專利名稱：電力線巡檢直升機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力線巡檢技術(shù)，特別是用直升機載人實施電力線巡檢的電力線 巡檢直升機。
背景技術(shù)：
電力線巡檢多采用人工巡檢的方式，巡檢到位率低，常有漏檢、錯檢現(xiàn)象，采用紙 筆記錄故障缺陷，主觀因素多，缺陷記錄描述不一，無法快速分類整理。電力企業(yè)為了降低 運營成本、提高經(jīng)營效益，加強信息化建設(shè)，采用現(xiàn)代化的巡檢管理系統(tǒng)勢在必行。隨著我國經(jīng)濟高速全面發(fā)展，對能源的需要越來越大，超高壓大容量電力線路大 幅擴建。線路走廊需要穿越各種復(fù)雜的地理和氣象環(huán)境，如經(jīng)過大面積的水庫、湖泊和崇山 峻嶺以及大雪天氣等，這些都給電力線路的檢測帶來很多困難。特別是對于電力線路穿越 原始森林邊緣地區(qū)、飛播林區(qū)和高海拔、冰雪覆蓋區(qū)，以及沿線存在頻繁的滑坡、泥石流等 地質(zhì)災(zāi)害，大部分地區(qū)山高坡陡，交通、通訊極不發(fā)達時，如何解決電力線路的日常檢測成 為困擾電力行業(yè)的一個重大難題。與此同時，社會和經(jīng)濟的發(fā)展對能源安全提出了越來越 高的要求，突發(fā)性的大規(guī)模輸電故障將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失，影響經(jīng)濟的平穩(wěn)運行和社 會穩(wěn)定。這就要求電力線路檢測更加準(zhǔn)確及時，為能源安全提供有力保障。目前，我國電力線路的巡檢工作主要由人工完成，而人工巡檢存在安全，效率低， 準(zhǔn)確性差等問題。目前的高壓電力線路已達到幾百于伏以上，傳統(tǒng)的人工巡檢采用攀爬電 力線鐵塔的方式，有著極大的安全隱患。大量電力線路穿越無人區(qū)，人工巡檢從地理上受到 嚴(yán)重的限制，人體活動的范圍受到體能的約束，檢測的距離有限。人工對電力線路進行觀 測，用經(jīng)驗判斷線路是否出現(xiàn)故障，也容易造成失誤，準(zhǔn)確性不高。國外使用直升機代替人 工進行電力線路的日常巡檢工作已經(jīng)比較流行，國內(nèi)也開始探索，從國內(nèi)外的使用經(jīng)驗反 饋來饋來看，完全人工駕駛直升機進行電力線路檢測有適應(yīng)性差，安全性低等缺點，電力線 路架空高度較低，使用直升機進行巡檢須低空沿線飛行，空中情況復(fù)雜，飛行員需要隨時與 線路保持視線接觸，同時進行正常的飛行操作，大大加大了操作難度，在一般的飛行員手冊 中都有“避免貼近高壓電線飛行”的規(guī)定，巡線飛行反其道而行之，與高壓線保持近距離平 行飛行，飛行速度較快，危險性大為增加，在國外已經(jīng)多次發(fā)生巡檢直升機墜毀事故。隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，采用機器人進行電力線路的巡檢逐漸引起關(guān)注。目前，國 內(nèi)電力線檢測機器人的研究集中在行走機器人方向。中國科學(xué)院自動化所張運楚、梁自澤 和譚民等在《機器人》2004年第26卷第5期上發(fā)表的《架空電力線路巡線機器人綜述》和 趙曉光、梁自澤、譚明等在《華中科技大學(xué)學(xué)報》2004年第32卷增刊上發(fā)表的《高壓電力線 行走機器人仿真》兩篇文章中詳細闡述了行走機器人用于電力線檢測的原理和目前的發(fā)展 水平，采用行走機器人進行電力線路的檢測采用沿架空地線自主行舫式，相比傳統(tǒng)檢測具 有費用低，安全性商，可靠性高等優(yōu)點，但還存在對地面儀器的依賴性高，不能很好的適應(yīng) 復(fù)雜的地理環(huán)境等不足，也還存在行進速度慢，檢測效率低等問題。為克服上述技術(shù)所存在的缺陷，中國專利號CN1645284A公開了一種電力線路巡檢機器人飛機及其控制系統(tǒng)，其實用新型目的在于通過提供該飛機及其控制系統(tǒng)，解決傳 統(tǒng)檢測方式存在的費用高，安全性差，可靠性不高的問題，使之和行走機器人檢測方式相比 具有環(huán)境適應(yīng)能力好，高度智能化，檢測效率高等優(yōu)點。問題是該技術(shù)僅僅公開了一種基于單純的可見光及紅外溫度檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?術(shù)方案，對于重要的吊艙構(gòu)造、精確制導(dǎo)裝置、目標(biāo)識別及多種實現(xiàn)各自檢測功能的可見 光、紅外、紫外圖像檢測及圖像融合問題并沒有提及，因此，還是一種比較初級的技術(shù)方案。電力線路直升機巡檢是一種巡檢環(huán)境高度復(fù)雜，需要采用計算機、光機電、衛(wèi)星通 訊、圖像識別、大容量數(shù)據(jù)通信及導(dǎo)航技術(shù)的高難度高風(fēng)險綜合技術(shù)，完全采用機器人進行 巡檢很難完成實用新型任務(wù)。當(dāng)前市場上迫切需要一種配置相應(yīng)的系統(tǒng)軟件后，既可以按按規(guī)劃線路自動導(dǎo) 航、巡線、巡檢桿塔并精確定位、高清多種光譜圖像同時采集及融合顯示并海量便攜存取數(shù) 據(jù)，還能機載人員人工操作，甚至實時與地面控制中心在線文字交流的電力線巡檢直升機。

實用新型內(nèi)容本實用新型的任務(wù)是一種可用來執(zhí)行自動按規(guī)劃線路導(dǎo)航、巡線、巡檢桿塔并精 確定位、高清多種光譜圖像同時采集及融合顯示并海量便攜存取數(shù)據(jù)，記載人員還能實時 與地面控制中心在線文字交流任務(wù)的電力線巡檢直升機硬件平臺，簡稱電力線巡檢直升 機。本實用新型的技術(shù)方案如下電力線巡檢直升機，特征在于在所述直升機上設(shè)有GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測 裝置，在直升機外側(cè)或外下方設(shè)有三坐標(biāo)轉(zhuǎn)動檢測吊艙，吊艙上安裝有陀螺穩(wěn)定平臺，陀螺 穩(wěn)定平臺上承載有可見光攝像機、紫外線成像儀和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀，在直升機或吊 艙上還設(shè)有用于識別被巡檢桿塔的射頻信息的射頻目標(biāo)識別器。具體的方案還包括所述陀螺穩(wěn)定平臺由作為平臺臺體的框架系統(tǒng)、伺服傳感器及電子伺服控制組件 組成。進一步來說所述框架系統(tǒng)為四框架系統(tǒng)，包括外框架組件和其內(nèi)的內(nèi)框架組件， 外框架組件包括外方位軸系框架及外仰軸系框架，內(nèi)框架組件包含內(nèi)方位軸系框架及內(nèi)俯 仰軸系框架，所述可見光攝像機、紫外線成像儀和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀安裝在內(nèi)框架組 件上。所述GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置包括一主機，在主機內(nèi)嵌入有Pentium或其 以上級別的CPU，大于32MB的內(nèi)存，大于1MB的硬盤及操作系統(tǒng)，在主機內(nèi)設(shè)有前、后兩個 GPS接收機，主機置于一外殼內(nèi)，在外殼的前側(cè)壁上設(shè)有內(nèi)聯(lián)前GPS接收機、外聯(lián)前GPS天線 的接口 ；在外殼的后側(cè)壁上設(shè)有內(nèi)聯(lián)后GPS接收機、外聯(lián)后GPS天線的接口 ；前GPS天線設(shè) 在所述直升機的前進端，其通過天線饋線與前GPS天線的接口相連；后GPS天線設(shè)在所述直 升機的后退端，其通過天線饋線與后GPS天線的接口相連。在所述主機內(nèi)內(nèi)置有三個正交安裝的微機械陀螺和三個正交安裝的微機械加速 度計。在所述主機外殼上設(shè)有外接電源接口。
5[0019]所述主機安裝底面平行于所述直升機的底部基準(zhǔn)面，并與所述前GPS天線和后 GPS天線的中心連線構(gòu)成的基線平行。所述前GPS天線和后GPS天線分別經(jīng)一個磁基座固定在直升機上。所述直升機內(nèi)設(shè)有一集成機柜和一便攜式機柜，集成機柜內(nèi)安裝有⑴、作為整個電力線巡檢直升機機載系統(tǒng)之控制中心的服務(wù)器⑵、通過服務(wù)器對各個硬件設(shè)備進行控制的硬件綜合控制器；⑶、主要用于數(shù)據(jù)存儲與備份的磁盤盤陣列；⑷、將各硬件設(shè)備紐建成千兆局域網(wǎng)的交換機；(5)、連接機載電源適配器，給各硬件設(shè)備分別輸出專用電源的配電箱；(6)、所述GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置；(7)、用于發(fā)出定位及通信請求，接收中心控制系統(tǒng)的定位和通信結(jié)果，為陸?？崭?種使用場合提供定位、導(dǎo)航、通信、授時服務(wù)的北斗定位與通信機載系統(tǒng)；(8)、控制吊艙及其內(nèi)的所述可見光攝像機、紫外線成像儀和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像 儀的吊艙控制中心；便攜式機柜上設(shè)有⑴、手動控制吊艙運轉(zhuǎn)以及吊艙內(nèi)部設(shè)備動作的遙控手柄；⑵、分別顯示系統(tǒng)控制程序界面，紅外熱像儀圖像，可見光與紫外成像儀的疊加圖 像的兩個顯示屏；⑶、控制系統(tǒng)總電源、服務(wù)器和磁盤陣列的開關(guān)控制面板；⑷包括小型超薄鍵盤與高精度軌跡球的輸入設(shè)備。本實用新型電力線巡檢直升機由于配置了 GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置，專用 吊艙，可見光攝像機、紫外線成像儀，全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀，射頻目標(biāo)識別器，海量熱插拔 磁盤盤陣列，高速千兆局域網(wǎng)的交換機，以至于北斗導(dǎo)航定位與通信機載系統(tǒng)。在配置了相 應(yīng)的系統(tǒng)軟件后即成為一種可執(zhí)行按電子地圖預(yù)先規(guī)劃的線路導(dǎo)航、巡線、巡檢桿塔，精確 定位、高清采集多種光譜圖像，并融合顯示、海量便攜存取數(shù)據(jù)，機載人員還能人工實施控 制并與地面控制中心在線文字交流任務(wù)的高精度、智能化電力線巡檢直升機。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型電力線巡檢直升機整體外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置的安裝方位示意圖；圖3是吊艙的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是集成機柜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是便攜式機柜的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如
圖1-5所示，本實施例中，電力線巡檢直升機包括直升機本體1，在直升機本體1 內(nèi)設(shè)有GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置，三坐標(biāo)轉(zhuǎn)動檢測吊艙2設(shè)在本體1的外側(cè)，位于左 前下方安裝。吊艙上安裝有陀螺穩(wěn)定平臺21。在直升機或吊艙上設(shè)有用于識別被巡檢桿塔的射頻信息的射頻目標(biāo)識別器(圖中省略未示出)。陀螺穩(wěn)定平臺21由作為平臺臺體的框架系統(tǒng)、伺服傳感器及電子伺服控制組件 組成?？蚣芟到y(tǒng)為四框架系統(tǒng)，包括外框架組件和其內(nèi)的內(nèi)框架組件，外框架組件包括外方 位軸系框架22及外仰軸系框架23，內(nèi)框架組件包含內(nèi)方位軸系框架及內(nèi)俯仰軸系框架?？?見光攝像機3、紫外線成像儀4和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀5安裝在內(nèi)框架組件上。GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置包括一主機，在主機內(nèi)嵌入有Pentium或其以上 級別的CPU，大于32MB的內(nèi)存，大于1MB的硬盤及操作系統(tǒng)，在主機內(nèi)設(shè)有前、后兩個GPS接 收機，主機置于一外殼內(nèi)，在外殼的前側(cè)壁上設(shè)有內(nèi)聯(lián)前GPS接收機、外聯(lián)前GPS天線6的 接口。在外殼的后側(cè)壁上設(shè)有內(nèi)聯(lián)后GPS接收機、外聯(lián)后GPS天線7的接口。前GPS天線6 設(shè)在直升機本體1的前進端，其通過天線饋線與前GPS天線的接口相連；后GPS天線7設(shè)在 直升機的后退端，其通過天線饋線與后GPS天線7的接口相連。在主機內(nèi)內(nèi)置有三個正交 安裝的微機械陀螺和三個正交安裝的微機械加速度計。在主機外殼上設(shè)有外接電源接口。 主機安裝底面平行于直升機的底部基準(zhǔn)面，并與前GPS天線和后GPS天線的中心連線構(gòu)成 的基線平行。前GPS天線和后GPS天線分別經(jīng)一個磁基座固定在直升機上。集成機柜8和一便攜式機柜9設(shè)在直升機內(nèi)。集成機柜8內(nèi)安裝有⑴、作為整個電力線巡檢直升機機載系統(tǒng)之控制中心的服務(wù)器10 ；⑵、通過服務(wù)器對各個硬件設(shè)備進行控制的硬件綜合控制器11 ；⑶、用于數(shù)據(jù)存儲及備份的磁盤陣列12 ；⑷、將各硬件設(shè)備連接成千兆局域網(wǎng)的交換機15 ；(5)、連接機載電源適配器，給各硬件設(shè)備分別輸出專用電源的配電箱13 ；(6)、GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置；(7)、用于發(fā)出定位及通信請求，接收中心控制系統(tǒng)的定位和通信結(jié)果，為陸?？崭?種使用場合提供定位、導(dǎo)航、通信、授時服務(wù)的北斗定位與通信機載系統(tǒng)14 ；(8)、通過遙控手柄91或者服務(wù)器10連接到通信端口以控制吊艙2及其內(nèi)的可見 光攝像機3、紫外線成像儀4和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀5的吊艙控制中心16。便攜式機柜9上設(shè)有⑴、手動控制吊艙2運轉(zhuǎn)以及吊艙內(nèi)部設(shè)備動作的遙控手柄91 ；⑵、分別顯示系統(tǒng)控制程序界面，紅外熱像儀圖像，可見光與紫外成像儀的疊加圖 像的兩個顯示屏92、93 ⑶、控制系統(tǒng)總電源、服務(wù)器和磁盤陣列的開關(guān)控制面板94 ；⑷包括小型超薄鍵盤95與高精度軌跡球96的輸入設(shè)備。機載服務(wù)器10配裝執(zhí)行飛行軌跡指揮監(jiān)控的應(yīng)用程序模塊和桿塔目標(biāo)識別程序 模塊后，系統(tǒng)便可根據(jù)目標(biāo)坐標(biāo)與飛機飛行軌跡、飛機姿態(tài)與射頻識別辯識當(dāng)前桿塔及導(dǎo) 線。機載巡檢應(yīng)用程序?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進行處理，將故障目標(biāo)的圖像及其它相關(guān)信息自動 保存到磁盤陣列。機載服務(wù)器內(nèi)設(shè)的檢測數(shù)據(jù)采集程序模塊及檢測設(shè)備/吊艙控制程序模 塊控制吊艙及全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀、紫外線攝像機、高速可見光攝像機通過檢測數(shù)據(jù)采 集程序?qū)崟r采集全部信息并自動保存，設(shè)定吊艙自動跟蹤桿塔，并設(shè)定跟蹤時間。本實用新型機載系統(tǒng)的硬件與軟件相結(jié)合構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，概括的原理是
7直升機通過GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置及其GPS接收機、北斗定位與通訊機實現(xiàn)飛機 的導(dǎo)航和與地面的雙向通訊，通過軟件控制系統(tǒng)和硬件設(shè)備綜合控制器的人工微調(diào)，并結(jié) 合北斗定位通訊機、GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置、射頻目標(biāo)識別器、機載電源系統(tǒng)以及 顯示設(shè)備等信息，自動控制吊艙的橫向和縱向的位置，自動對準(zhǔn)配有射頻卡的被測桿塔、 導(dǎo)線或其它電氣部件目標(biāo)，采集全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀、紫外線攝像機、高速可見光攝像機 的圖像和數(shù)據(jù)信息；最后通過服務(wù)器在線處理與存貯有用的圖像數(shù)據(jù)信息。
權(quán)利要求電力線巡檢直升機，特征在于在所述直升機上設(shè)有GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置，在直升機外側(cè)或外下方設(shè)有三坐標(biāo)轉(zhuǎn)動檢測吊艙，吊艙上安裝有陀螺穩(wěn)定平臺，陀螺穩(wěn)定平臺上承載有可見光攝像機、紫外線成像儀和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀，在直升機或吊艙上還設(shè)有用于識別被巡檢桿塔的射頻信息的射頻目標(biāo)識別器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線巡檢直升機，其特征在于所述陀螺穩(wěn)定平臺由作為 平臺臺體的框架系統(tǒng)、伺服傳感器及電子伺服控制組件組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力線巡檢直升機，其特征在于所述框架系統(tǒng)為四框架系 統(tǒng)，包括外框架組件和其內(nèi)的內(nèi)框架組件，外框架組件包括外方位軸系框架及外仰軸系框 架，內(nèi)框架組件包含內(nèi)方位軸系框架及內(nèi)俯仰軸系框架，所述可見光攝像機、紫外線成像儀 和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀安裝在內(nèi)框架組件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的任一種電力線巡檢直升機，其特征在于所述GPS慣性組 合姿態(tài)方位檢測裝置包括一主機，在主機內(nèi)嵌入有Pentium或其以上級別的CPU，大于32MB 的內(nèi)存，大于1MB的硬盤及操作系統(tǒng)，在主機內(nèi)設(shè)有前、后兩個GPS接收機，主機置于一外殼 內(nèi)，在外殼的前側(cè)壁上設(shè)有內(nèi)聯(lián)前GPS接收機、外聯(lián)前GPS天線的接口 ；在外殼的后側(cè)壁上 設(shè)有內(nèi)聯(lián)后GPS接收機、外聯(lián)后GPS天線的接口 ；前GPS天線設(shè)在所述直升機的前進端，其 通過天線饋線與前GPS天線的接口相連；后GPS天線設(shè)在所述直升機的后退端，其通過天線 饋線與后GPS天線的接口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線巡檢直升機，其特征在于在所述主機內(nèi)內(nèi)置有三個 正交安裝的微機械陀螺和三個正交安裝的微機械加速度計。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線巡檢直升機，其特征在于在所述主機外殼上設(shè)有外 接電源接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線巡檢直升機，其特征在于所述主機安裝底面平行于 所述直升機的底部基準(zhǔn)面，并與所述前GPS天線和后GPS天線的中心連線構(gòu)成的基線平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力線巡檢直升機，其特征在于所述前GPS天線和后GPS天 線分別經(jīng)一個磁基座固定在直升機上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線巡檢直升機，其特征在于所述直升機內(nèi)設(shè)有一集成機 柜和一便攜式機柜，集成機柜內(nèi)安裝有⑴、作為整個電力線巡檢直升機機載系統(tǒng)之控制中心的服務(wù)器⑵、通過服務(wù)器對各個硬件設(shè)備進行控制的硬件綜合控制器；⑶、主要用于數(shù)據(jù)存儲與備份的磁盤盤陣列；⑷、將各硬件設(shè)備紐建成千兆局域網(wǎng)的交換機；(5)、連接機載電源適配器，給各硬件設(shè)備分別輸出專用電源的配電箱；(6)、所述GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置；⑵、用于發(fā)出定位及通信請求，接收中心控制系統(tǒng)的定位和通信結(jié)果，為陸?？崭鞣N使 用場合提供定位、導(dǎo)航、通信、授時服務(wù)的北斗定位與通信機載系統(tǒng)；⑶、控制吊艙及其內(nèi)的所述可見光攝像機、紫外線成像儀和全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀的 吊艙控制中心；便攜式機柜上設(shè)有⑴、手動控制吊艙運轉(zhuǎn)以及吊艙內(nèi)部設(shè)備動作的遙控手柄；⑵、分別顯示系統(tǒng)控制程序界面，紅外熱像儀圖像，可見光與紫外成像儀的疊加圖像的 兩個顯示屏；⑶、控制系統(tǒng)總電源、服務(wù)器和磁盤陣列的開關(guān)控制面板； ⑷包括小型超薄鍵盤與高精度軌跡球的輸入設(shè)備。
專利摘要本實用新型公開了一種電力線巡檢直升機，在直升機上設(shè)有GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置、三坐標(biāo)轉(zhuǎn)動檢測吊艙和用于識別被巡檢桿塔的射頻信息的射頻目標(biāo)識別器。由于配置了GPS慣性組合姿態(tài)方位檢測裝置，專用吊艙，可見光攝像機、紫外線成像儀，全數(shù)字動態(tài)紅外熱像儀，射頻目標(biāo)識別器，海量熱插拔磁盤盤陣列，高速千兆局域網(wǎng)的交換機，以至于北斗導(dǎo)航定位與通信機載系統(tǒng)。在配置了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件后即成為一種可執(zhí)行按電子地圖預(yù)先規(guī)劃的線路導(dǎo)航、巡線、巡檢桿塔，精確定位、高清采集多種光譜圖像，并融合顯示、海量便攜存取數(shù)據(jù)，機載人員還能人工實施控制并與地面控制中心在線文字交流任務(wù)的高精度、智能化電力線巡檢直升機。
文檔編號A63H27/00GK201766306SQ201020202440
公開日2011年3月16日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者呂永新, 吳奇文, 袁杰 申請人:廣州科易光電技術(shù)有限公司