一种电力线路巡检系统的制作方法

本实用新型涉及电力监测技术领域，特别是涉及一种电力线路巡检系统。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，超高压、超长距离输电线路越来越多，输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，受到持续的机械张力、雷击闪络、材料老化、人为的影响而产生倒塔、断股、磨损、腐蚀、受力等损伤，必须及时修复或更换。此外，还存在绝缘子被雷击损伤，树木生长引起输电线放电，杆塔被偷窃等意外状况，必须及时处理。因此，需要对输电线路进行定期巡视检查，随时了解和掌握输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患预防事故的发生，确保供电安全。

目前，传统的线路巡检方法是通过运维班组人员现场踏勘确定线路状态，巡检前期航线规划功能在野外采集原始数据集成管理的前提条件下，提供给运维人员计划编制和路径选择。传统输电线路巡检的前期作业需要经过很长的周期，花费大量的时间和人力物力，而且由于受现场作业人员的视野的局限性影响，所选择的路径、方案往往有很多缺陷。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种电力线路巡检系统，主要目的在于能够通过根据电塔参数生成并分析无人机航线，使无人机可以完成电力线路巡检任务，从而节约电力线路巡检的人力资源，提高工作效率。

依据本申请一个方面，提供了一种电力线路巡检系统，包括：

安装有激光发射器的杆塔、无人机、数据处理器、控制器，所述无人机上设置有激光信号采集器以及摄像设备，所述激光信号采集器以及所述摄像设备分别与所述数据处理器通过通信传输链路连接；所述数据处理器、所述无人机分别与所述控制器通过通信传输链路连接；

其中，所述激光信号采集器用于采集所述激光发射器的激光数据，所述摄像设备用于对所述杆塔进行拍照，将所述激光数据、拍照得到的图像数据发送至所述数据处理器；

所述数据处理器，用于接收所述激光数据、所述图像数据，通过航线分析技术生成航线信息；

所述控制器，用于接收所述激光采集器发送的图像数据，以及所述数据处理器发送的航线信息，并向所述激光信号采集器及所述摄像设备发送控制指令，以使所述激光信号采集器及所述摄像设备进行数据采集。

进一步地，所述摄像设备包括有摄像机、影像编码器、微控制器、飞行控制器以及存储器，所述摄像机、影像编码器、微控制器、飞行控制器以及存储器之间相互通过接口电路进行电气连接，所述影像编码器还与所述控制器相连接；

所述摄像机，用于采集图像数据，并发送给影像编码器；

所述影像编码器，用于将所述图像数据进行压缩编码，并发送给控制器和存储器；

所述微控制器，用于对摄像设备进行综合控制；

所述飞行控制器，用于提供无人机的飞行状态信息；

所述存储器，用于接收和存储影像编码器发送的影像流。

进一步地，所述摄像机与所述影像编码器之间通过hdmi接口连接，所述摄像机与所述存储器之间通过hdmi接口连接；所述影像编码器与所述微控制器之间通过串口连接，所述影像解码器与所述控制器之间通过usb总线连接。

进一步地，所述数据处理器与所述控制器通过地面传输链路连接，所述无人机与所述控制器通过空中传输链路连接，所述激光信号采集器以及所述摄像设备分别与所述数据处理器通过空中传输链路连接。

进一步地，所述数据处理器为嵌入qstudio软件的客户端。

进一步地，所述无人机为大型垂直起降固定翼lidar系统无人机。

进一步地，所述控制器为嵌入qfly软件的操作终端。

借由上述技术方案，本申请实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本申请提供了一种电力线路巡检系统，通过根据电塔参数生成并分析无人机航线，使无人机可以完成电力线路巡检任务，从而节约电力线路巡检的人力资源，提高工作效率。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种电力线路巡检系统的示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种控制器结构示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种摄像设备结构示意图；

附图说明：1-无人机，2-数据处理器，3-控制器，4-通信传输链路，11-激光信号采集器，12-摄像设备，31-影像显示模块，32-影像采集控制模块，33-摄像机状态监控模块，34-影像解码模块，35-用户交互模块，41-地面传输链路，42-空中传输链路，a-摄像机，b-影像编码器，c-微控制器，d-飞行控制器，e-存储器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本申请实施例提供了一种电力线路巡检系统，如图1所示，包括：

安装有激光发射器51的杆塔5、无人机1、数据处理器2、控制器3，所述无人机1上设置有激光信号采集器11以及摄像设备12，所述激光信号采集器11以及所述摄像设备12分别与所述数据处理器2通过通信传输链路4连接；所述数据处理器2、所述无人机1分别与所述控制器3通过通信传输链路4连接；

所述无人机1，可以为大型垂直起降固定翼无人机，具体可以采用iflyu0专业智能航测无人机。

所述激光信号采集器11，具体可以为机载激光雷达(lightdetectionandranging，lidar)系统，用于采集激光数据，并通过所述通信传输链路4将激光数据发送给数据处理器2。

所述摄像设备12，用于采集影像信息，并通过所述通信传输链路4将影像信息发送给控制器3；

所述数据处理器2，可以采用型号为stm32f3的主处理芯片，用于接收激光数据，通过航线分析技术生成航线；

所述控制器3，可以采用型号为atmega2560的控制芯片，用于接收所述摄像设备12发送的影像信息和所述数据处理器2发送的航线信息，并向所述所述激光信号采集器11和所述摄像设备12发送控制指令，以使所述所述激光信号采集器11和所述摄像设备12根据控制指令进行激光数据和影像信息的采集。

该系统通过控制器3向所述无人机1上设置的所述激光信号采集器11和所述摄像设备12发送激光数据以及影像信息采集指令，所述激光信号采集器11接收指令后，可以通过内置的机载激光雷达(lightdetectionandranging，lidar)发射和接收激光脉冲，从而能够直接快速得到地表密集的高精度三维点坐标数据，即大范围的激光数据。所述摄像设备12可以通过控制内置的摄像机a进行摄像，获取影像信息。将所述激光数据和影像信息压缩后通过通信传输链路4发送给所述数据处理器2，所述通信传输链路4具体可以为无线电传输链路。由于电力巡检的特殊性，如进行电塔隐患排查需要高分辨率影像；进行树障分析需要无人机机载激光扫描数据；无人机自动飞行需要高精度本底数据等高精数据做支撑。因此，本申请可以基于大型垂直起降固定翼无人机的记载激光雷达获取大范围激光数据，从而实现无人机的自动巡检和飞行。

所述数据处理器2接收激光数据，生成航线，并通过航线分析技术对所述航线进行分析，以得到航线路径中电塔参数信息，将所述电塔参数信息发送给控制器3。

所述控制器3接收所述电塔数据信息以及所述影像信息后，可以利用所述信息，发送无人机的飞行控制指令、激光数据和影像信息采集指令等，以便于无人机能够按照控制航线完成电力线路的巡检任务。

所述数据处理器2还可以用于利用接收的激光数据，以及电塔坐标信息，输出变高航线，可以通过控制器3对每座电塔的航线高程进行检查和修改。

所述数据处理器2还可以用于根据输入的标准点云数据，通过嵌入的qstudio软件进行分类，自动分离出电塔层，在所述qstudio软件中编译激光分类程序，具体可以为terrasolid或slc或lpv等，从而可以将所述激光数据按照所需要的电塔层进行精细分类分层。根据自动识别的电塔参数信息及电塔坐标信息生成可见光航线，并将所述可见光航线发送给控制器3。

所述数据处理器2还可以接收激光数据，并通过移动测图技术得到标准点云数据。所述激光数据可以包括pos数据或者静态基站数据。所述移动测图技术可以为所述数据处理器2接收激光数据后，将所述激光数据导入内置的pospac软件进行后差分处理，得到轨迹数据。将所述轨迹数据、激光数据导入到嵌入的qstudio软件进行计算，得到标准点云数据。

进一步地，所述数据处理器2还可以用于根据接收的标准点云数据和影像信息选取电塔坐标信息。所述数据处理器2利用所述标准点云数据，以影像信息为底图，通过横纵剖面选取电塔坐标信息。

进一步地，如图2所示，所述控制器3包括影像显示模块31、影像采集控制模块32、摄像机状态监控模块33、影像解码模块34以及用户交互模块35；

所述影像显示模块31与所述影像解码模块34和用户交互模块35连接，通过swift语言在ipad平台上进行显示，用于接收影像解码模块34解码后的影像流并在用户交互模块35进行展示；

所述影像采集控制模块32分别与所述用户交互模块35和摄像设备12，包括单片机芯片，具体可以采用msp430f149型号的芯片，用于接收用户交互模块35发送的影像采集控制指令，并将所述指令转发至摄像设备12；

所述摄像机状态监控模块33分别与摄像设备12和用户交互模块35相连接，具体可以采用entropicen7530系列型号芯片，用于接收摄像设备12发送的影像信息，并发送给用户交互模块35；

所述影像解码模块34分别与所述摄像设备12和影像显示模块31相连接，所述影像解码模块34可以采用saa7113芯片，用于接收摄像设备12发送的影像流并进行解码后发送给影像显示模块31；

所述用户交互模块35分别与影像显示模块31、影像采集控制模块32以及摄像机状态监控模块33相连接，具体可以为嵌入qfly软件的ipad平台，用于将所述各模块的图形界面进行整合布局，实现用户交互操作。

所述影像解码模块34接收所述数据处理器2发送的影像信息，将所述影像信息解码为显示格式的影像流，并将所述影像流发送给影像显示模块31，所述影像显示模块31可以将所述影像流在用户交互模块35进行显示。另外，所述摄像机状态监控模块33可以接收所述数据处理器2发送的影像信息，提取所述影像信息中的摄像机状态及数据信息，并将所述信息在用户交互模块35进行显示。所述用户交互模块35还与所述影像采集控制模块32相连接，可以通过用户交互模块35集成的控制功能发送影像采集控制指令等。

进一步地，所述数据处理器2与所述控制器3通过地面传输链路连接41，所述无人机1与所述控制器3通过空中传输链路42连接，所述激光信号采集器11以及所述摄像设备12分别与所述数据处理器2通过空中传输链路42连接。

所述地面传输链路41，用于所述数据处理器2在地面接收激光数据，并发送给控制器3；

所述空中传输链路42，用于所述激光信号采集器11以及所述摄像设备12在空中将激光数据以及影像信息发送给地面的数据处理器2以及控制器3。

所述通信传输链路具体可以为无线电传输链路。其中，所述地面传输链路41可以用于将数据处理器2输出的激光数据发送给控制器3；所述空中传输链路42可以用于将所述激光信号采集器11输出的激光数据发送给数据处理器2，将所述摄像设备12输出的影像信息发送给控制器3，从而可以实现所述激光数据和影像信息在整个系统内的传输。

进一步地，如图3所示，所述摄像设备12包括有摄像机a、影像编码器b、微控制器c、飞行控制器d以及存储器e，所述摄像机a、影像编码器b、微控制器c、飞行控制器d以及存储器e之间相互通过接口电路f进行电气连接，所述影像编码器b还与所述控制器3相连接；

所述摄像机a，具体可以为哈苏l1d-20c型号，用于采集影像信息，并发送给影像编码器b；

所述影像编码器b，具体可以采用全志v316芯片，用于将影像信息进行压缩编码，并发送给控制器3和存储器e；

所述微控制器c，具体可以采用stm32f103zet6的arm微控制器，用于对影像采集模块11进行综合控制；

所述飞行控制器d，用于提供无人机1的飞行状态信息；

所述存储器e，包括固态硬盘芯片，具体可以为st33-128gwf00m型号，用于接收和存储影像编码器b发送的影像流。

所述摄像机a与所述影像编码器b可以通过hdmi接口连接，以便将拍摄的影像信息发送给所述影像编码器b进行编码处理；所述摄像机a与所述存储器e可以通过hdmi接口连接，以便将原始影像信息经过影像编码器b编码后，输出到存储器e，所述存储器e会将经过h.265编码的影像信息压缩打包，所述存储器e中还可以内置有存储卡，用于存储压缩打包后的影像信息，所述存储器e与存储卡可以通过sdio接口连接；所述影像编码器b与所述微控制器c可以通过串口连接，以便于通过微控制器进行录制控制、录制质量调节、实时图像质量调节、存储卡文件管理层等控制操作；所述接口电路f可以用于为各模块提供不同电压和功率的电源，为功能模块提供通信接口电路转换，并为微控制器c提供计时功能。

本申请提供了一种电力线路巡检系统，通过根据电塔参数生成并分析无人机航线，使无人机可以完成电力线路巡检任务，从而节约电力线路巡检的人力资源，提高工作效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请的保护范围之内。