基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，它包括固定翼无人机机体和与之通信并控制飞行状态、处理检测信息的地面测控中心，所述固定翼无人机机体上搭载有飞行控制系统和陀螺增稳吊舱，两者间相互通信；其中飞行控制系统通过机载第一通讯模块与地面测控中心通信；在陀螺增稳吊舱上设有成像装置与三维激光扫描仪，成像装置与三维激光扫描仪通过机载第二通讯模块与地面测控中心通信。本实用新型专利技术既可降低三维激光扫描仪的使用成本，又可实现长距离、大范围的检测，从而丰富固定翼无人机电力巡检系统检测手段，提高常规固定翼无人机电力巡检系统的检测效率和检测精度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，应用于无人机电力巡线

技术介绍
近年来，我国国民经济的持续快速发展对我国电力工业提出了越来越高的要求。我国目前已形成华北、东北、华东、华中、西北和南方电网共6个跨省区电网，截至2012年全国110千伏以上输电线路已超过70万公里。面对如此庞大的输电网络，要完成高效率的输电线路的巡检任务，急需要大航程、远距离的无人驾驶巡检飞机进行电网系统全天候、全地貌巡检，以提高巡检效率和巡检精度。近几年国内有人直升机和无人直升机电力巡检系统逐渐发展起来，其中有人驾驶的直升机进行巡线存在着一些问题如直升机及其维护费用昂贵、安全问题突出等。特别是·其安全问题，这是一个涉及人身及设备(包括飞机和电网)安全的严重问题。无人直升机具有起降灵活，可自由悬停等诸多优点，但现阶段国内大载荷无人直升机技术还不成熟，国外成熟产品又处于对华禁售的状态。无人直升机要进行长航时、长航程的输电线路巡查还存在技术难度，而固定翼无人机可长时间滞空的特点能弥补这方面的不足，云南电网公司普洱供电局201120156363. 6号专利，重庆市电力公司超高压局200920127031. 8号专利和阳锋，王滋政，黄勇于2009年发表于《红水河》第28卷第I期77-80页的论文分别对固定翼无人机输电线路巡检和直升机搭载三维激光扫描系统对输电线路巡检进行了描述。上述研究都取得了一定程度的有益效果，但仍存在如下问题I)现有的固定翼无人机电力巡检系统只采用可见光图像和视频对输电线路走廊进行巡视，检测手段单一，对于输电线路交跨线间距离、导线与地面建筑物(植被)间距离、输电线路弧垂和输电线路风偏等参数则无法测量。2)利用有人直升机搭载三维激光扫描仪对输电线路进行巡视，使用成本高，不利于生产实际中推广使用。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，该系统既可降低三维激光扫描仪的使用成本，又可实现长距离、大范围的检测，从而丰富固定翼无人机电力巡检系统检测手段，提高常规固定翼无人机电力巡检系统的检测效率和检测精度。为实现以上目的，本技术采用如下技术方案—种基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，它包括固定翼无人机机体和与之通信并控制飞行状态、处理检测信息的地面测控中心，所述固定翼无人机机体上搭载有飞行控制系统和陀螺增稳吊舱，两者间相互通信；其中飞行控制系统通过机载第一通讯模块与地面测控中心通信；在陀螺增稳吊舱上设有成像装置与三维激光扫描仪，成像装置与三维激光扫描仪通过机载第二通讯模块与地面测控中心通信。所述地面测控中心设有地面控制计算机和地面检测计算机，分别与机载第一通讯模块和机载第二通讯模块通信。所述飞行控制系统还包括GPS测量仪、气压高度计、发动机转速测量模块、舵机控制模块，它们通过机载第一通讯模块与地面测控中心通信。所述成像装置包括可见光照相机、可见光摄像机。所述陀螺增稳吊舱还设有大容量信息存储单元。所述地面控制计算机通过地面第一通讯模块与机载第一通讯模块通信。所述地面检测计算机则通过地面第二通讯模块与机载第二通讯模块通信。·所述地面检测计算机还与数据计算中心通信。所述飞行控制系统通过RS422接口与陀螺增稳吊舱通信。所述机载第一、第二通讯模块以及地面第一、第二通讯模块均为COFDM编码正交频分复用无线通信装置。本技术的基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统包括固定翼无人机机体、无线传输系统和地面测控中心。所述固定翼无人机本体上设有飞行控制子系统以及检测子系统，两者均与地面测控中心通过无线传输系统进行通信，接收地面控制人员的指令完成飞行并发送巡检信息，无线传输系统分机载第一通讯模块和机载第二通讯模块。飞行控制系统与GPS测量仪、气压高度计、发动机转速测量模块、舵机控制模块和第一通讯模块(机载)，飞行控制系统通过对各模块实现对无人机的飞行控制和信息采集，并通过第一通讯模块(机载)反馈到地面测控中心。在陀螺增稳吊舱上设有三维激光扫描仪、大容量信息存储单元，可见光照相机和可见光摄像机；吊舱通过机载第二通讯模块与地面测控中心通信，将机载视频和吊舱工作状态实时传回地面控制中心，可见光视频使地面站操作人员实时了解飞机飞行状态和飞机前方状态，起到导引飞机飞行的作用。可见光照相机执行定时拍照功能，三维激光扫描仪执行连续的扫描工作，并将扫描数据存储在大容量信息存储单元中。所述地面测控中心包括地面第一通讯模块、地面第二通讯模块、地面控制计算机、地面检测计算机和数据计算中心。地面控制计算机通过第一通讯模块实现对机载飞控系统遥测信息的采集和遥控指令的发送；地面检测计算机通过第二通讯模块实现对机载视频的下传接收，并对视频进行本地存储和管理。数据计算中心负责对机载三维激光扫描仪获得的三维数据进行集中处理计算，获得输电线路走廊数字高程模型，并提取输电线路、杆塔、建筑物、数木、道路等三维数据，并结合机载检测子系统中可见光照相机获得的正射影像，对输电线路走廊模型进行重构，并得到输电线路交跨线间距离、导线与地面建筑物(植被)间距离、输电线路弧垂和输电线路风偏等距离参数。本技术的有益效果是I、相比于有人机，采用无人机进行线路巡检，可有效降低系统风险，降低作业成本，有利于在生产领域的应用推广。2、利用固定翼无人机的长航时、高航速的特点，达到对输电线路走廊的大面积、长距尚的检测，提闻巡检效率。3、采用固定翼无人机搭载三维激光扫描仪对输电线路走廊进行检测，可充分发挥飞行平台和检测设备各自的优势，丰富无人机输电线路巡检技术手段，完善无人机输电线路巡检功能，降低三维激光扫描仪使用成本。可快速实现对输电线路走廊的整体普查，并可实现对各种距离参数 的精确测量，实现点、面结合的全面检测。附图说明图I为本技术的结构图；I.固定翼无人机机体，2.地面测控中心，3.无线传输系统，4.飞行控制系统，5.陀螺增稳吊舱，6. GPS测量仪，7.气压高度计，8.发动机转速测量模块，9.舵机控制模块，10.机载第一通讯模块，11.可见光照相机，12.可见光摄像机，13.三维激光扫描仪，14.大容量信息存储单元，15.机载第二通讯模块，16.地面第一通讯模块，17.地面控制计算机，18.地面第二通讯模块，19.地面检测计算机，20.数据计算中心。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。图I为本技术的结构图，基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，包括固定翼无人机机体I和地面测控中心2，两者间通过无线传输系统3通信。固定翼无人机机体I上设有飞行控制系统4和陀螺增稳吊舱5，其中飞行控制系统4与GPS测量仪6、气压高度计7、发动机转速测量模块8、舵机控制模块9和机载第一通讯模块10连接。陀螺增稳吊舱5上设有三维激光扫描仪13、大容量信息存储单元14，可见光照相机11和可见光摄像机12 ;陀螺增稳吊舱5通过第二通讯模块15与地面测控中心2通信，将机载视频和吊舱工作状态实时传回地面控制中心2，可见光视频使地面站操作人员实时了解飞机飞行状态和飞机前方状态，起到导引飞机飞行的作用。可见光照相机11执行定时拍照功能，三维激光扫描仪13执行连续的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维激光扫描系统的固定翼无人机电力巡检系统，它包括固定翼无人机机体和与之通信并控制飞行状态、处理检测信息的地面测控中心，其特征是，所述固定翼无人机机体上搭载有飞行控制系统和陀螺增稳吊舱，两者间相互通信；其中飞行控制系统通过机载第一通讯模块与地面测控中心通信；在陀螺增稳吊舱上设有成像装置与三维激光扫描仪，成像装置与三维激光扫描仪通过机载第二通讯模块与地面测控中心通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈西广，王滨海，郑天茹，王骞，刘俍，
申请(专利权)人：山东电力研究院，
类型：实用新型
国别省市：