[发明专利]基于单线激光测距的架空高压导线巡检系统及巡检方法

说明书

本发明公开了一种基于单线激光测距的架空高压导线巡检系统及巡检方法，巡检系统包括无人机本体，以及挂载在无人机本体起落架上的数据处理模块、相机、激光雷达，以及设置在地面的地面控制站，数据处理模块将相机监测画面和激光雷达检测数据传回地面控制站。本发明综合利用激光雷达和相机，可以实时的定位出当前无人机和高压导线之间的距离、无人机和障碍物之间的距离，进而得到高压导线和障碍物之间的距离，通过对该距离的判断，可判定障碍物是否是隐患，如果不是则继续巡检，如果是的话就能够及时的进行处理。无需人工参与，具有巡检效率高和准确的优点。

技术领域

本发明涉及电力系统运行检修研究领域，特别涉及一种基于单线激光测距的架空高压导线巡检系统及巡检方法。

背景技术

目前，高压输电线路已成为电网的主干网，增强了我国电力传输能力，改善了电网建设落后的问题。随着电网建设加快，输电线路结构变得复杂，线路分布范围也越来越广，线路经过的区域多是环境恶劣的地区，这给电网安全稳定运行带来很大影响。

输电线路杆塔和输电线长期暴露在空气中，不仅要承受电力负荷带来的压力，还长期受雷击闪络、污秽腐蚀、风吹雨打等外力破坏，造成输电线路绝缘子磨损缺失、导线断股、防震锤缺失等隐患，这些故障隐患若不能及时被发现，会严重威胁电能传输、电网安全运行。所以保证高压输电线路的安全稳定运行，对输电线路定期巡检非常必要的。

目前，基本上仍采用人工沿输电线逐塔巡视的作业方式，作业劳动强度大、费用高且危险性大。为此，开发一种能取代人工巡检方式的架空高压导线自动巡检系统具有重要的研究意义和实用价值。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于单线激光测距的架空高压导线巡检系统，该系统具有巡检效率高，检测结果准确，且成本低等优点。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述架空高压导线巡检系统的巡检方法，该方法操作简便，能够准确识别高压导线上是否存在障碍物，以及计算出障碍物和高压导线之间的距离。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：基于单线激光测距的架空高压导线巡检系统，包括无人机本体，以及挂载在无人机本体起落架上的数据处理模块、相机、激光雷达，以及设置在地面的地面控制站，数据处理模块将相机监测画面和激光雷达检测数据传回地面控制站。

优选的，所述激光雷达上设有激光发射器和激光感应器，激光发射器发射的激光扫描周围区域，如果碰到障碍物或高压导线，反射光线由激光感应器接收，所述激光感应器与数据处理模块相连。数据处理模块根据返回的激光信号可以得到当前无人机与高压电线和障碍物之间的距离。

更进一步地，所述激光雷达为360°全向式激光雷达。该种激光雷达能够实现对无人机的前方、下方、后方进行全方位的距离探测，并且强大的扫描分辨率能够识别诸如导线等细微物体。

一种基于上述架空高压导线巡检系统的巡检方法，包括步骤：

控制无人机起飞后到达高压导线附近，开始巡检；

巡检过程中，通过相机持续获取高压导线所在平面位置，通过激光雷达持续对高压导线测距，进而建立无人机与高压导线相对位置三维图；

同时，通过相机持续获取当前监测画面，通过激光雷达持续获取当前检测数据，一旦遇到障碍物，通过上述信息建立无人机与障碍物相对位置的三维图；

根据上述两个三维图，计算当前障碍物与高压导线之间的距离；

判断当前障碍物与高压导线之间的距离是否超过预设安全距离，如果超过，则标注该巡检点位置，继续巡检，如果没有超过，则继续巡检。

优选的，建立无人机与高压导线相对位置三维图，步骤是：

激光雷达对高压导线测距，得到高压导线截面点相对于无人机的距离L1以及角度θ1；