一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明属于属于配网杆塔形变监测技术，尤其涉及一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法。背景技术：2.配电网直接面向终端用户，是保障生产生活的重要公共基础设施，需要较高的可靠性，配网线路杆塔极多，配网杆塔倾斜、倒塌、下沉等形变频繁的影响着配网的高效可靠运行，对配网杆塔进行形变监测可以提升配网防范地质灾害的能力和水平。由于传统的安装式的高精度形变监测装置价格较高，目前基本只在主网杆塔中使用，而配网杆塔数量较多，无法广泛安装形变监测装置。目前配网杆塔的形变监测主要式采用激光雷达点云扫描获取线路点云数据，与模型对比进行识别，这种方法处理速度较慢，且识别率不高。这都限制了配网杆塔形变监测的业务开展。技术实现要素：3.本发明要解决的技术问题是：提供一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，以解决现有技术中配网杆塔逐杆安装形变监测装置成本较高，采用激光雷达点云扫描获取线路点云数据，与模型对比进行识别，这种方法处理速度较慢，且识别率不高等技术问题。4.本发明技术方案：5.一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，它包括：6.步骤1、在配网杆塔竖直方向上的最高点以上1-2分米处安装一个圆球，设置球心的位置为杆塔识别点，在圆球上标注杆塔号供无人机识别；7.步骤2、基于北斗高精度定位的无人机进行红外测距，如果测距值相等则该最小值加上球的半径即为无人机到球心的距离，如果不相等则杆塔发生倾斜或倒塌；8.步骤3、调整无人机位置，测量三组测距最小值，利用三球交汇原理即求出圆球球心位置，与对应标准位置进行比对，即判断出形变大小。9.无人机采用图像识别方法识别杆塔号，所述图像识别方法为opencv方法。10.红外测距的方法为：无人机飞临杆塔顶端斜上方，通过图像识别方法识别杆塔号；携带的红外激光测距仪对杆塔顶部区域进行扫描测距并记录测量数据，并计算出测距最小值对应的点，在该点处将红外激光测距仪的测量角度向外增加一度，并沿无人机到测距最小值两点之间的线段旋转一周，判断这一周的测距值是否相等，如果测距值相等则该最小值加上球的半径即为无人机到球心的距离。11.球心坐标位置的确定方法为：调整无人机位置，测量三组测距最小值，无人机的位置已知，则利用三球交汇原理求出圆球球心位置；设无人机三维坐标系下的三组坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)，待求球心坐标为(x,y,z)，三组测距半径分别为r1、r2和r3，则列方程组：[0012][0013]求解式(1)即解得球心坐标位置。[0014]本发明的有益效果：[0015]本发明基于北斗高精度定位技术、图像识别技术和红外激光测距技术，在配网杆塔上方安装标注杆塔号的识别圆球，将球心的位置作为杆塔识别点，无人机通过图像识别技术识别杆塔编号，通过红外激光测距测量无人机到识别圆球的距离，从而计算识别圆球位置，判断配网杆塔是否发生形变，便于配网杆塔的高精度形变监测，保障了配网的高效可靠运行，具有较强的实用价值和现实意义。[0016]解决了现有技术中配网杆塔逐杆安装形变监测装置成本较高，采用激光雷达点云扫描获取线路点云数据，与模型对比进行识别，这种方法处理速度较慢，且识别率不高等技术问题。附图说明[0017]图1为安装识别圆球示意图；[0018]图2为基于北斗高精度定位的无人机红外测距示意图；[0019]图3为无人机三球定位示意图。具体实施方式[0020]下面结合实例对本发明作进一步细化说明：[0021]一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，它包括下述步骤：[0022]步骤1、安装识别圆球：在配网杆塔上方安装一个圆球，为便于识别，圆球直径为1分米以上，保持圆球在配网杆塔竖直方向上的最高点以上1-2分米处，以便于识别圆球，保证最小测量值为无人机到球心的距离减去圆球半径；设置球心的位置为杆塔识别点，以判断杆塔是否发生形变。在圆球上标注杆塔号，无人机采用图像识别方法识别杆塔号；所述图像识别方法为opencv方法。[0023]识别圆球安装方式如图1所示。识别圆球即为图1蓝色小球。[0024]步骤2、基于北斗高精度定位的无人机进行红外测距：无人机飞临杆塔顶端斜上方，无人机与杆塔顶端的连线与杆塔的竖直方向夹角根据实际杆塔情况进行限制，无人机与杆塔顶端的举例控制在3米以内，无人机通过图像识别功能识别杆塔号；携带的红外激光测距仪对杆塔顶部区域进行扫描测距并记录测量数据，并计算出测距最小值对应的点。图2为基于北斗高精度定位的无人机红外测距示意图，其中点o为识别圆球球心，a为测距最小值对应的点，d为无人机相位中心，代表无人机的精准位置。在红外激光测距仪测量a点处将红外激光测距仪的测量角度向外增加一度，并沿线段ad旋转一周，判断这一周的测距值是否相等。图2中bd和cd为旋转一周的任意两个测距值，如果bd和cd相等，则od为识别球心到无人机的距离，如果bd和cd不相等，则杆塔发可能生大幅度倾斜或倒塌。[0025]步骤3、计算配网杆塔形变大小：调整无人机位置，测量三组测距最小值。无人机的位置已知，则利用三球交汇原理即可求出圆球球心位置，如图3。若无人机三维坐标系下的三组坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)，待求球心坐标为(x,y,z)，三组测距半径分别为r1、r2和r3，则列方程组：[0026][0027]求解式(1)即可解得球心坐标位置，与数据库中对应标准位置进行比对，即可判断形变大小。由于无人机高精度定位精度可达毫米级，红外激光测距的精度也可以达到毫米级，则定位精度可达到毫米级。技术特征：1.一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，其特征在于：它包括：步骤1、在配网杆塔竖直方向上的最高点以上1-2分米处安装一个圆球，设置球心的位置为杆塔识别点，在圆球上标注杆塔号供无人机识别；步骤2、基于北斗高精度定位的无人机进行红外测距，如果测距值相等则该最小值加上球的半径即为无人机到球心的距离，如果不相等则杆塔发生倾斜或倒塌；步骤3、调整无人机位置，测量三组测距最小值，利用三球交汇原理即求出圆球球心位置，与对应标准位置进行比对，即判断出形变大小。2.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，其特征在于：无人机采用图像识别方法识别杆塔号，所述图像识别方法为opencv方法。3.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，其特征在于：红外测距的方法为：无人机飞临杆塔顶端斜上方，通过图像识别方法识别杆塔号；携带的红外激光测距仪对杆塔顶部区域进行扫描测距并记录测量数据，并计算出测距最小值对应的点，在该点处将红外激光测距仪的测量角度向外增加一度，并沿无人机到测距最小值两点之间的线段旋转一周，判断这一周的测距值是否相等，如果测距值相等则该最小值加上球的半径即为无人机到球心的距离。4.根据权利要求1所述的一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，其特征在于：球心坐标位置的确定方法为：调整无人机位置，测量三组测距最小值，无人机的位置已知，则利用三球交汇原理求出圆球球心位置；设无人机三维坐标系下的三组坐标分别为(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)和(x3,y3,z3)，待求球心坐标为(x,y,z)，三组测距半径分别为r1、r2和r3，则列方程组：求解式(1)即解得球心坐标位置。技术总结本发明公开了一种基于北斗高精度无人机定位的配网杆塔形变监测方法，它包括：在配网杆塔竖直方向上的最高点以上1-2分米处安装一个圆球，设置球心的位置为杆塔识别点，在圆球上标注杆塔号供无人机识别；基于北斗高精度定位的无人机进行红外测距，如果测距值相等则该最小值加上球的半径即为无人机到球心的距离，如果不相等则杆塔发生倾斜或倒塌；调整无人机位置，测量三组测距最小值，利用三球交汇原理即求出圆球球心位置，与对应标准位置进行比对，即判断出形变大小；解决了现有技术中配网杆塔逐杆安装形变监测装置成本较高，采用激光雷达点云扫描获取线路点云数据，与模型对比进行识别，这种方法处理速度较慢，且识别率不高等技术问题。等技术问题。等技术问题。技术研发人员：江旭东 赵健 余江顺 黄隆 张辉 陈雨然 邹玮 胡耀蓉受保护的技术使用者：中国电建集团贵州电力设计研究院有限公司技术研发日：2022.05.17技术公布日：2022/8/30









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