输电线路的巡检方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及输电线路检验技术领域，尤其涉及一种输电线路的巡检方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.架空高压输电线路是电力工业中电力输送的重要途径，直接关系到整个国家经济的增长和人们正常的工作生活，输电线路安全和稳定的运行直接影响到电力系统高可靠性和稳定性电能的提供，故对输电线路进行定期有效的巡检和维护已成为电力工业的重要任务，目前对于输电线路的巡检依靠的是无人机按照巡检路径进行巡检。
3.但是目前大多数的输电线路导线和地线状态与环境的巡检都是根据线路的三维模型人工点选的路径点。这种方法随意性大，不够精细，导致巡检拍摄的图像有近有远、有大有小，很不均匀，且存在很多漏拍、跳拍的现象，导致巡检路径不够精确，影响了后期的巡检结果分析。
4.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种输电线路的巡检方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术巡检路径不够精确，影响了后期的巡检结果分析的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种输电线路的巡检方法，所述输电线路的巡检方法包括以下步骤：
7.获取输电线路的三维点云；
8.根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线；
9.基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径；
10.按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
11.可选地，所述根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线，包括：
12.确定所述三维点云在x轴方向上的首坐标和尾坐标；
13.对所述三维点云进行抽稀，得到目标三维点云；
14.根据所述首坐标、所述尾坐标以及所述目标三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线。
15.可选地，所述根据所述首坐标、所述尾坐标以及所述目标三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线，包括：
16.根据所述目标三维点云拟合得到抛物线方程式和直线方程式；
17.确定所述抛物线方程式对应的第一系数，以及所述直线方程式对应的第二系数；
18.根据所述首坐标、所述尾坐标、所述第一系数以及所述第二系数拟合出所述输电线路的三维抛物线。
19.可选地，所述根据所述目标三维点云拟合得到抛物线方程式和直线方程式，包括：
20.获取所述目标三维点云上各个点的初始坐标；
21.根据所述初始坐标计算平均坐标；
22.根据所述初始坐标和所述平均坐标确定各个点的目标坐标；
23.根据所述目标坐标拟合得到抛物线方程式和直线方程式。
24.可选地，所述基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径，包括：
25.根据预设拍摄位置和所述三维抛物线得到无人机的路径方程；
26.按照目标间隔在所述路径方程上取若干个点作为无人机的路径点；
27.连接若干路径点得到无人机的巡检路径。
28.可选地，所述按照目标间隔在路径方程上取若干个点作为无人机的路径点之前，还包括：
29.从所述路径方程上任意选取一个路径点作为当前路径点；
30.获取所述当前路径点相邻的输电线路图像；
31.确定所述相邻的输电线路图像之间的图像重叠率；
32.根据所述图像重叠率和预设摄像机参数确定目标间隔。
33.可选地，所述按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检，包括：
34.确定所述巡检路径上对应的若干路径点；
35.获取各个路径点对应的巡检参数；
36.按照所述巡检参数控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
37.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种输电线路的巡检装置，所述输电线路的巡检装置包括：
38.获取模块，用于获取输电线路的三维点云；
39.拟合模块，用于根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线；
40.计算模块，用于基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径；
41.控制模块，用于按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
42.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种输电线路的巡检设备，所述输电线路的巡检设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的输电线路的巡检程序，所述输电线路的巡检程序配置为实现如上文所述的输电线路的巡检方法。
43.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有输电线路的巡检程序，所述输电线路的巡检程序被处理器执行时实现如上文所述的输电线路的巡检方法。
44.本发明通过获取输电线路的三维点云；根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线；基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径；按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检，通过三维点云拟合得到三维抛物线，然后根据三维抛物线确定巡检路径，最后按照巡检路径控制无人机进行巡检，通过拟合得到准确的巡检路径，有利于后期巡检结果分析。
附图说明
45.图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的输电线路的巡检设备的结构示意
图；
46.图2为本发明输电线路的巡检方法第一实施例的流程示意图；
47.图3为本发明输电线路的巡检方法第二实施例的流程示意图；
48.图4为本发明输电线路的巡检方法第三实施例的流程示意图；
49.图5为本发明输电线路的巡检方法一实施例中图像重叠示意图；
50.图6为本发明输电线路的巡检装置第一实施例的结构框图。
51.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
52.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的输电线路的巡检设备结构示意图。
54.如图1所示，该输电线路的巡检设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(central processing unit，cpu)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(wireless-fidelity，wi-fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(random access memory，ram)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(non-volatile memory，nvm)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
55.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对输电线路的巡检设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
56.如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及输电线路的巡检程序。
57.在图1所示的输电线路的巡检设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明输电线路的巡检设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在输电线路的巡检设备中，所述输电线路的巡检设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的输电线路的巡检程序，并执行本发明实施例提供的输电线路的巡检方法。
58.本发明实施例提供了一种输电线路的巡检方法，参照图2，图2为本发明一种输电线路的巡检方法第一实施例的流程示意图。
59.本实施例中，所述输电线路的巡检方法包括以下步骤：
60.步骤s10：获取输电线路的三维点云。
61.在本实施例中，本实施例的执行主体可以是输电线路的巡检设备，输电线路的巡检设备可以是个人电脑或服务器等电子设备，还可以为其他可实现相同或相似功能的设备，本实施例对此不加以限制，在本实施例及下述各实施例中，以输电线路的巡检设备为例对本发明输电线路的巡检方法进行说明。
62.需要说明的是，随着智能设备的发展，目前对于输电线路也采用智能巡检的方式，例如通过无人机拍摄输电线路的图像，根据该图像对输电线路的巡检结果进行分析。
63.无人机在进行巡检拍摄时，需要按照一定的路径去飞行，不同的飞行路径会使得无人机所拍摄到的图像不同，从而影响最终输电线路的巡检结果。目前是根据线路的三维模型人工点选的路径点，通过人工选的路径点确定无人机的飞行路径，但是这种方法随意性大，不够精细，会使得无人机在巡检时候所拍摄到的图像有近有远、有大有小，很不均匀，且存在很多漏拍、跳拍的现象，最终影响巡检结果的分析。
64.本实施例中为了解决上述问题，通过三维点云拟合的方式确定最终无人机的巡检路径，能够保证无人机均匀拍摄输电线路的图像，从而实现路径的自动化生成和输电线路的精细化巡检，有利于后期巡检结果分析的优点，具体地可以按照如下方式实现。
65.在具体实现中，本实施例中需要先获取输电线路的三维点云，输电线路至少包括输电导线和接地线，通过无人机搭载激光雷达可以获得输电导线和地线的三维点云，三维点云的坐标是utm格式坐标。
66.在具体实施中，本实施例中可以基于用户输入的巡检指令获取输电线路的三维点云，在接收到巡检指令之后，控制无人机通过激光雷达获取输电导线和地线的三维点云，也可以设置一预设时间，在检测达到预设时间时，自动控制无人机通过激光雷达获取输电导线和地线的三维点云，以实现无人机的定期自动化巡检，在实际应用中，还可以选择其他方式，本实施例中对此不加以限制。
67.步骤s20：根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线。
68.在具体实施中，在获取到三维点云之后，本实施例中可根据三维点云进行拟合，从而得到输电线路的三维抛物线，具体地，可以从三维点云中获取到多个三维坐标，根据多个三维坐标拟合的曲线形状，确定抛物线方程，然后将多个三维坐标中的首尾坐标代入上述抛物线方程中进行计算，得到抛物线方程的系数，根据计算得到的系数，构建输电线路的三维抛物线。
69.需要说明的是，本实施例中可以通过服务器进行拟合，在完成拟合得到巡检路径之后，再将巡检路径发送至无人机，其中，本实施例的服务器可以是独立的服务器，也可以是服务器组成的服务器网络或服务器集群，例如，本实施例中所描述的服务器，其包括但不限于计算机、网络主机、单个网络服务器、多个网络服务器集或多个服务器构成的云服务器，其中，云服务器由基于云计算(cloudcomputing)的大量计算机或网络服务器构成。
70.步骤s30：基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径。
71.在具体实施中，本实施例中会为无人机设置相应的拍摄位置，本实施例中的预设拍摄位置可以设置为在导线斜上方45度的地方，且与导线水平距离10米，当然还可以根据实际巡检需求对预设拍摄位置进行相应地调整，本实施例中对此不加以限制。
72.进一步地，需要说明的是，本实施例中的三维抛物线为初始三维抛物线，在确定无人机的巡检路径时，需要先对该初始三维抛物线进行调整，然后基于调整后的三维抛物线确定最终无人机的巡检路径。
73.在具体实施中，本实施例中在确定预设拍摄位置之后，可以基于预设拍摄位置对三维抛物线进行调整，例如预设拍摄位置为在导线斜上方45度的地方，且与导线水平距离10米，根据预设拍摄位置计算得到无人机需要比导线高10米，这样我们把导线的抛物线方程x坐标和z坐标都平移10米就能得到调整后的三维抛物线，根据该三维抛物线确定无人机的巡检路径。
74.步骤s40：按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
75.在具体实施中，在确定巡检路径之后，按照该巡检路径控制无人机对所述输电线路进行巡检，即可实现精细化巡检，能够有利于巡检结果的分析。
76.进一步地，在确定巡检路径之后，可以从巡检路径上得到若干个路径点，本实施例中每个路径点对应有相应的巡检参数，路径点以kml文件的形式发送给无人机，本实施例中的巡检参数包括但不限于经纬度、海拔高度、是否拍摄图像、拍摄图像高、拍摄图像宽、焦距、无人机俯仰角、横滚角以及航向角等参数。
77.本实施例通过获取输电线路的三维点云；根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线；基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径；按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检，通过三维点云拟合得到三维抛物线，然后根据三维抛物线确定巡检路径，最后按照巡检路径控制无人机进行巡检，通过拟合得到准确的巡检路径，有利于后期巡检结果分析。
78.参考图3，图3为本发明一种输电线路的巡检方法第二实施例的流程示意图。
79.基于上述第一实施例，本实施例输电线路的巡检方法中，所述步骤s20具体包括：
80.步骤s201：确定所述三维点云在x轴方向上的首坐标和尾坐标。
81.需要说明的是，本实施例中的三维点云为原始点云，三维点云含有很多个点(几万个点)，先从原始点云上获取首尾点的x坐标x0和x1，x0为首坐标，x1为尾坐标。
82.步骤s202：对所述三维点云进行抽稀，得到目标三维点云。
83.在本实施例中，在进行函数拟合之前先进行点云均匀抽稀，然后再进行拟合，这样可以简化计算，本实施例中可以将三维点云抽稀到一定数量，例如抽稀到1000个点，当然本实施例中还可以根据实际需求设置抽稀的点的数量，本实施例中对此不加以限制，抽稀后的三维点云即为目标三维点云。
84.步骤s203：根据所述首坐标、所述尾坐标以及所述目标三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线。
85.在具体实施中，根据目标三维点云能够拟合出抛物线方程和直线方程，结合抛物线方程的系数、直线方程的系数以及首尾坐标，即可得到输电线路的三维抛物线。
86.进一步地，通过目标三维点云进行函数拟合，能够得到抛物线方程式和直线方程式，本实施例中的抛物线方程例如z＝a*x2 b*x c，直线方程例如y＝k*x m。然后基于目标三维点云上的三维坐标点，可以计算出抛物线方程式对应的第一系数，如上述抛物线方程中的a、b以及c，以及直线方程式对应的第二系数，如上述直线方程中的k和m。最后再结合上述实施例中的首坐标x0和尾坐标x1，基于这7个参数均匀采样少量点(包括首尾点取十个左右的点)，然后在web界面上显示的时候，用贝塞尔曲线把这几个点连接起来，就可以拟合出三维抛物线。
87.在具体实施中，在抛物线和直线拟合时，需要先把所有的x、y、z坐标减去平均值再拟合，然后再在方程里把平均值平移回去，这样做的目的是防止坐标数值太大溢出或者在计算机里表示这些坐标时损失精度。
88.具体地，本实施例中会获取目标三维点云上各个点的初始坐标，然后根据初始坐标计算平均坐标，初始坐标减去平均坐标即可得到目标坐标，利用目标坐标进行拟合。
89.本实施例通过确定所述三维点云在x轴方向上的首坐标和尾坐标；对所述三维点
云进行抽稀，得到目标三维点云；根据所述首坐标、所述尾坐标以及所述目标三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线，通过点云抽稀减少拟合时的计算量，同时通过首坐标、尾坐标以及目标三维点云能够拟合出更加准确的三维抛物线。
90.参考图4，图4为本发明一种输电线路的巡检方法第三实施例的流程示意图。
91.基于上述第一实施例提出本发明一种输电线路的巡检方法的第三实施例，在本实施例中，所述步骤s30具体包括：
92.步骤s301：根据预设拍摄位置和所述三维抛物线得到无人机的路径方程。
93.在具体实施中，本实施例中预设拍摄位置可以设置在导线斜上方45度的地方，且与导线水平距离10米，根据该预设位置可以确定无人机需要比导线高10米，然后把导线的抛物线方程x坐标和z坐标都平移10米就能得到无人机路径的路径方程，也即将三维抛物线x坐标和z坐标都平移10米即可得到无人机的路径方程。
94.步骤s302：按照目标间隔在所述路径方程上取若干个点作为无人机的路径点。
95.在具体实施中，在确定路径方程之后，可以从路径方程上选取若干个路径点，具体地，本实施例中可以按照目标间隔从路径方程上进行路径点的选取。
96.进一步地，目标间隔可以基于相邻两幅图像之间的重叠率和预设摄像机参数确定。在确定图像重叠率时，可以先从路径方程上任意选取一个路径点作为当前路径点，然后基于该当前路径点获取相邻的输电线路图像，该输电线路图像可从历史输电线路图像集中获取，然后通过图5的方式进行图像重叠，得到图像重叠率。本实施例中的预设摄像机参数至少包括hfov、vfov、摄像机的拍摄距离以及放大倍数等参数。
97.在确定目标间隔之后，根据当前路径点和目标间隔可以确定下一个路径点，然后继续将下一个路径点作为当前路径点，继续按照上述方式确定目标间隔，直至从路径方程上选取出所需要的若干个路径点。
98.步骤s303：连接若干路径点得到无人机的巡检路径。
99.在具体实施中，将得到的若干个路径点用直线连接，即可得到无人机的巡检路径。
100.本实施例通过根据预设拍摄位置和所述三维抛物线得到无人机的路径方程；按照目标间隔在所述路径方程上取若干个点作为无人机的路径点；连接若干路径点得到无人机的巡检路径，结合预设拍摄位置和三维抛物线得到路径方程，然后从路径方程选取出若干个路径点，基于选取出的若干个路径点构建得到巡检路径，通过上述能够得到更加准确的巡检路径。
101.此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有输电线路的巡检程序，所述输电线路的巡检程序被处理器执行时实现如上文所述的输电线路的巡检方法的步骤。
102.由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
103.参照图6，图6为本发明输电线路的巡检装置第一实施例的结构框图。
104.如图6所示，本发明实施例提出的输电线路的巡检装置包括：
105.获取模块10，用于获取输电线路的三维点云。
106.拟合模块20，用于根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线。
107.计算模块30，用于基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径。
108.控制模块40，用于按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
109.本实施例通过获取输电线路的三维点云；根据所述三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线；基于预设拍摄位置和所述三维抛物线确定无人机的巡检路径；按照所述巡检路径控制所述无人机对所述输电线路进行巡检，通过三维点云拟合得到三维抛物线，然后根据三维抛物线确定巡检路径，最后按照巡检路径控制无人机进行巡检，通过拟合得到准确的巡检路径，有利于后期巡检结果分析。
110.在一实施例中，所述拟合模块20，还用于确定所述三维点云在x轴方向上的首坐标和尾坐标；对所述三维点云进行抽稀，得到目标三维点云；根据所述首坐标、所述尾坐标以及所述目标三维点云拟合出所述输电线路的三维抛物线。
111.在一实施例中，所述拟合模块20，还用于根据所述目标三维点云拟合得到抛物线方程式和直线方程式；确定所述抛物线方程式对应的第一系数，以及所述直线方程式对应的第二系数；根据所述首坐标、所述尾坐标、所述第一系数以及所述第二系数拟合出所述输电线路的三维抛物线。
112.在一实施例中，所述拟合模块20，还用于获取所述目标三维点云上各个点的初始坐标；根据所述初始坐标计算平均坐标；根据所述初始坐标和所述平均坐标确定各个点的目标坐标；根据所述目标坐标拟合得到抛物线方程式和直线方程式。
113.在一实施例中，所述计算模块30，还用于根据预设拍摄位置和所述三维抛物线得到无人机的路径方程；按照目标间隔在所述路径方程上取若干个点作为无人机的路径点；连接若干路径点得到无人机的巡检路径。
114.在一实施例中，所述计算模块30，还用于从所述路径方程上任意选取一个路径点作为当前路径点；获取所述当前路径点相邻的输电线路图像；确定所述相邻的输电线路图像之间的图像重叠率；根据所述图像重叠率和预设摄像机参数确定目标间隔。
115.在一实施例中，所述控制模块40，还用于确定所述巡检路径上对应的若干路径点；获取各个路径点对应的巡检参数；按照所述巡检参数控制所述无人机对所述输电线路进行巡检。
116.应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。
117.需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。
118.另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的输电线路的巡检方法，此处不再赘述。
119.此外，需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
120.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
121.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方
法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器(read only memory，rom)/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
122.以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。