一种输电线路智能巡检系统及方法

技术领域

本发明涉及输电线路巡检技术领域，具体涉及一种输电线路智能巡检系统及方法。

背景技术

电力高压铁塔多建设在野外，是电力部门的重要设施，能架空输电线并起保护和支撑作用。随着巡检技术的不断发展，很多智能终端都被广泛应用在输电线的巡检工作中。但针对一些山高林密区域，输电高压铁塔多从山林之中穿过，线路通道内线树矛盾突出，因此对危急树木进行监测，及时对其进行清理尤为重要。目前的监测方式多为智能终端结合人工巡检，巡检人员往往需要定期登塔，通过目测估计线树距离，一方面误差较大，另一方面由于视角的原因，观测不够全面，容易遗漏危急树木。其他公司有使用激光扫描三维建模的方法来监测，但动辄百万元的花销导致性价比较低，所以，研究一种经济、准确的巡检技术尤为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种输电线路智能巡检系统及方法。本发明的技术方案为：

第一个方面，本发明提供一种输电线路智能巡检系统，包括：管理中心、多个巡检服务端、通讯装置和多个无人机；

所述管理中心，与所述巡检服务端通过所述通讯装置连接，用于对输电线路巡检过程进行统一控制管理；

所述巡检服务端，安装有大疆智图装置，并与所述无人机通过所述通讯装置连接；所述巡检服务端用于接收所述管理中心的各种指令、向所述管理中心传送数据、操控所述无人机以及接收并处理所述无人机传送的数据；一台所述巡检服务端控制一个所述无人机；

所述无人机上设置有控制器、存储器、摄像机、红外传感器、紫外传感器、RTK导航传感器、障碍物检测传感器和信号收发装置，所述控制器分别与所述存储器、所述摄像机、所述红外传感器、所述紫外传感器、所述RTK导航传感器、所述障碍物检测传感器和所述信号收发装置相连。

进一步地，所述巡检服务端还包括巡检数据库，所述巡检数据库用于存储所有巡检业务数据。

进一步地，所述巡检服务端还包括无人机纠偏模块，所述纠偏模块用于当所述无人机的RTK导航传感器发送的位置信息偏离巡检路线时及时纠偏。

优选地，所述红外传感器包括红外测距传感器和红外成像传感器，其中，所述红外测距传感器设置在无人机的顶部。

进一步地，所述无人机还设有磁场传感器，所述磁场传感器设置在无人机的底部。

进一步地，所述大疆智图装置包括数据处理模块、三维建模模块和数据分析模块，所述数据处理模块用于对无人机采集的图像、视频、红外数据、位置和磁场数据进行处理后生成三维点云数据；所述三维建模模块用于将生成的三维点云数据构建成输电线所处位置的三维模型；所述数据分析模块用于对所述三维模型进行全分析，以查找输电线路的缺陷及隐患。

进一步地，所述通讯装置包括：蓝牙模块、局域网模块、无线电模块，其中，所述管理中心与所述巡检模块优选通过局域网模块相连，所述巡检模块与所述无人机优选通过蓝牙模块相连。

第二个方面，本发明提供一种输电线路智能巡检方法，包括以下步骤：

1)制定无人机巡检线路，然后通过启动无人机，对需要巡检的输电线路区域进行视频和图像采集，并将采集的数据发送至巡检服务端的大疆智图装置；

2)应用大疆智图装置将所采集的视频和图像数据进行处理，生成二维或三维点云数据，完成二维或三维建模任务；然后对模型进行数据分析，查找电力线路缺陷及隐患，并形成记录信息进行存储；

3)所述管理中心通过对所述巡检服务端的记录信息进行实时巡检，如果发现电力线路存在缺陷及隐患，及时生成处理报告。

与现有技术对比，本发明的有益效果如下：

本发明的技术方案不受地形环境限制，具有费用低、效率高的优势。一方面可以实现输电线路的三维建模，进一步强化了智能巡检方式。特别是在线路通道内，可有效解决危急树木与导线距离监测的问题。二是通过二维正射影像，可实现配电线路的实景信息采集，线路周边环境及路径走向一目了然，为今后的线路巡视和抢修提供了便利。三是将带有RTK功能的无人机与大疆智图装置结合，深入研究变电站作业场景，可输出完整精确的三维模型助力变电站巡检作业的效率提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例1的系统结构原理框图。

图2是本发明实施例1的大疆智图装置结构原理框图。

图3是本发明实施例1的无人机结构原理框图。

图4是本发明实施例1的无人机的一种结构示意图，其中，1、红外测距传感器，2、磁场传感器，3、光感照明装置。

图5是本发明实施例2中某地输电线路的三维点云建模图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种输电线路智能巡检系统，包括：管理中心、多个巡检服务端、通讯装置和多个无人机；

所述管理中心为计算机系统，主要功能为信息的收集、传输、存储、维护以及指令下达等，用于对输电线路巡检过程进行统一控制调配管理。一个管理中心与多个所述巡检服务端通过局域网连接。

所述巡检服务端为子计算机系统，所述巡检服务端用于接收所述管理中心的各种指令、向所述管理中心传送数据、操控所述无人机以及接收并处理所述无人机传送的数据。所述巡检服务端安装有大疆智图装置，如图2所示，所述大疆智图装置包括数据处理模块、三维建模模块和数据分析模块，所述数据处理模块用于对无人机采集的图像、视频、红外数据、位置和磁场数据进行处理后生成三维点云数据；所述三维建模模块用于将生成的三维点云数据构建成输电线所处位置的三维模型；所述数据分析模块用于对所述三维模型进行全分析，以查找输电线路的缺陷及隐患。

所述巡检服务端与所述无人机通过所述通讯装置连接，并且一台所述巡检服务端控制一个所述无人机，一个所述无人机对应某一片区域的输电线路巡检。所述巡检服务端还包括巡检数据库和无人机纠偏模块，所述巡检数据库用于存储所有巡检业务数据，包括：三维模型数据、三维模型全分析数据，无人机采集到的图像/视频、位置、障碍物等数据。所述纠偏模块用于当所述无人机的RTK导航传感器发送的位置信息偏离巡检路线时及时纠偏。当需要同时对几个区域同时启动巡检时，由管理中心统一发出控制指令到各个巡检服务端，巡检服务端启动无人机开始巡检工作。

如图3和4所示，所述无人机上设置有控制器、存储器、摄像机、红外测距传感器、红外成像传感器、紫外传感器、RTK导航传感器、障碍物检测传感器和信号收发装置，所述控制器分别与所述存储器、所述摄像机、所述红外传感器、所述紫外传感器、所述RTK导航传感器、所述障碍物检测传感器和所述信号收发装置相连。本发明将无人机的内部和外部结构进行了重新组装，在现有无人机的基础上增加了红外测距传感器、RTK导航传感器、障碍物检测传感器。其中，所述红外测距传感器1设置在无人机的顶部，用于采集无人机与地面的距离数据，判断输电线和树木之间的距离，并将这些数据通过信号收发装置传送给巡检服务端。所述RTK导航传感器利用的是卫星信号中的载波相位差分实现实时动态的精密相对定位，在野外也能获得cm级定位精度，尤其适用于本发明这种需要在密林深处设置输电线的情况。所述无人机还设有磁场传感器2，所述磁场传感器2设置在无人机的底部，以尽量降低红外测距传感器1的干扰，磁场传感器2的作用是监测巡检线路区域是否带电。此外，所述无人机的摄像机旁还设有光感照明装置3，用于在光线不太好的时候加大照明力度，以清晰采集图像/视频数据。无人机其他部分的功能同现有无人机，这里不做详细介绍。

所述通讯装置包括：蓝牙模块、局域网模块、无线电模块，其中，所述管理中心与所述巡检模块优选通过局域网模块相连，所述巡检模块与所述无人机优选通过蓝牙模块相连。

实施例2

本实施例提供一种输电线路智能巡检方法，采用实施例1所述的系统，在本溪郊区输电线路区域已全面实施，该方法包括以下步骤：

1)制定无人机巡检线路，然后通过启动无人机，对需要巡检的输电线路区域进行视频和图像采集，并将采集的数据发送至巡检服务端的大疆智图装置；

2)应用大疆智图装置将所采集的视频和图像数据进行处理，生成二维或三维点云数据，完成二维或三维建模任务；然后对模型进行数据分析，查找电力线路缺陷及隐患，并形成记录信息进行存储；

3)所述管理中心通过对所述巡检服务端的记录信息进行实时巡检，如果发现电力线路存在缺陷及隐患，及时生成处理报告。

图5给出了采用上述系统及方法开展的某区域输电线路巡检形成的三维点云建模图，从图中可以清晰看到电力高压铁塔及其上假设的输电线路，以及周边的环境情况。该项目极大的节约了电力线路巡视工作的人力、物力。以桓仁县地区七条220kV输电线路为例，预计巡视效率是传统人工巡视的6-8倍，全年节约费用500余万元。

与现有技术对比，本发明的有益效果如下：

本发明的技术方案不受地形环境限制，具有费用低、效率高的优势。一方面可以实现输电线路的三维建模，进一步强化了智能巡检方式。特别是在线路通道内，可有效解决危急树木与导线距离监测的问题。二是通过二维正射影像，可实现配电线路的实景信息采集，线路周边环境及路径走向一目了然，为今后的线路巡视和抢修提供了便利。三是将带有RTK功能的无人机与大疆智图装置结合，深入研究变电站作业场景，可输出完整精确的三维模型助力变电站巡检作业的效率提升。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。