随着社会与经济的发展,对电力,输电线路的运行状态,直接影响着社会的安定与国家经济的发展。无人机巡检技术作为一种新型、高效的巡检模,极大的提高了巡检的工作效率与巡检精度。但是目前无人机对输电线路的巡检任务依然主要是依靠人工操作来完成,工作人员通过地面站与遥控器实现无人机巡检平台的手动控制,劳动强度大且对工作人员的操作经验、巡检经验要求较高,亟需智能化、自动化的巡检系统以实现输电线路关键部件的智能化、自动化巡检,进而推广无人机巡检技术在输电线路巡检领域中的应用。
在现有输电线路自动采集系统及方法中,山东省电力集团电力科学研究院提出的基于视觉伺服的输电线路无人机巡检云台控制方法()与一种基于视觉伺服的杆塔图像采集系统及其方法(),通过基于视觉的方法捕捉输电线路及杆塔的关键部件,并结合视觉伺服系统实现关键部件的自动采集。由于输电线路处于空旷的自然环境中,视觉方法易受光照、天气等因素的影响,导致关键部件定位精度降低,从而无法稳定地实现关键部件信息的智能采集。航天图景(北京)科技有限公司提出的线路巡检标准化采集方法及系统(),利用前期手控飞行及作业积累数据,设定无人机巡检的航路数据及相机参数,实现了针对特定设备信息的定点、重复采集。该方法只能依赖历史数据进行重复巡检工作,在执行新,需要事先人工操作无人机巡检平台,获取航迹数据、悬停GPS信息及相机转动数据信息,有大量的重复性劳动。而且,无人机户外工作环境复杂,无人机平台无法保证重复巡检航路、GPS信息的准确性,导致采集信息失准。
问题拆分
获取目标对象三维数据,提取输电线路目标对象型号、位置信息和/或目标对象的附属部件信息;利用三维建模技术生成目标对象或/和附属部件的三维模型;根据各个目标对象类型信息,获取其在三维空间中的局部坐标信息,计算各个目标对象中心的三维空间位置;确定安全巡检作业距离,结合待检测的部件三维空间位置,确定悬停坐标,依据输电线路走向与悬停坐标制定巡检路径和/或局部飞行策略,生成飞行巡检任务。
问题解决
利用三维建模技术,建立输电线路的三维信息;然后根据巡检任务确定目标对象及部件的全局信息与局部信息,计算部件的中心位置;最后根据输电线路走向及悬停坐标,规划巡检路线并形成巡检任务,下发至无人机巡检平台飞控端,由巡检平台自主完成关键部件的智能采集。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种基于输电线路三维信息的智能巡检方法,可应用于巡检无人机,包括以下步骤:
获取目标对象三维数据,提取输电线路目标对象的附属信息;
利用三维建模技术生成目标对象的三维模型;
根据各个目标对象类型信息,获取其在三维空间中的局部坐标信息,计算各个目标对象中心的三维空间位置;
确定安全巡检作业距离,结合待检测的部件三维空间位置,确定悬停坐标。依据输电线路走向与悬停坐标制定巡检路径和\或局部飞行策略,生成飞行巡检任务。
进一步的,利用三维建模技术生成目标对象的三维模型的过程包括:
构建目标对象及包括目标对象结构和绝缘子和金具在内的附属部件模型;
提取输电线路信息中的目标对象型号、目标对象位置、目标对象方向以及附属部件的全局坐标与局部坐标信息,形成部件模块与目标对象模块间的相对位置信息;
建立目标对象模型的信息索引表,以信息索引表为基础进行模块化的目标对象三维重建,形成输电线路目标对象三维抽象图。
更进一步的,构建目标对象及附属部件模型的过程包括:
对角铁进行三维抽象建模,并设定变换参数,对角铁长度进行修正,根据目标对象施工规范,组合成目标对象的支撑主体;
对目标对象的各类型塔头进行建模,设定不同的结构参数;
对绝缘子及重点巡查的金具进行抽象建模,描绘各部件大体的形状信息。
更进一步的,信息索引表的基本信息包括设备名称、类型和属性信息。
更进一步的,所述属性信息包括角度、长度和坐标。
进一步的,获取目标对象附属部件在三维空间中的局部坐标信息的过程包括:
根据构建的输电线路目标对象三维抽象图,获取部件各个端点的三维坐标信息,计算部件中心点位置;
结合巡检前进方向,对各部件中心点位置进行由下至上的排列。
更进一步的,部件中心点位置为该部件的各个端点的三维坐标信息之和的平均值。
进一步的,生成飞行巡检任务的过程中,依据部件位置与安全巡检作业距离生成巡检悬停序列,根据目标对象及线路走向,初步规划航迹,使航迹与线路走向相同,且与线路保持安全巡检作业距离。
进一步的,在进,应用悬停航迹规划路线,将悬停,利用图搜索算法进行局部路径规划,生成由一个悬停点到另一个悬停点的最短的飞行路径。
一种基于输电线路三维信息的智能巡检系统,包括:
参数获取模块,GIS系统,获取目标对象三维数据,提取输电线路目标对象型号、位置信息等附属部件信息;
三维建模模块,利用三维建模技术生成目标对象的三维模型;
位置信息获取模块,根据各个目标对象的类型信息,获取其在三维空间中的局部坐标信息,计算各个目标对象中心的三维空间位置;
巡检策略构建模块,确定安全巡检作业距离,结合待检测的部件三维空间位置,确定悬停坐标,依据输电线路走向与悬停坐标制定巡检路径和\或局部飞行策略,生成飞行巡检任务。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明利用三维建模技术,建立输电线路的三维信息;然后根据巡检任务确定目标对象的全局信息与局部信息,计算目标部件的中心位置;中心位置由精确的GIS静态信息计算得到,对环境的鲁棒性高、精度高;最后根据输电线路走向及悬停坐标,规划巡检路线并形成巡检任务,能够自主完成关键部件的智能采集。