專利名稱：一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)，特別是一種綜合了車載檢測和無人直升 機(jī)檢測的復(fù)合輸電線路光電檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的輸電線路檢修執(zhí)行的是以時(shí)間為基礎(chǔ)的周期性檢修制度。這種制度不僅缺 乏科學(xué)性，且具有很大的盲目性。已與供電企業(yè)的發(fā)展要求不相適應(yīng)，主要表現(xiàn)在如下兩個(gè) 方面。一是計(jì)劃檢修日與實(shí)際工作量的矛盾突出。由于線路長，分布區(qū)域廣，任務(wù)重，工 作安排顧此失彼，檢修人員疲于應(yīng)付，工作質(zhì)量不高，安全局面不穩(wěn)。計(jì)劃檢修日的執(zhí)行以 致供電可靠率長期在低水平下徘徊。二是該修設(shè)備不能及時(shí)維修，故障率居高不下。線路一般一年安排一次停電檢修， 而缺陷或異常運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)的時(shí)間，不是人的意識所能左右的。該修設(shè)備不能及時(shí)檢修，從 而導(dǎo)致缺陷性質(zhì)惡化、隱患變故障，設(shè)備健康水平下降。要走出線路維護(hù)高支出、低效能的怪圈，只有改變傳統(tǒng)檢修方式，以現(xiàn)代高科技手 段為基礎(chǔ)，加大運(yùn)行維護(hù)的科技含量，提高對輸電線路狀態(tài)的預(yù)測、預(yù)見能力。目前，較為常見的輸電線路檢測方式主要有三種類型。第一種是直升機(jī)檢測，直升飛機(jī)在輸電線路斜上方飛行，以安裝在穩(wěn)定平臺上的 可見光或紅外、紫外成像設(shè)備完成對線路的檢測。直升機(jī)檢測系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面1、場地要求高，對起飛與著陸點(diǎn)要求較高，并需要提前勘察；2、手續(xù)復(fù)雜，需要提前與當(dāng)?shù)乜展懿块T聯(lián)系，待空管部門下達(dá)放飛許可后，方可開 始飛行巡視作業(yè)，作業(yè)結(jié)束后還要向空管部門匯報(bào)；3、安全性差，跟飛機(jī)和飛行人員的相關(guān)性太高，一旦發(fā)生事故，后果嚴(yán)重。第二種是自動巡線機(jī)器人，巡線機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及機(jī)械 結(jié)構(gòu)、自動控制、通信、傳感器信息融合、電源技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，它沿高壓輸電線路自動完成 線路的巡檢任務(wù)。該系統(tǒng)主要缺點(diǎn)有以下幾個(gè)方面1、效率低，完成一次檢測所用的時(shí)間太長；2、人工干預(yù)困難，工作開始與結(jié)束時(shí)都需要人爬上高壓線架，一旦機(jī)器人在線路 中間發(fā)生故障，則要將機(jī)器人取下極為困難，且安全性低；3、抗干擾能力較差，易受高壓電線的強(qiáng)電磁場干擾。第三種是無人直升機(jī)檢測，無人直升機(jī)檢測很好地解決了有人直升機(jī)檢測的缺 陷，然而卻帶來了新的問題1、單次飛行時(shí)間短，檢測距離有限；2、承載能力有限，便于攜帶的無人直升機(jī)在目前的技術(shù)條件下每次升空只能安裝 一種成像設(shè)備；

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決上述不足，提供一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)，該輸 電線路光電檢測系統(tǒng)包括車載移動光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)；車載移動光 電檢測系統(tǒng)包括光電探測系統(tǒng)和顯示控制系統(tǒng)兩個(gè)部分；光電探測系統(tǒng)包括紅外熱像儀、 紫外成像儀、可見光相機(jī)、GPS和穩(wěn)定平臺；顯示控制系統(tǒng)包括顯控設(shè)備、信號處理設(shè)備、供 電設(shè)備和傳輸設(shè)備；無人直升機(jī)機(jī)上載荷為可更換方式，采用可見光相機(jī)、紅外熱像儀或紫 外成像儀，機(jī)上載荷安裝于機(jī)上穩(wěn)定平臺之中；車載移動光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)上都配備定向測量系統(tǒng)，在檢 測過程中，車載移動光電檢測系統(tǒng)實(shí)時(shí)將自身經(jīng)緯度和高度信息、以及檢測角度信息發(fā)送 給無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)，后者根據(jù)接收到的信息改變自身的飛行軌跡和穩(wěn)定平臺光軸 指向，使得自身視場中心點(diǎn)與車載移動光電檢測系統(tǒng)的視場中心點(diǎn)誤差不大于2米。其中，車載移動光電檢測系統(tǒng)有手動跟蹤和自動跟蹤兩種巡線方式。其中，手動跟蹤由操作人員控制操縱桿，在車輛行駛的過程中，控制穩(wěn)定平臺在上 下左右四個(gè)方向的運(yùn)動，完成輸電線路的連續(xù)掃描。其中，自動跟蹤采用車輛位置跟蹤和圖像跟蹤兩種方式結(jié)合，以車輛位置實(shí)現(xiàn)粗 略跟蹤、圖像跟蹤實(shí)現(xiàn)精確跟蹤。其中，車載移動光電檢測系統(tǒng)中穩(wěn)定平臺為陀螺穩(wěn)定。其中，車載移動光電檢測系統(tǒng)中顯控設(shè)備由車載計(jì)算機(jī)、操縱桿、按鍵和語音對講 組成。其中，車載移動光電檢測系統(tǒng)中供電設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)220VAC、蓄電池和車輛供電系 統(tǒng)分別供電。其中，輸電線路光電檢測系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制中心之間的信號傳輸和無人直升機(jī)與車 載顯控系統(tǒng)之間的信號傳輸均為無線傳輸。其中，安裝在車載計(jì)算機(jī)內(nèi)的軟件，能夠同時(shí)對車載移動光電檢測系統(tǒng)的圖像和 無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)的圖像進(jìn)行顯示、存儲和/或抓拍操作。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)之一在于，在車載系統(tǒng)中，為了適應(yīng)車輛與待檢測輸電線路 距離的差異，紅外熱像儀、紫外成像儀和可見光相機(jī)均采用連續(xù)變焦鏡頭，車載光電檢測系 統(tǒng)可以在距離20米 200米之間對輸電線路進(jìn)行檢測。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)之二在于，在輸電線路附近，如果路況達(dá)到三級公里標(biāo)準(zhǔn)，可 以使用車載光電檢測系統(tǒng)對輸電線路進(jìn)行檢測，當(dāng)輸電線路處于山區(qū)等沒有道路的環(huán)境 中，使用無人直升機(jī)檢測系統(tǒng)對輸電線路進(jìn)行檢測，從而滿足各種環(huán)境下的檢測需求。本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)之三在于結(jié)合了車載檢測與無人直升機(jī)檢測兩種方式的優(yōu) 點(diǎn)，在路況允許的條件下，可以采用同步或異步的方式實(shí)現(xiàn)對輸電線路的光電檢測。本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)之四在于車載系統(tǒng)的跟蹤器采用了以圖像跟蹤和車輛位置 跟蹤相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式，以車輛位置跟蹤實(shí)現(xiàn)粗跟蹤，圖像跟蹤實(shí)現(xiàn)精確跟蹤。本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)之五在于車載光電檢測系統(tǒng)中，供電設(shè)備由蓄電池組和綜合 電源控制器組成，可以通過220VAC、蓄電池和車輛供電系統(tǒng)這三種方式對系統(tǒng)供電。

圖1示出了輸電線路光電檢測系統(tǒng)原理圖。圖2示出了輸電線路光電檢測系統(tǒng)中車載光電檢測系統(tǒng)工作流程圖。圖3示出了輸電線路光電檢測系統(tǒng)中無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)工作流程圖。圖4示出了輸電線路光電檢測系統(tǒng)中車載光電檢測系統(tǒng)與無人直升機(jī)光電檢測 系統(tǒng)以同步方式進(jìn)行復(fù)合檢測的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明利用車載輸電線路檢測綜合性強(qiáng)、目標(biāo)特征顯著、便于操作、持續(xù)時(shí)間長和 無人直升機(jī)輸電線路檢測迅速、不受地形影響的特點(diǎn)，經(jīng)過整體設(shè)計(jì)，形成輸電線路光電檢 測系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)組成如圖1所示。輸電線路光電檢測系統(tǒng)1包括車載移動光電檢測系統(tǒng)2和無人直升機(jī)光電檢測系 統(tǒng)3兩部分。具體來說，車載移動光電檢測系統(tǒng)2包括顯示控制系統(tǒng)4和光電探測系統(tǒng)5 兩個(gè)部分。顯示控制系統(tǒng)4包括顯控設(shè)備8、信號處理設(shè)備9、供電設(shè)備10和傳輸設(shè)備11 ； 光電探測系統(tǒng)5包括GPS12、紅外熱像儀13、可見光相機(jī)14、紫外成像儀15和穩(wěn)定平臺16。光電探測系統(tǒng)5上的光電檢測儀器為在不同波段成像的相機(jī)通過可見光相機(jī) 對線路本體、輔助設(shè)施及通道走廊進(jìn)行巡視，應(yīng)用紅外熱成像儀對導(dǎo)線壓接管、線夾、絕緣 子等部件進(jìn)行檢測，應(yīng)用紫外成像儀對導(dǎo)線、引流、導(dǎo)線壓接管、線夾、絕緣子等部件進(jìn)行檢 測。由于使用了三種相機(jī)，因此在檢測過程中，當(dāng)輸電線路的背景在某一種圖像與輸電線路 成像特征相同時(shí)，即某一波段相機(jī)的圖像檢測不能獲得較好的檢測結(jié)果時(shí)，可以通過另外 兩種相機(jī)獲得的圖像得到正確判定。供電設(shè)備10由蓄電池組和綜合電源控制器組成，可以實(shí)現(xiàn)220VAC、蓄電池和車輛 供電系統(tǒng)分別對系統(tǒng)供電。顯示控制系統(tǒng)4采用車載計(jì)算機(jī)加操縱桿和按鍵的方式實(shí)現(xiàn)， 用來顯示車載系統(tǒng)或無人直升機(jī)系統(tǒng)的圖像，并完成相應(yīng)控制功能。本發(fā)明所述的無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)3，機(jī)上載荷主要為成像設(shè)備6和傳輸設(shè) 備7，其中成像設(shè)備6與車載移動光電檢測系統(tǒng)中的光電檢測儀器相同，分別可為可見光相 機(jī)、紅外熱像儀和紫外成像儀。由于本系統(tǒng)中采用的無人直升機(jī)功率較小，因此機(jī)上載荷中 的成像設(shè)備6采用了可更換方式，即可根據(jù)需要分別僅僅攜帶可見光相機(jī)、紅外熱像儀或 紫外成像儀進(jìn)行檢測。本發(fā)明所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)中，可見光相機(jī)采用CCD相機(jī)或CMOS相機(jī)， 熱像儀采用非制冷或制冷熱像儀。本發(fā)明所述的車載移動光電檢測系統(tǒng)中，穩(wěn)定平臺采用陀螺穩(wěn)定的方式。本發(fā)明所述的車載移動光電檢測系統(tǒng)還具有跟蹤器(未圖示)，跟蹤器采用車輛 位置跟蹤和以DSP為核心的圖像跟蹤相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式。其中，以車輛位置跟蹤實(shí)現(xiàn)粗略 跟蹤，圖像跟蹤實(shí)現(xiàn)精確跟蹤。跟蹤器中的粗略跟蹤通過車輛相對于輸電線路的距離、車輛的姿態(tài)等信息，解算 出車載穩(wěn)定平臺16的指向，實(shí)現(xiàn)對線路的跟蹤。其中，車輛相對于輸電線路的距離、車輛姿 態(tài)等信息，通過定向測量單元獲得，定向測量單元是集成了 GPS、MEMS陀螺等信息的位置、姿態(tài)測量設(shè)備。蹤器中的精確跟蹤通過對所獲取的車載傳感器的可見光、紅外或紫外圖像的分割 處理，提取出輸電線路的特征信息，根據(jù)車輛移動過程中產(chǎn)生的輸電線路的位置變化，結(jié)合 車輛的行進(jìn)方向，解算出需要修正的角偏差量，調(diào)整車載穩(wěn)定平臺的指向，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤。 其中，與傳統(tǒng)跟蹤器不同之處在于，輸電線路目標(biāo)相對于圖像來講并非有限尺寸，而總是處 于超出圖像邊界狀態(tài)，輸電線路的位置提取，需要結(jié)合輸電線路在圖像邊緣處位置變化，以 及車輛姿態(tài)變化等信息，采用形心與幀累積處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)位置解算。本發(fā)明所述的光電復(fù)合檢測系統(tǒng)中，采用無線圖像傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)從無人直升機(jī)到 車載系統(tǒng)的視頻傳輸，本發(fā)明中的無線傳輸設(shè)備采用移動通信的先進(jìn)核心技術(shù)COFDM(多 載波調(diào)制技術(shù))，是高度集成的移動式非視距數(shù)字圖像傳輸設(shè)備，可以在高速移動中和城 市建筑物遮擋情況下傳輸實(shí)時(shí)穩(wěn)定的音頻和視頻，工作頻段可在300 400MHz/400 800MHz/1. 0 1. 5GHz/2. 3G 2. 5GHz之間定制，傳輸帶寬可達(dá)4MHz以上，可適應(yīng)最高相對 移動速度達(dá)100km/h，傳輸延時(shí)小于500ms，通視條件下傳輸距離30公里以上。圖2、圖3和圖4分別示出了本發(fā)明中車載光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系 統(tǒng)以及復(fù)合檢測中同步檢測的工作流程圖。流程1 對于車載光電檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)初始化后，紅外、可見光、穩(wěn)定平臺和跟蹤器 等設(shè)備準(zhǔn)備就緒。操作人員通過操縱桿控制成像設(shè)備對準(zhǔn)待檢測輸電線路，隨著車輛向前 行進(jìn)，對線路進(jìn)行檢測，在此過程中可采用人工控制或自動跟蹤控制使得成像設(shè)備始終對 準(zhǔn)被檢測線路。一旦發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，操作人員通過按鍵啟動記錄功能，將當(dāng)前點(diǎn)的位置信息記 錄在系統(tǒng)中，根據(jù)需要采用現(xiàn)場即時(shí)維修或檢測后維修的處置方式。流程2 對于無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)初始化后，車載系統(tǒng)的顯控設(shè)備、傳 輸設(shè)備以及無人直升機(jī)等設(shè)備準(zhǔn)備就緒。操作人員控制無人直升機(jī)升空，到達(dá)待檢測輸電 線路斜上方位置后，沿著輸電線路向前飛行，機(jī)上檢測圖像信號經(jīng)過無線傳輸設(shè)備到達(dá)車 上顯控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。一旦發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，操作人員通過按鍵啟動記錄功能，將當(dāng)前 點(diǎn)的位置信息記錄在中，根據(jù)需要采用現(xiàn)場即時(shí)維修或檢測后維修的處置方式。流程3 對于復(fù)合檢測中的同步檢測，系統(tǒng)初始化后，車載系統(tǒng)的紅外、可見光、穩(wěn) 定平臺和跟蹤器等設(shè)備和無人直升機(jī)系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒。操作人員通過操縱桿控制成像設(shè)備對 準(zhǔn)待檢測輸電線路，控制無人直升機(jī)升空，達(dá)到待檢測線路的斜上方。車載系統(tǒng)隨著車輛 向前行進(jìn)，對線路進(jìn)行檢測，在此過程中可采用人工控制或自動跟蹤控制使得成像設(shè)備始 終對準(zhǔn)被檢測線路，同時(shí)將檢測位置發(fā)送給無人直升機(jī)系統(tǒng)，無人直升機(jī)系統(tǒng)根據(jù)接收的 位置信息，隨同車載系統(tǒng)向前移動，同步檢測。一旦車載系統(tǒng)或者無人直升機(jī)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障 點(diǎn)，操作人員通過按鍵啟動記錄功能，將當(dāng)前點(diǎn)的位置信息記錄在中，根據(jù)需要采用現(xiàn)場即 時(shí)維修或檢測后維修的處置方式。流程4 對于復(fù)合檢測中的異步檢測，先執(zhí)行流程2，然后執(zhí)行流程1，在執(zhí)行流程1 的過程中參照流程2的檢測結(jié)果。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修 改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和 變型在內(nèi)。
權(quán)利要求一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于該輸電線路光電檢測系統(tǒng)包括車載移動光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)；車載移動光電檢測系統(tǒng)包括光電探測系統(tǒng)和顯示控制系統(tǒng)兩個(gè)部分；光電探測系統(tǒng)包括紅外熱像儀、紫外成像儀、可見光相機(jī)、GPS和穩(wěn)定平臺；顯示控制系統(tǒng)包括顯控設(shè)備、信號處理設(shè)備、供電設(shè)備和傳輸設(shè)備；無人直升機(jī)機(jī)上載荷為可更換方式，采用可見光相機(jī)、紅外熱像儀或紫外成像儀，機(jī)上載荷安裝于機(jī)上穩(wěn)定平臺之中；車載移動光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)上都配備定向測量系統(tǒng)，在檢測過程中，車載移動光電檢測系統(tǒng)實(shí)時(shí)將自身經(jīng)緯度和高度信息、以及檢測角度信息發(fā)送給無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)，后者根據(jù)接收到的信息改變自身的飛行軌跡和穩(wěn)定平臺光軸指向，使得自身視場中心點(diǎn)與車載移動光電檢測系統(tǒng)的視場中心點(diǎn)誤差不大于2米。
2.如權(quán)利要求2所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，車載移動光電檢測系統(tǒng) 有手動跟蹤和自動跟蹤兩種巡線方式。
3.如權(quán)利要求2所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，手動跟蹤由操作人員控 制操縱桿，在車輛行駛的過程中，控制穩(wěn)定平臺在上下左右四個(gè)方向的運(yùn)動，完成輸電線路 的連續(xù)掃描。
4.如權(quán)利要求2所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，自動跟蹤采用車輛位置 跟蹤和圖像跟蹤兩種方式結(jié)合，以車輛位置實(shí)現(xiàn)粗略跟蹤、圖像跟蹤實(shí)現(xiàn)精確跟蹤。
5.如權(quán)利要求1所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，車載移動光電檢測系統(tǒng) 中穩(wěn)定平臺為陀螺穩(wěn)定。
6.如權(quán)利要求1所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，車載移動光電檢測系統(tǒng) 中顯控設(shè)備由車載計(jì)算機(jī)、操縱桿、按鍵和語音對講組成。
7.如權(quán)利要求1所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，車載移動光電檢測系統(tǒng) 中供電設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)220VAC、蓄電池和車輛供電系統(tǒng)分別供電。
8.如權(quán)利要求1所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，輸電線路光電檢測系統(tǒng) 與遠(yuǎn)程控制中心之間的信號傳輸和無人直升機(jī)與車載顯控系統(tǒng)之間的信號傳輸均為無線 傳輸。
9.如權(quán)利要求1所述的輸電線路光電檢測系統(tǒng)，其特征在于，安裝在車載計(jì)算機(jī)內(nèi)的 軟件，能夠同時(shí)對車載移動光電檢測系統(tǒng)的圖像和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)的圖像進(jìn)行顯 示、存儲和/或抓拍操作。
專利摘要本文公開了一種輸電線路光電檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合車載移動光電檢測系統(tǒng)和無人直升機(jī)光電檢測系統(tǒng)的優(yōu)勢，形成良性互補(bǔ)，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的檢測性能。其中車載光電檢測系統(tǒng)包括光電探測和顯示控制兩個(gè)部分，光電探測部分包括可見光相機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀、GPS和穩(wěn)定平臺，顯示控制部分包括顯控設(shè)備、信號處理設(shè)備、供電設(shè)備和傳輸設(shè)備。無人直升機(jī)機(jī)上載荷為可更換方式，根據(jù)檢測需求采用可見光相機(jī)、紅外熱像儀或紫外成像儀中的一種，相機(jī)安裝于機(jī)上穩(wěn)定平臺之中。
文檔編號H04N5/33GK201765056SQ201020505309
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者崔彥嶺, 魏哲明 申請人:中電國科(北京)科技有限公司