一种输电线距离检测装置和系统的制作方法

本实用新型涉及电力维护安全技术领域，特别涉及一种输电线距离检测装置和系统。

背景技术：

输电线路是电能传输的通道，是电网必不可少的重要组成部分，它的可靠性直接关系到国民经济的平稳发展。但是，输电线路在交叉跨越时会受到强风、地陷、树木生长、温度变化、电线老化、高温、用电量剧增等因素影响，上下的两束高压线路之间的间距会发生变化，当间距过小时，导线之间会相互干扰甚至发生放电，进而导致事故的发生。交叉跨越一般指《110kv～500kv架空输电线路设计规范》中规定，导线布置的水平线间距离、垂直线间距离、三角排列的等效水平线间距离均需符合相关参数要求，以防止交叉跨越事故的发生。

近年来，随着我国社会经济高速发展，城镇化建设快速推进，超高压、大容量、长距离输电线路越建越多，现有的输电走廊资源变得日趋紧张，从而使得架空线路的交叉跨越现象越来越多，由于输电线路交叉跨越距离不足引起的线路放电事故也不断发生。这使人们认识到依靠传统的定期检修方法来进行线路运行的维护，已经无法保证输电线路的安全运行。

目前，输电线交叉跨越巡检基本依靠传统的人工巡检，受自然条件的限制，无法满足实际需要。在测量输电线交叉跨越时，通常采用经纬仪、全站仪等技术。经纬仪进行测量时要和水准标尺(或塔尺)结合使用。这些做法存在一些较大的缺陷，如下：

(1)、受现场测量环境的限制较大，如河网地区送电线路与其它架空线交叉，其交叉点有时在河、塘、湖泊等特殊环境中，控测点就难以选择。

(2)、测量效果不精确，并且无法判断是否为两束导线的最低距离。

(3)、测量效率极低，耗费较多的人力物力，每次检测的里程数不高。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种输电线距离检测装置，该装置大大提高了输电线之间距离检测的有效性和精度，为大规模高压电网导线间距的测量提供了便捷。

本实用新型的第二目的在于提供一种输电线距离检测装置系统。

本实用新型的第一目的通过下述技术方案实现：一种输电线距离检测装置，包括安装在飞行平台上的微控制器、激光雷达传感器、空间定位系统和姿态传感器；

所述姿态传感器连接微控制器，用于检测飞行平台的姿态信息，并且将检测到的姿态信息发送给微控制器；

所述空间定位系统连接微控制器，用于对飞行平台进行空间定位，获取到飞行平台的空间位置数据，并且将空间位置数据发送给微控制器；

所述激光雷达传感器连接微控制器，用于扫描输电线，检测到输电线相对于飞行平台的位置信息，并且将检测到的位置信息发送给微控制器；

通过微控制器飞行平台的空间位置数据以及输电线相对于飞行平台的位置信息计算出输电线之间的距离。

优选的，还包括安装在飞行平台上的光学相机，所述光学相机连接微控制器。

优选的，还包括pid控制器，所述pid控制器连接微控制器。

优选的，所述空间定位系统为rtk(real-timekinematic，实时动态)系统。

优选的，所述姿态传感器为惯性测量单元。

优选的，还包括与微控制器连接的红外避障传感器。

本实用新型的第二目的通过下述技术方案实现：一种输电线距离检测系统，包括地面监控终端和本实用新型第一目的所述的输电线距离检测装置；

地面监控终端通过数据无线收发模块连接微控制器，获取到微控制器中飞行平台的空间位置数据和输电线相对于飞行平台的位置信息发送给地面终端，并且根据飞行平台的空间位置数据以及输电线相对于飞行平台的位置信息计算出输电线之间的距离。

优选的，所述飞行平台为无人机。

优选的，所述地面监控终端为手机、计算机或平板电脑。

优选的，所述数据无线收发模块为蓝牙模块。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本实用新型输电线距离检测装置，包括安装在飞行平台上，包括微控制器以及与微控制器连接的激光雷达传感器、空间定位系统和姿态传感器，其中空间定位系统对飞行平台进行空间定位，并且将空间位置数据发送给微控制器；激光雷达传感器扫描输电线，将检测到输电线相对于飞行平台的位置信息发送给微控制器，基于微控制器飞行平台的空间位置数据以及输电线相对于飞行平台的位置信息计算出输电线之间的距离。由上述可知，本实用新型检测装置搭载在飞行平台上，基于激光雷达传感器和空间定位系统检测数据即可实现输电线之间距离的检测，大大提高了输电线之间距离检测的有效性和精度，避免现有技术中采用人工巡检或经纬仪、全站仪检测存在受现场测量环境的限制大、测量精度低以及效率低的技术问题，为大规模高压电网导线间距的测量提供了便捷。

(2)本实用新型输电线距离检测装置中，与微控制器连接的姿态传感器实时检测飞行平台的姿态信息，包括三轴角速率以及加速度等姿态信息，并且反馈到微控制器，由微控制器实时了解飞行平台的姿态信息并且反馈给飞行平台，使得飞行平台能够按照指定的轨迹进行飞行。

(3)本实用新型输电线距离检测装置中，包括搭载在飞行平台上连接微控制器的光学相机和红外避障传感器，通过光学相机可以监测飞行平台的飞行位置，使得飞行平台精准的飞行至需要检测的区域，并且可以实时检测飞行平台周围的一些环境，通过红外避障传感器可以避免飞行平台碰撞到环境中的其他物体，为飞行平台的安全飞行提供保障。

(4)本实用新型输电线距离检测装置中，还包括与微控制器连接的pid控制器，微控制器基于pid控制器可以实时确定飞行平台的俯仰与偏航的调整值，使得飞行平台的俯仰与偏航进行闭环控制，保证飞行平台精准的控制在与架空高压线保持固定相对位置范围内，即飞行平台与高压线的垂直距离以及水平距离在一定范围，从而达到安全跟随导线自主巡检作业的目的。

(5)本实用新型输电线距离检测系统中，包括地面监控终端和上述输电线距离检测装置，地面监控终端可以通过数据无线收发模块与搭载在飞行平台上的微控制器进行通信，以获取到微控制器中飞行平台的空间位置数据和输电线相对于飞行平台的位置信息发送给地面终端，并且根据飞行平台的空间位置数据以及输电线相对于飞行平台的位置信息计算出输电线之间的距离。另外，本实用新型地面监控终端可以发送相应的控制信息到微控制器，通过微控制器将相应信息反馈到飞行平台的飞行控制单元，使得飞行平台按照地面监控终端的控制进行飞行。

附图说明

图1是本实用新型输电线距离检测装置的结构框图。

图2是本实用新型中飞行平台飞行检测时的示意图。

图3是本实用新型输电线距离检测系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种输电线距离检测装置，如图1所示，包括安装在飞行平台上的微控制器以及激光雷达传感器、空间定位系统、姿态传感器、光学相机和红外避障传感器；飞行平台可以无人机。

在本实施例中，姿态传感器连接微控制器，用于检测飞行平台的姿态信息，并且将检测到的姿态信息发送给微控制器；本实施例中，姿态传感器为惯性测量单元imu或者9轴姿态传感器等，能够检测三轴角速率以及加速度姿态信息，姿态传感器实时检测飞行平台的姿态信息，并且反馈到微控制器，由微控制器实时了解飞行平台的姿态信息并且反馈给飞行平台，使得飞行平台能够按照指定的轨迹进行飞行。

在本实施例中，空间定位系统连接微控制器，用于对飞行平台进行空间定位，获取到飞行平台的空间位置数据，并且将空间位置数据发送给微控制器。本实施例中，空间定位系统为rtk(real-timekinematic，实时动态)系统，采用采用了载波相位动态实时差分方法，可以实时得到厘米级定位精度。rtk技术能够方便实用的获取目标地物的空间位置，满足施工作业对于数据空间精度的要求。

在本实施例中，激光雷达传感器连接微控制器，用于扫描输电线，检测到输电线相对于飞行平台的位置信息，并且将检测到的位置信息发送给微控制器。激光雷达传感器可以固定在无人机的一侧，通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体反返回的光，通过探测光脉冲的飞行时间来得到目标物距离，可以实现在28m有效避障距离内，以每秒8000此的扫描频率实现360°全方位扫描。

在本实施例中，光学相机连接微控制器，通过光学相机可以监测飞行平台的飞行位置，使得飞行平台精准的飞行至需要检测的区域，并且可以实时检测飞行平台周围的一些环境。

在本实施例中，红外避障传感器连接微控制器，通过红外避障传感器可以避免飞行平台碰撞到环境中的其他物体，为飞行平台的安全飞行提供保障。

在本实施例中，如图2所示，可以由无人机搭载本实施例的输电线距离检测装置，沿着架空的输电线并且相对于输电线保持这一定水平距离和垂直距离进行飞行，在飞行过程中，激光雷达传感器以每秒8000次的扫描频率扫描输电线，空间定位系统实时的对无人机进行空间定位，得到无人机相对于起飞点的位置信息，微控制器基于激光雷达传感器扫描到的输电线位置信息和无人机相对于起飞点的位置信息，可以获取到检测区域空间各条输电线三维空间点云数据，基于区域空间中的点云数据坐标信息确定出输电线之间的距离。

在本实施例中，微控制器连接有pid控制器(比例-积分-微分控制器)，pid控制器根据无人机与输电线之间的设定水平距离和设定垂直距离以及无人机与输电线之间实际的水平距离和垂直距离，实时计算出无人机相对输电线水平距离的偏移量和垂直距离的偏移量，微控制器基于pid控制器可以实时确定飞行平台的俯仰与偏航的调整值，使得飞行平台的俯仰与偏航进行闭环控制，保证飞行平台精准的控制在与架空高压线保持固定相对位置范围内，即飞行平台与高压线的垂直距离以及水平距离在一定范围，从而达到安全跟随导线自主巡检作业的目的。

在本实施例中，微控制器可以直接采用armcortex，也可以采用其他的具有上述相应功能的控制器。

实施例2

本实施例公开了一种输电线距离检测系统，如图3所示，包括地面监控终端和实施例1中所述的输电线距离检测装置。

在本实施例中，地面监控终端通过数据无线收发模块连接微控制器，获取到微控制器中飞行平台的空间位置数据和输电线相对于飞行平台的位置信息发送给地面终端。

在本实施例中，微控制器将检测区域空间各条输电线三维空间点云数据通过数据无线收发模块传送到地面终端。地面终端在获取到检测区域空间各条输电线三维空间点云数据后，根据各条输电线上云点数据的坐标信息，能够测量出两条输电线之间的距离。

本实施例地面监控终端可以发送相应的控制信息到微控制器，通过微控制器将相应信息反馈到飞行平台如无人机的飞行控制单元，使得无人机按照地面监控终端的控制进行飞行。

在本实施中，数据无线收发模块为蓝牙模块，当然也可以为其无线通信模块。本实施两种，地面监控终端可以为手机、计算机、平板电脑或其他需要具有数据控制和处理功能的设备。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。