[发明专利]一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人

说明书

技术领域

本发明属于飞行器控制与图像传输技术领域，尤其涉及一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人。

背景技术

绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔绝缘连接的装置，且是用量最大的绝缘体之一，尤其对老线路更是如此。当绝缘子串中存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境、过电压甚至工作电压下就极易发生闪络事故。当雷电过电压作用于零值绝缘子时，零值绝缘子被完全击穿，强大的雷电电流及工频续流从零值绝缘子头部的瓷件缝隙流过，将引起零值绝缘子过热炸开。因此，零值绝缘子是造成输电线路重大事故的隐患。

目前测量零值绝缘子的方法是定期停电或带电人工检测。这些作业需要登杆逐片检测，属于高空作业，受环境影响大且危险性和劳动强度大。也有在地面测量零值绝缘子的方法，但准确度不够高，且很难判断具体是哪一片绝缘子出了问题。

另外国内外不断探索的新方法还有以下几种：

(1)自爬式不良绝缘子检测器：自爬式不良绝缘子检测器主要由自爬驱动机构和绝缘电阻测量装置组成，在带电状态下测量绝缘子的绝缘电阻，根据直流绝缘电阻的大小判断绝缘子是否良好。此方法仍需要人工上塔。

(2)电晕脉冲式检测器：在输电线路运行中，绝缘子串的连接金具处会产生电晕，并形成电晕脉冲电流通过铁塔流入地中。采用适当的相位选择方法便可以分别观测各相脉冲电流。该方法不用登杆，但检测精度有待提高，且无法分辨是哪一片绝缘子有问题。

(3)电子光学探测器：根据表面局部放电时产生光辐射的强度，就可知道绝缘子串的绝缘性能。但是，电子光学探测器仅能判断出绝缘子串中是否存在零值绝缘子，不能确定到底有几片零值绝缘子以及它们的位置。

(4)红外热像仪检测法：不良绝缘子与良好绝缘子的表面温度存在差异，应用红外热像仪可以将绝缘子表面的温度分布以直观、形象的热像图显示出来。对于玻璃绝缘子或普通釉的瓷绝缘子，正常时升温就很小，当出现不良绝缘子，其温度比其他正常者只低约1℃左右，在现场使用时，难度有所增大。

(5)激光振动检测法：因为从振动的频谱来看，已开裂的绝缘子的中心频率与正常时不同。如将超声发生器所产生的超声波用抛物型反射镜对准被测绝缘子激起微小振动，然后将激光对准此被测绝缘子，根据反射回来的信号的频谱分析，即可判定该绝缘子是否已开裂。

以上五种方法虽然各有优点，但或者不能解决登杆问题，或者检测的可靠性不高。

除此之外，还有采用复合材料绝缘子来避免零值问题的方法。但由于线路绝缘子数量巨大，在相当长的时间内还无法全部替换，另外复合材料绝缘子的在线绝缘检测更是一个难题。

综上所述，研究不用登杆即能准确检测零值绝缘子，可以极大减轻劳动强度，具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于，研究一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人，在不用登杆的情况下，通过飞行器精确导航技术和成熟的计算机图像处理技术，实现对悬垂绝缘子的精确检测。

本发明的技术方案是，一种用于检测输电线路绝缘子的飞行机器人，其特征是所述飞行机器人由三轴飞行器或者四轴飞行器、飞行控制系统和目标识别系统构成；所述三轴飞行器的动力部分由3对螺旋桨、3对同轴电机和3个支撑臂组成，每对同轴电机由反向旋转的上下两个电机组成，且每对同轴电机的上下两个电机各安装一个螺旋桨，3个支撑臂分别支撑3对同轴电机；所述四轴飞行器的动力部分由4个直驱的无刷马达和4个螺旋桨构成；所述飞行控制系统由机载自主控制系统和地面站控制系统组成；所述目标识别系统由机载任务载荷和地面图像处理系统组成。

所述机载自主控制系统安装在四轴飞行器上，内含自动驾驶仪，对飞行机器人进行自主飞行控制。

所述地面站控制系统由手持式遥控器、数据通讯模块、地面控制计算机组成。

所述机载任务载荷包括CCD摄像机、无线图像传输设备和图像存储单元。

所述地面图像处理系统由图像处理计算机、无线图像接收器、图像采集卡组成。

所述机载自主控制系统与地面站控制系统配合，实现飞行机器人的比例遥控模式RC、指令遥控模式RPV、航点导航模式UAV和计算机遥控模式CPV四种飞行控制模式。

所述自动驾驶仪由GPS自动导航系统、辅助导航系统、超声波避碰系统、无线遥控系统、陀螺仪、加速度计、气压高度计、电子罗盘组成。

所述GPS自动导航系统包括GPS天线。

所述辅助导航系统包括DSP控制器、存储设备。

所述超声波避碰系统包括传感器。

所述无线遥控系统包括遥控接收器、通信设备、通讯天线。