ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Полезная модель относится к области мониторинга протяженных объектов, в частности воздушных линий электропередач (ВЛЭП).
В качестве ближайшего аналога заявляемого устройства выбрано устройство мониторинга состояния воздушных линий электропередач, выполненное в виде летательного средства, описанное в патенте РФ №2258204, МПК G01C 11/00, 2005 г. Известное устройство содержит тепловизионный сканер, средства для получения визуальной информации, выполненные в виде цифрового фотоаппарата, спутниковый навигационный приемник и систему измерения ориентации летательного аппарата, а также средства обработки информации, выполненные в виде компьютера, расположенные на борту летательного средства, при этом тепловизионный сканер и цифровой фотоаппарат имеют совмещенную полосу обзора. Аэрофотосъемка в совокупности с тепловизионным сканированием проводится при расположении летательного аппарата над проводами линий электропередач.
Указанное устройство позволяет получать геопривязанные снимки вместе с известными температурными параметрами объектов электрических сетей.
Недостатком устройства по патенту РФ №2258204 являются ограниченные функциональные возможности, не позволяющие в процессе полета осуществить комплекс геометрических измерений (параметров линии электропередач, расстояний до растительности под ними и др.), и, как следствие - получить полную цифровую модель местности (воздушных линий электропередач и растительности под ними) с привязкой к местной системе координат.
Технический результат, достигаемый при использовании полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства мониторинга состояния воздушных линий электропередач, выполненного в виде летательного средства, в части одновременного получения комплексной диагностической информации о состоянии линий электропередач и повышения за счет этого оперативности и точности диагностики их состояния.
Указанный технический результат достигается тем, что устройстве мониторинга состояния воздушных линий электропередач, выполненном в виде летательного средства и содержащем средства для получения визуальной информации, тепловизионный сканер, спутниковый навигационный приемник и систему измерения ориентации летательного аппарата, а также средства обработки информации, расположенные на борту летательного средства, на борту летательного средства дополнительно размещен лазерный сканер, а средства обработки информации выполнены в виде бортового информационно-вычислительного блока, к которому подключены средства для получения визуальной информации, тепловизионный сканер, спутниковый навигационный приемник, система измерения ориентации летательного аппарата и лазерный сканер, при этом бортовой информационно-вычислительный блок выполнен с возможностью связи с наземной станцией оператора.
Указанный технический результат достигается также тем, что средства для получения визуальной информации выполнены в виде цифровой фотокамеры.
Указанный технический результат достигается также тем, что летательное средство выполнено в виде беспилотного летательного аппарата.
Полезная модель иллюстрируется рисунками. На фиг. 1 приведена блок-схема заявляемого устройства, на фиг. 2 показано заявляемое устройство в процессе эксплуатации.
В устройстве мониторинга состояния воздушных линий электропередач, выполненном в виде летательного средства, упомянутое летательное средство выполнено, например, в виде беспилотного летательного аппарата (БПЛА) 1, и содержит расположенные на его борту средства для получения визуальной информации, выполненные, например, в виде цифровой фотокамеры 2, тепловизионного сканера 3, лазерного сканера (лидара) 4, навигационного GPS-ГЛОНАСС-приемника 5 и системы измерения ориентации летательного аппарата, выполненной, например, в виде инерциальной навигационной системы 6. Цифровая фотокамера 2 и тепловизионный сканер имеют совмещенную полосу обзора.
Кроме того, устройство содержит средства обработки информации, представляющие собой распределенную систему и содержащие информационно-вычислительный блок 7, находящийся на борту БПЛА 1 и выполненный с возможностью связи с наземной станцией оператора 8.
БПЛА 1 может осуществлять полет в автоматизированном режиме; кроме того, оператор, находящийся на наземной станции 8, имеет возможность с помощью пульта управления корректировать полет БПЛА.
Заявляемое устройство работает следующим образом. БПЛА 1 поднимается в воздух, располагаясь непосредственно над ВЛЭП 9 или сбоку от нее. Положение БПЛА 1 при каждом измерении фиксируется с помощью навигационного приемника 5.
Посредством цифровой фотокамеры 2, работающей в режиме автоматической съемки, и тепловизионного сканера 3 производится одновременная съемка объектов линии электропередач. В ходе съемки в состав сканерного изображения заносятся текущие данные об углах ориентации и пространственных координатах БПЛА.
С помощью лидара 4 производится измерение дальности до проводов линии электропередач, опор линии и мешающих объектов (деревьев, кустарников и др.), а также измерение величины провисания проводов. Для определения дальности до проводов линии электропередач (величины провисания провода) лидар 4 формирует два луча: нормальный (перпендикулярный) и наклонный по отношению к плоскости, в которой лежат провода линии электропередач. Измеряется величина задержки времени распространения отраженных нормального и наклонного лучей от проводов и подстилающей поверхности, и по измеренным задержкам и известному углу между нормальным и наклонными лучами определяется величина провисания проводов.
Блок 7 содержит три канала - лазерный, тепловизионный и канал обработки сканерного изображения, полученного с помощью цифровой фотокамеры.
С целью повышения точности определения координат проводов и опор ВЛЭП в блоке 7 производится пересчет координат лазерных точек (координат объектов линии электропередач, полученных с помощью лидара 4) и точек изображения между системами фотокамеры 2 аппарата и лидара 4. На основе сегментации изображения, которое осуществляется в блоке 7 производится пересчет 2D координат элементов ВЛЭП, соответствующих системе координат сканерного изображения, полученного с помощью фотокамеры 2, в 2D координаты тепловизионного (ТПВ) изображения. В этих точках ТПВ изображения производится измерение температуры элементов ВЛЭП с последующим ее сравнением с допустимыми значениями, хранимыми в памяти блока 7. В результате блок 7 выдает координаты точек ТПВ изображения, соответствующих местам перегрева проводов линии электропередач, которые затем трансформируются в географические координаты.
После завершения процесса измерения и приземления БПЛА 1 информация из блока 7 передается на наземную станцию 8 для дальнейшей обработки.
Введение в состав устройства лазерного сканера позволяет в процессе полета БПЛА осуществить комплекс геометрических измерений (параметров линии электропередач, расстояний до растительности под ними и др.), при этом комплексное использование данных, получаемых с помощью цифровой фотокамеры, тепловизионного сканера и лидара позволяет создать полную цифровую модель местности (воздушных линий электропередач и растительности под ними) с привязкой к местной системе координат. В результате расширяются функциональные возможности устройства в части одновременного получения различной диагностической информации о состоянии линий электропередач и за счет этого повышается оперативность и точность диагностики их состояния.