一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，該用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)包括：控制計(jì)算機(jī)、圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、光電檢測儀、視頻傳輸通訊模塊、基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈、語音報(bào)警器、綜合控制鍵盤、紅外采集放大模塊、紅外測溫儀、CCD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)、三維導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明利用紅外熱成像儀等診斷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時(shí)遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不取樣、不解體的情況下，檢測出設(shè)備故障引起的異常紅外輻射和溫度，給輸電線設(shè)備狀態(tài)識別監(jiān)測提供了一種先進(jìn)的系統(tǒng)。
【專利說明】一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輸電線的識別檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路廣泛分布在平原及高山峻嶺等惡劣的自然環(huán)境中，同時(shí)還受到洪水、滑坡等自然災(zāi)害的損害，運(yùn)行環(huán)境相當(dāng)惡劣。國內(nèi)外輸電線路應(yīng)用直升機(jī)作業(yè)的情況隨著高電壓、大功率、長距離輸電線路的出現(xiàn)。檢測識別輸電線參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測成為一項(xiàng)迫切工作。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)是智能電網(wǎng)輸電環(huán)節(jié)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)運(yùn)行、檢修管理、提升生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平的重要技術(shù)手段。
[0003]早在50年代末期，美國、加拿大以及西歐各國就已經(jīng)在架空輸電線路上使用直升機(jī)搶救傷病員和進(jìn)行線路檢測識別等工作。隨著中、重型直升機(jī)的陸續(xù)出現(xiàn)，尤其是國外在直升機(jī)參與架空輸電線路施工方面取得了巨大進(jìn)展.直升飛機(jī)監(jiān)測識別、檢修及帶電作業(yè)已在歐美澳等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家得到廣泛應(yīng)用。
[0004]從目前科技發(fā)展水平看，直升機(jī)檢測識別可以將穩(wěn)定的可見光圖象與紅外熱成像有機(jī)的結(jié)合起來，達(dá)到了目前最佳的巡視和檢測效果。另外，對于事故搶險(xiǎn)情況下，使用直升機(jī)檢測識別、運(yùn)送人和物，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，可以快速反應(yīng)，效益也會很明顯。是最適合長距離、惡劣地形輸電線路的識別檢測的方法。
[0005]直升飛機(jī)巡檢超高壓輸電線路具有巡檢靈活機(jī)動(dòng)和不受高山深谷限制的獨(dú)特優(yōu)勢，利用設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)一些人工巡視中難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽的線路故障，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析，可極大提高巡檢的效率。根據(jù)電網(wǎng)輸電線路運(yùn)行工作實(shí)際情況和具體地理位置情況，確定航巡重點(diǎn)線路及重點(diǎn)部位；根據(jù)線路走徑方向和線路長度調(diào)整起降場，減少飛行往返距離，降低航巡作業(yè)成本，保證航巡質(zhì)量，提高航巡效率。
[0006]直升機(jī)巡檢超高壓輸電線具有巡檢靈活機(jī)動(dòng)和不受高山深谷限制等獨(dú)特優(yōu)勢；利用設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)一些人工巡視中難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽的設(shè)備缺陷，通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析，可極大提聞巡檢的效率。
[0007]利用紅外熱像儀對線路上的導(dǎo)線接續(xù)管、耐張管、跳線線夾、導(dǎo)地線線夾、金具、絕緣子等進(jìn)行拍攝，并分析數(shù)據(jù)，判斷其是否正常。
[0008]在航巡中應(yīng)用紫外成像儀、紅外測溫儀記錄監(jiān)測基礎(chǔ)桿塔拍攝，并分析數(shù)據(jù)，判斷其桿塔區(qū)域和輸電線位置的區(qū)域，從而對直升機(jī)的飛行正確航道提供安全指示和保障。
[0009]利用紫外成像儀、紅外測溫儀、可見光成像儀對線路上的絕緣子、跳線線夾、導(dǎo)地線夾、金具等進(jìn)行拍攝，檢測電暈放點(diǎn)情況，判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常。直升機(jī)巡檢輸電線路與傳統(tǒng)的人工巡線作業(yè)相比，具有高效快捷、機(jī)動(dòng)靈活、可靠穩(wěn)定、科技含量高、不受地域影響等優(yōu)點(diǎn)。目前在許多先進(jìn)國家已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的地面人工巡線方式。直升機(jī)巡檢輸電線路的技術(shù)研究與應(yīng)用將為電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支持，也將提高電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和運(yùn)行效益，降低輸電線路的運(yùn)行維護(hù)成本。因此，無論從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮，直升機(jī)巡檢輸電線路都是必要的和可行的。直升機(jī)巡線時(shí)通過紅外線成像儀、可見光攝像機(jī)等先進(jìn)的設(shè)備獲取大量的紅外圖像和可見光圖像等。對這些圖像進(jìn)行處理、分析和理解，判斷圖像中的導(dǎo)線、絕緣子、防震錘等部件是否出現(xiàn)缺陷、故障等，是直升機(jī)巡線技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。對提高直升機(jī)巡線的自動(dòng)化和智能化水平有著重要意義。
[0010]通過對直升機(jī)檢測識別識別技術(shù)的國內(nèi)外調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的直升機(jī)檢測識別技術(shù)存在如下問題:
[0011](I)目前直升機(jī)檢測識別的成本高，一般需要2人檢測識別，而且識別檢測的平均速度慢、有效時(shí)間短、工作效率低；
[0012](2)當(dāng)前直升機(jī)識別檢測系統(tǒng)中，只能將識別檢測圖像進(jìn)行錄像，靠人工觀察和分析，無法做到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度指揮，在應(yīng)急災(zāi)害識別檢測中弊端尤為突出；
[0013](3)直升機(jī)檢測識別作業(yè)自動(dòng)化程度不高，沒有專業(yè)的機(jī)載系統(tǒng)作支持，所有設(shè)備全部依靠手工操作，數(shù)據(jù)漏檢較多；
[0014](4)直升機(jī)檢測識別技術(shù)單一，主要靠人眼、望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)缺陷后，采用可見光對設(shè)備進(jìn)行攝像、紅外熱像儀存在記錄缺陷，對于如線路電暈放電等隱蔽性缺陷不能有效發(fā)現(xiàn)，對于線路通道道交跨物危害性目標(biāo)的距離監(jiān)測只能靠目測大致估算；
[0015](5)當(dāng)前直升機(jī)識別檢測技術(shù)數(shù)字化程度不高，一般采用磁帶記錄圖像數(shù)據(jù)，不利于地面人工通過計(jì)算機(jī)分析缺陷和管理檢測識別缺陷圖像等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，旨在解決直升機(jī)對輸電線識別模式和工作效率低，而且不能實(shí)現(xiàn)圖像及時(shí)檢測傳輸存儲，語音報(bào)警和對講，危險(xiǎn)異常信息的反饋，直升機(jī)飛行的安全性低的問題。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，該用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)包括:控制計(jì)算機(jī)、圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、光電檢測儀、視頻傳輸通訊模塊、基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈、語音報(bào)警器、綜合控制鍵盤、紅外采集放大模塊、紅外測溫儀、CXD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)、三維導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0018]與圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CCD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)連接，用于對圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CXD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)的信號進(jìn)行雙向傳輸用于實(shí)行識別和控制功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0019]與綜合控制鍵盤、語音報(bào)警器、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈連接，接收視頻傳輸通訊模塊的視頻信息的基于虛擬儀器控制顯示界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)；通過綜合控制鍵盤操作基于虛擬儀器控制界面控制計(jì)算機(jī)，通過語音報(bào)警器發(fā)出語音報(bào)警，通過數(shù)碼顯示器顯示數(shù)碼信息，通過LED顯示燈進(jìn)行信息指示；
[0020]與控制計(jì)算機(jī)連接，用于采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航，使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行的三維導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0021]用于實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行壓縮和存儲的功能的圖像存儲壓縮模塊，攝像圖像顯示器實(shí)行顯示攝像圖像信息，紅外測溫儀通過用實(shí)現(xiàn)紅外功能測量溫度，CXD攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)分別利用CCD和紅外進(jìn)行攝像，可見光及紫外成像儀把可見光及紫外成像顯示，操作平臺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工或智能操作，三維導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維導(dǎo)航的功能，紅外熱電視實(shí)現(xiàn)紅外熱電視圖像屏幕顯示的功能；
[0022]視頻傳輸通訊模塊的下端連接基于虛擬儀器控制界面控制識別計(jì)算機(jī)，把視頻等信息傳輸給基于虛擬儀器控制界面控制識別計(jì)算機(jī)。
[0023]進(jìn)一步，可見光及紫外成像儀采用雙通道紫外成像儀UV0LLE-S/SV。
[0024]進(jìn)一步，數(shù)碼顯示器的數(shù)碼顯示電路是由8位串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164來實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
[0025]進(jìn)一步，三維導(dǎo)航系統(tǒng)，采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航。
[0026]進(jìn)一步，所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)空間位置動(dòng)態(tài)度量的方法，所述方法基于桿塔空間GPS位置信息，動(dòng)態(tài)測量吊艙接近桿塔的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整吊艙對準(zhǔn)桿塔；在每次直升機(jī)飛行或是巡檢前，建立桿塔的GPS信息，并標(biāo)注每個(gè)桿塔的類型，即直線塔還是耐張塔，規(guī)劃飛行的安全通道，進(jìn)而可以推定出導(dǎo)線區(qū)域的位置及方向，制定直升機(jī)飛行的速率，在導(dǎo)線區(qū)域或是桿塔區(qū)域慢速飛行，否則的話，則快速飛行。直升機(jī)在飛行中，隨時(shí)計(jì)算吊艙與最近桿塔的距離，在接近桿塔時(shí)，分析與桿塔距離的變化趨勢，即在大號側(cè)與小號側(cè)各50米范圍內(nèi)，主要針對桿塔區(qū)域和導(dǎo)線區(qū)域拍攝，分析距離變化趨勢，旋轉(zhuǎn)吊艙對其分別進(jìn)行拍攝和圖像采集分析。
[0027]本發(fā)明提供的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，為直升飛機(jī)提供了卓越的自動(dòng)穩(wěn)定懸停及安全飛行性能。直升機(jī)在飛行過程中，對輸電線識別檢測從而做出及時(shí)、快速、準(zhǔn)確的判斷處理，增強(qiáng)供電可靠性，提高用戶的滿意度。極大的提高供電可靠性，提高作業(yè)自動(dòng)化、信息化水平；為電力線路的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航。
[0028]本發(fā)明為直升機(jī)對輸電線檢測識別(快速、精確查找到電網(wǎng)及其設(shè)備的故障點(diǎn))，可以降低維護(hù)人員作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和工作強(qiáng)度，改善電力檢測識別工作環(huán)境，提升輸電線路運(yùn)行維護(hù)管理水平；對于現(xiàn)在直升機(jī)飛行的安全性和作業(yè)的有效性提供保障。
[0029]本發(fā)明采用三維自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行，確保直升機(jī)檢測識別的安全性與有效性。綜上目前的直升機(jī)用于輸電線的監(jiān)測及目前直升機(jī)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及目前發(fā)展水平趨勢，而航空業(yè)的發(fā)展，特別是通用航空業(yè)務(wù)的不斷普及，也為輸電線路的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)提供了新的技術(shù)方法和手段。此外，本發(fā)明對輸電線的識別檢測具有自動(dòng)化，智能化，高速，高科技，反應(yīng)快，安全可靠，受地域及地形影響小的特色。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖中:1、控制計(jì)算機(jī)；2、圖像存儲壓縮模塊；3、攝像圖像顯示器；4、光電檢測儀；
5、視頻傳輸通訊模塊；6、基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)；7、數(shù)碼顯示器；
8、LED顯示燈；9、語音報(bào)警器；10、綜合控制鍵盤；11、紅外采集放大模塊；12、紅外測溫儀；13、(XD攝像機(jī)；14、紅外攝像機(jī)；15、可見光及紫外成像儀；16、紅外熱電視；17、操作平臺系統(tǒng)；18、三維導(dǎo)航系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]圖1示出了本發(fā)明提供的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，該用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)包括:控制計(jì)算機(jī)、圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、光電檢測儀、視頻傳輸通訊模塊、基于虛擬儀器控制界面控制識別計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈、語音報(bào)警器、綜合控制鍵盤、紅外采集放大模塊、紅外測溫儀、CXD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)、三維導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0035]與圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CCD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)連接，用于對圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CXD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)的信號進(jìn)行雙向傳輸實(shí)行識別和控制的功能的控制計(jì)算機(jī)；
[0036]與綜合控制鍵盤、語音報(bào)警器、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈連接，接收視頻傳輸通訊模塊的視頻信息的基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)；通過綜合控制鍵盤操作基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)，通過語音報(bào)警器發(fā)出語音報(bào)警，通過數(shù)碼顯示器顯示數(shù)碼信息，通過LED顯示燈進(jìn)行信息指示；
[0037]與控制計(jì)算機(jī)連接，用于采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航，使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行的三維導(dǎo)航系統(tǒng)；
[0038]用于實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行壓縮和存儲的功能的圖像存儲壓縮模塊，攝像圖像顯示器實(shí)行顯示攝像圖像信息，紅外測溫儀通過用實(shí)現(xiàn)紅外功能測量溫度，CXD攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)分別利用CCD和紅外進(jìn)行攝像，可見光及紫外成像儀把把紅外成像儀及紅外攝像機(jī)沒有采集到的圖像及信息收集并顯示出來，操作平臺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工或智能操作，三維導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維導(dǎo)航的功能，紅外熱電視實(shí)現(xiàn)直升機(jī)系統(tǒng)操作人員可以通過紅外熱電視進(jìn)行圖像或是視頻的可視化及操作性的功能；
[0039]視頻傳輸通訊模塊的下端連接基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)，把視頻等信息傳輸給基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。[0040]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，可見光及紫外成像儀采用雙通道紫外成像儀UVOLLE-S/SVo
[0041]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，數(shù)碼顯示器的數(shù)碼顯示電路是由8位串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164來實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
[0042]作為本發(fā)明實(shí)施例的一優(yōu)化方案，三維導(dǎo)航系統(tǒng)，采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航。
[0043]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)主要由控制計(jì)算機(jī)1、圖像存儲壓縮模塊2、攝像圖像顯示器3、光電檢測儀4、視頻傳輸通訊模塊5、基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)6、數(shù)碼顯示器7、LED顯示燈8、語音報(bào)警器9、綜合控制鍵盤10、紅外采集放大模塊11、紅外測溫儀12、CXD攝像機(jī)13、紅外攝像機(jī)14、可見光及紫外成像儀15、紅外熱電視16、操作平臺系統(tǒng)17、三維導(dǎo)航系統(tǒng)18組成；識別系統(tǒng)機(jī)載控制計(jì)算機(jī)I為一種新型對輸電線識別的直升機(jī)低空機(jī)載系統(tǒng)的核心，連接圖像存儲壓縮模塊2、攝像圖像顯示器3、視頻傳輸通訊模塊5、光電檢測儀4、紅外測溫儀12、CXD攝像機(jī)13、紅外攝像機(jī)14、可見光及紫外成像儀15、紅外熱電視16、操作平臺系統(tǒng)17和三維導(dǎo)航系統(tǒng)18并對圖像存儲壓縮模塊2、攝像圖像顯示器3、視頻傳輸通訊模塊5、光電檢測儀
4、紅外測溫儀12、CXD攝像機(jī)13、紅外攝像機(jī)14、可見光及紫外成像儀15、紅外熱電視16、操作平臺系統(tǒng)17和三維導(dǎo)航系統(tǒng)18的信號進(jìn)行雙向傳輸實(shí)行識別和控制的功能，圖像存儲壓縮模塊2實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行壓縮和存儲的功能，攝像圖像顯示器3實(shí)行顯示攝像圖像信息，紅外測溫儀12通過用實(shí)現(xiàn)紅外功能測量溫度，CXD攝像機(jī)13和紅外攝像機(jī)14分別利用CCD和紅外進(jìn)行攝像，可見光及紫外成像儀15可以把可見光及紫外成像顯示，操作平臺17系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工或智能操作，三維導(dǎo)航系統(tǒng)18實(shí)現(xiàn)三維導(dǎo)航的功能，紅外熱電視16實(shí)現(xiàn)直升機(jī)系統(tǒng)操作人員可以通過紅外熱電視進(jìn)行圖像或是視頻的可視化及操作性的功能；視頻傳輸通訊模塊5的下端連接基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)6，把圖像視頻等信息傳輸給基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)6 ;基于虛擬儀器控制界面控制識別的計(jì)算機(jī)6的下端連接綜合控制鍵盤10、語音報(bào)警器9、數(shù)碼顯示器7、LED顯示燈8，通過綜合控制鍵盤10操作基于虛擬儀器控制界面控制識別計(jì)算機(jī)6，通過語音報(bào)警器9發(fā)出語音報(bào)警，通過數(shù)碼顯示器7顯示數(shù)碼信息，通過LED顯示燈8進(jìn)行信息指示；光電檢測儀4連接紅外采集放大模塊11并實(shí)行對光電檢測儀4檢測到的信息與紅外采集放大模塊11雙向通訊；
[0045]可見光及紫外成像儀15采用雙通道紫外成像儀UV0LLE-S/SV。雙通道紫外成像儀UV0LLE-S/SV擁有獨(dú)一無二的鏡頭和光學(xué)濾波片確保白天可以完全日盲的狀態(tài)工作，清晰的顯示電暈現(xiàn)象而不受干擾的功能；
[0046]三維導(dǎo)航系統(tǒng)18，采用光電傳感器(紅外和可見光)、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)(空管雷達(dá)和地面監(jiān)視雷達(dá))、導(dǎo)航定位系統(tǒng)(無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng))獲取多傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航。)使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行，確保直升機(jī)檢測識別的安全性與有效性；數(shù)碼顯示器7的數(shù)碼顯示電路是由8位串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164來實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
[0047]本發(fā)明的工作原理:
[0048]輸電線識別對象包括導(dǎo)線、引流線、絕緣子、防震錘、線夾、塔身、金具等。基于紅外傳感器性能良好，靈敏度高，響應(yīng)速度快，具有較高的響應(yīng)頻率；能適應(yīng)較廣的溫度范圍，工作可靠而且系統(tǒng)成本低，監(jiān)控范圍廣，光纖紅外傳感器還具有抗電磁和射頻干擾的特點(diǎn)，基于以上要求和原理，提出一種裝備光電檢測儀4、紅外熱像儀12與可見光紫外成攝像15、CCD攝影機(jī)13等設(shè)備，對輸電線路進(jìn)行識別和錄像的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)。本新型系統(tǒng)從直升機(jī)對線路導(dǎo)航的自動(dòng)化、各種識別設(shè)備拍攝線路的自動(dòng)化、發(fā)現(xiàn)線路部件缺陷的智能化及對線路部件缺陷管理的規(guī)范化著手，進(jìn)行深入研究。
[0049]本發(fā)明包括:直升機(jī)主體、裝設(shè)于直升機(jī)主體內(nèi)的飛行控制系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)；飛行控制系統(tǒng)包括:紅外采集放到模塊11、圖像存儲器、檢測直升機(jī)位置的GPS裝置，直升機(jī)低空機(jī)載主要采用先進(jìn)的遠(yuǎn)紅外熱成像儀器和可見光攝像機(jī)等先進(jìn)設(shè)備，通過對輸電設(shè)備進(jìn)行多角度的俯視、側(cè)視檢測，并配合GPS準(zhǔn)確定位；攝像系統(tǒng)、光電檢測儀4、紅外測溫儀12等裝置安裝在穩(wěn)定操作云臺之上，將攝像裝置所攝圖像發(fā)往圖像存儲顯示器連接攝像控制器用以接受視頻存儲控制指令的無線指令接收裝置?？刂谱R別系統(tǒng)，主控單元控制部分是由單片機(jī)AT89C51來實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)輸電線熱釋紅外經(jīng)過放大比較后，將它們各自的電壓信號接入到單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端口，經(jīng)過單片機(jī)控制，在輸出口輸出用來控制語音芯片的地址，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，使其語音自動(dòng)發(fā)聲報(bào)警；語音報(bào)警器8功能主要是由語音芯片ISD2560及一些附屬的電阻，電容和揚(yáng)聲器來實(shí)現(xiàn)的，數(shù)碼顯示器8是由8位串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164來控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。綜合控制鍵盤10用于對控制識別系統(tǒng)的更好的查看編輯，完成傳輸接受圖像數(shù)碼顯示和異常語音報(bào)警及語音對講播報(bào)功能。
[0050]光電檢測儀4主要利用光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓怆姍z測器，它具有靈敏度高、噪聲小、響應(yīng)快、成本低和可靠性高。本發(fā)明采用APD雪崩光電二極管。
[0051]紅外成像儀采用MIKRON公司推出的MCS640紅外熱像儀，一款超高溫紅外熱成像儀，最高測溫溫度可以達(dá)到3000度，全數(shù)字實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像，千兆網(wǎng)傳輸，遠(yuǎn)程控制，高性能，采用先進(jìn)的免維護(hù)設(shè)計(jì)，工業(yè)級防護(hù)外殼，還有各種可選的防護(hù)外殼，以適應(yīng)高溫、多塵等各種不同的惡劣環(huán)境。它具有網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)傳輸功能，適合遠(yuǎn)程或是測量危險(xiǎn)區(qū)域，通過局域網(wǎng)遠(yuǎn)程控制盒觀測量過程，測量數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)高速輸出到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或存儲設(shè)備內(nèi)。從而保證安全性。它具有及時(shí)性、全面性、便捷性等特點(diǎn)。
[0052]紫外成像儀:全球紫外成像技術(shù)先鋒OFIL公司再出新品-簡潔緊湊的雙通道紫外成像儀UVolle-S/SV。此款小巧輕便型紫外成像儀UVolle-S/SV，擁有獨(dú)一無二的鏡頭和光學(xué)濾波片確保白天可以完全日盲的狀態(tài)工作，清晰的顯示電暈現(xiàn)象而不受干擾的功能。
[0053]CXD成像儀:KD6002E全方位攝像儀，它是一種半導(dǎo)體成像器件，因而具有靈敏度高、抗強(qiáng)光、畸變小、體積小、壽命長、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。全方位攝像儀控制全天候防護(hù)罩的雨刷、加熱、風(fēng)扇、除霜等特點(diǎn)，全部采用全自動(dòng)功能。
[0054]紅外采集放大模塊11由多路紅外檢測電路的功能是由熱釋紅外探頭P2288來實(shí)現(xiàn)的。利用多個(gè)探頭，裝在不同位置，相互協(xié)調(diào)，形成多路檢測，這樣就可以消除盲區(qū)，擴(kuò)大監(jiān)測范圍；放大電路是由VT9013和CA3140組成兩級放大來實(shí)現(xiàn)的:配有光電檢測儀，中間比較電路是由CA3140來實(shí)現(xiàn)的。這樣經(jīng)過放大比較后的信號最終能為主機(jī)提供數(shù)據(jù)信號。[0055]本發(fā)明的實(shí)時(shí)空間位置動(dòng)態(tài)度量的方法，它是基于桿塔空間GPS位置信息，動(dòng)態(tài)測量吊艙接近桿塔的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整吊艙對準(zhǔn)桿塔。首先，在每次直升機(jī)飛行或是巡檢前，建立桿塔的GPS信息，并標(biāo)注每個(gè)桿塔的類型，即直線塔還是耐張塔，規(guī)劃飛行的安全通道，進(jìn)而可以推定出導(dǎo)線區(qū)域的位置及方向，制定直升機(jī)飛行的速率，在導(dǎo)線區(qū)域或是桿塔區(qū)域慢速飛行，否則的話，則快速飛行。直升機(jī)在飛行中，隨時(shí)計(jì)算吊艙與最近桿塔的距離，在接近桿塔時(shí)，分析與桿塔距離的變化趨勢，即在大號側(cè)與小號側(cè)各50米范圍內(nèi)，主要針對桿塔區(qū)域和導(dǎo)線區(qū)域拍攝，分析距離變化趨勢，旋轉(zhuǎn)吊艙對其分別進(jìn)行拍攝和圖像采集分析。安裝在直升機(jī)中的吊艙能自動(dòng)識別并對準(zhǔn)標(biāo)塔，采用圖像識別技術(shù)，自動(dòng)跟蹤導(dǎo)地線，使直升機(jī)在導(dǎo)線區(qū)域進(jìn)行快速檢測識別，在桿塔區(qū)域不懸停地對桿塔大小側(cè)進(jìn)行全方位拍攝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效識別檢測。
[0056]可同時(shí)承載數(shù)字紅外成像儀、機(jī)載紫外成像儀、高清可見光相機(jī)的一體化吊窗系統(tǒng)，并附加一個(gè)空間測量的全景相機(jī)，對線路的各種缺陷進(jìn)行全面的監(jiān)測。在直升機(jī)飛行時(shí)，能在線診斷監(jiān)測線路部件的熱缺陷、電焊缺陷、表面機(jī)械缺陷等。
[0057]本發(fā)明的三維導(dǎo)航系統(tǒng)18，(一種基于多傳感器信息融合的三維可視化導(dǎo)航方法，在利用光電傳感器(紅外和可見光)、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)(空管雷達(dá)和地面監(jiān)視雷達(dá))、導(dǎo)航定位系統(tǒng)(無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星定位系統(tǒng))獲取多傳感器數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航。)使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行，確保直升機(jī)飛行及檢測識別的安全性與有效性。
[0058]利用紅外熱成像儀等診斷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)時(shí)遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不取樣、不解體的情況下，檢測出設(shè)備故障引起的異常紅外輻射和溫度，給輸電線設(shè)備狀態(tài)識別監(jiān)測提供了一種先進(jìn)手段。紫外成像對于一些外部有電暈和放電的缺陷較為敏感，如導(dǎo)線外部損傷、斷股、散股等故障易檢測；在一定程度上能夠反映一些絕緣子缺陷，如復(fù)合絕緣子的護(hù)套損傷、電蝕，在雨后或潮濕天氣中能觀測到，在干燥天氣中不明顯；對于零值絕緣子的測量判斷則敏感性較弱。其作業(yè)項(xiàng)目主要有:機(jī)載系統(tǒng)的可見光及紫外成像儀、遠(yuǎn)距離攝影、紅外熱成像、紅外熱電視、視頻圖像存儲器、CCD攝像機(jī)、光電檢測儀等。(對于可見光錄像，則陽光越強(qiáng)，成像越清晰，與紅外熱成像矛盾。因此，結(jié)合可見光攝像與紅外成像儀的一并進(jìn)行圖像采集使用)，其至少可以執(zhí)行任務(wù):依據(jù)直升機(jī)機(jī)載飛行以及結(jié)合控制識別系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測直升機(jī)的飛行姿態(tài)，并且采用穩(wěn)定操作平臺。當(dāng)直升機(jī)機(jī)載識別運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過此操作平臺調(diào)節(jié)控制。其在任何飛行高度、多數(shù)天氣狀況甚至信號短時(shí)間中斷的情況下，直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。為直升飛機(jī)提供了卓越的自動(dòng)穩(wěn)定懸停及安全飛行性能。直升機(jī)在飛行過程中，對輸電線識別檢測從而做出及時(shí)、快速、準(zhǔn)確的判斷處理，增強(qiáng)供電可靠性，提高用戶的滿意度。極大的提高供電可靠性，提高作業(yè)自動(dòng)化、信息化水平.為電力線路的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航。在直升機(jī)飛行中，記錄的圖像數(shù)據(jù)量巨大，單純依靠人眼判決，工作強(qiáng)度很大，人眼不易發(fā)現(xiàn)一些隱蔽性缺陷，可以為直升機(jī)對輸電線檢測識別(快速、精確查找到電網(wǎng)及其設(shè)備的故障點(diǎn))，可以降低維護(hù)人員作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和工作強(qiáng)度，改善電力檢測識別工作環(huán)境，提升輸電線路運(yùn)行維護(hù)管理水平。對于現(xiàn)在直升機(jī)飛行的安全性和作業(yè)的有效性提供保障。采用三維自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)18及實(shí)時(shí)空間位置動(dòng)態(tài)度量的方法，使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行，確保直升機(jī)檢測識別的安全性與有效性。
[0059]本發(fā)明針對控制判斷識別系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，針對對圖像及采集的信號顯示結(jié)果分析判斷，人工分析的工作量大及不準(zhǔn)確性問題，本發(fā)明采用虛擬儀器技術(shù)，設(shè)置人機(jī)顯示控制設(shè)別界面，硬件以PXI模塊化儀器架構(gòu)為主，同時(shí)通過GPIB和RS232總線擴(kuò)展多個(gè)專用和自研控制設(shè)備，設(shè)置屬性查詢、地圖查詢、圖像處理、缺陷記錄、異常分析等，第一時(shí)間為直升機(jī)低載系統(tǒng)提供前方輸電線反饋信息。在圖像診斷時(shí)，建立了線路的知識模型，采用層次化推理模式識別線路的主要部件，采用基于虛擬儀器控制界面參數(shù)設(shè)置及對比，從而分析判斷識別部件。
[0060]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，其特征在于，該用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)包括:控制計(jì)算機(jī)、圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、光電檢測儀、視頻傳輸通訊模塊、基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈、語音報(bào)警器、綜合控制鍵盤、紅外采集放大模塊、紅外測溫儀、CXD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)、三維導(dǎo)航系統(tǒng)； 與圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CCD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)連接，用于對圖像存儲壓縮模塊、攝像圖像顯示器、視頻傳輸通訊模塊、光電檢測儀、紅外測溫儀、CCD攝像機(jī)、紅外攝像機(jī)、可見光及紫外成像儀、紅外熱電視、操作平臺系統(tǒng)和三維導(dǎo)航系統(tǒng)的信號進(jìn)行雙向傳輸實(shí)行識別和控制的功能的控制計(jì)算機(jī)； 與綜合控制鍵盤、語音報(bào)警器、數(shù)碼顯示器、LED顯示燈連接，接收視頻傳輸通訊模塊的視頻信息的基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)；通過綜合控制鍵盤操作基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)，通過語音報(bào)警器發(fā)出語音報(bào)警，通過數(shù)碼顯示器顯示數(shù)碼信息，通過LED顯示燈進(jìn)行信息指示； 與控制計(jì)算機(jī)連接，用于采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航，使直升機(jī)在線路安全的區(qū)域內(nèi)自動(dòng)導(dǎo)航飛行的三維導(dǎo)航系統(tǒng)； 用于實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行壓縮和存儲的功能的圖像存儲壓縮模塊，攝像圖像顯示器實(shí)行顯示攝像圖像信息，紅外測溫儀通過用實(shí)現(xiàn)紅外功能測量溫度，CXD攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)分別利用CCD和紅外進(jìn)行攝像，可見光及紫外成像儀把可見光及紫外成像顯示，操作平臺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人工或智能操作，三維導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維導(dǎo)航的功能，紅外熱電視實(shí)現(xiàn)紅外熱電視的功能； 視頻傳輸通訊模塊的下端連接基于虛擬儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)，把視頻等信息傳輸給基于虛擬 儀器控制界面控制識別的控制計(jì)算機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，其特征在于，可見光及紫外成像儀采用雙通道紫外成像儀UVOLLE-S/SV。
3.如權(quán)利要求1所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)碼顯示器的數(shù)碼顯示電路是由8位串行輸入/并行輸出移位寄存器74LS164來實(shí)現(xiàn)控制數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。
4.如權(quán)利要求1所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，其特征在于，三維導(dǎo)航系統(tǒng)，采用光電傳感器、機(jī)場雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)、導(dǎo)航定位系統(tǒng)獲取多傳感器數(shù)據(jù)，完成多傳感器數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)與融合，通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)將導(dǎo)航信息傳送給飛行器，實(shí)現(xiàn)對飛行器進(jìn)行三維可視化導(dǎo)航。
5.如權(quán)利要求1所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)，其特征在于，所述的用于控制識別輸電線路的直升機(jī)機(jī)載系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)空間位置動(dòng)態(tài)度量的方法，所述方法基于桿塔空間GPS位置信息，動(dòng)態(tài)測量吊艙接近桿塔的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整吊艙對準(zhǔn)桿塔；在每次直升機(jī)飛行或是巡檢前，建立桿塔的GPS信息，并標(biāo)注每個(gè)桿塔的類型，即直線塔還是耐張塔，規(guī)劃飛行的安全通道，進(jìn)而可以推定出導(dǎo)線區(qū)域的位置及方向，制定直升機(jī)飛行的速率，在導(dǎo)線區(qū)域或是桿塔區(qū)域慢速飛行，否則的話，則快速飛行。直升機(jī)在飛行中，隨時(shí)計(jì)算吊艙與最近桿塔的距離，在接近桿塔時(shí)，分析與桿塔距離的變化趨勢，即在大號側(cè)與小號側(cè)各50米范圍內(nèi)，主要針對桿塔區(qū)域和導(dǎo)線區(qū)域拍攝，分析距離變化趨勢，旋轉(zhuǎn)吊艙對其分別進(jìn)行拍攝和圖像 采集分析。
【文檔編號】H02G1/02GK103427366SQ201310347055
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】樊寬剛, 曹清梅, 鄭樂平, 孫汗, 盛穎飛 申請人:江西理工大學(xué)