盖组塔现场，并使无人机云台相机拍照时对准塔身上高空作业人员及地面基础处搬运塔材的施工人员，包括以下步骤；步骤B1、首先获取输电线路工程施工图纸，根据施工图纸获取杆塔的中心的坐标以及杆塔设计高度；步骤B2、根据施工图纸所获取的中心坐标以及杆塔高度，操控无人机飞到施工现场，通
过拍摄回传现场视频画面，再次确认现场施工阶段是否为组塔阶段，并测量工程作业范围，设施工作业范围距离杆塔中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞宏志，林志和，刘雨铮，张建勋，黄明祥，翁国凯，张春欣，朱凌枫，林琳煜，邓锋华，杨大淼，王婉君，林祥璐，祝尉洪，潘玲，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：