一种变电站电气设备巡检系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变电站电气设备巡检系统，包括飞行器、三轴航拍云台、红外成像仪、摄像头以及控制单元；三轴航拍云台安装在飞行器上，红外成像仪和摄像头设置于三轴航拍云台中，三轴航拍云台上设置有控制三轴航拍云台动作的云台活动控制机构；控制单元包括机载主控制单元和地面控制单元，机载主控制单元分别与云台活动控制机构、红外成像仪和摄像头连接；机载主控制单元通过无线通信装置连接地面控制单元。本发明专利技术将红外成像仪和摄像头同时安装在飞行器上，通过三轴航拍云台调整红外成像仪与摄像头的采集角度位置，通过红外成像仪对变电站电气设备进行红外测温，同时通过摄像头观察设备的外观，极大减少了劳动强度，提高了巡检效率和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变电站监测领域，特别涉及一种基于飞行器和红外成像仪的变电站电气设备巡检系统及方法。
技术介绍
对变电站中各类电气设备进行有效的巡视巡检对提高设备的运行可靠性，减小设备的运行维护成本，延长设备使用寿命，有重大的现实意义。在众多变电站事故中，因局部过热引起的设备故障占了故障发生的绝大部分。当前我国变电站的电气设备巡视巡检仍然是传统的以纸质为主的人工巡检模式为主。传统的变电站巡检方式，巡检工作量大且效率低，同时传统的巡检方式无法对巡检工作人员进行有效监督，常出现人员不到位和巡检不及时的状况，从而导致设备故障处理不及时而引发电力事故。而且由于变电站是高电压场所，工作人员在场内工作具有一定的危险性。因此，当前有部分学者研发了采用巡检机器人代替人工巡检的方式，进行巡检。由巡检机器人携带检测设备，在变电厂区对相关设备进行巡视巡检。这种方式大大减少了工作人员的工作强度，安全性也得到了提高。但是机器人巡视巡检不能实现多个角度观察设备，巡检时存在检测死角。为降低劳动强度，现在也出现了一些变电站车载监测系统，即将变电站监测设备安装于电动或者机动车上，通过控制电动车或者机动车的行驶来实现电气设备的巡检，从而降低劳动强度，但是这种情况，需要有方便电动车或机动车行驶的轨道，不适合在一些环境较为复杂的地方进行巡检。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种变电站电气设备巡检系统，该系统将飞行器和红外成像仪应用到变电站电气设备的巡检系统中，降低人工劳动强度和使用成本，能够实现变点站中电气设备多角度的巡检，提高了巡检效率和精度，避免了巡检死角的现象。本专利技术的另一目的在于提供一种基于上述巡检系统的变电站电气设备巡检方法。本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现:一种变电站电气设备巡检系统，包括飞行器、三轴航拍云台、红外成像仪、摄像头以及控制单元；所述三轴航拍云台安装在飞行器上，红外成像仪和摄像头设置于三轴航拍云台中，三轴航拍云台上设置有控制三轴航拍云台动作的云台活动控制机构；控制单元包括安装在飞行器上的机载主控制单元和地面控制单元，机载主控制单元分别与云台活动控制机构、红外成像仪和摄像头连接；机载主控制单元通过无线通信装置连接地面控制单元。优选的，所述三轴航拍云台通过减震装置安装在飞行器下方，所述飞行器为四旋翼飞行器。优选的，所述云台活动控制机构包括云台控制器以及控制三轴航拍云台分别进行旋转运动、俯仰运动和横滚运动的第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，所述第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机分别与云台控制器连接，所述云台控制器与机载主控制单元连接。更进一步的，三轴航拍云台和飞行器连接处设置有集电环，设置在三轴航拍云台上的云台活动控制机构和机载主控单元之间的电缆通过集电环进行连接。更进一步的，所述三轴航拍云台上设置有用于检测三轴航拍云台位置的陀螺仪，所述陀螺仪与云台控制器连接。优选的，所述机载主控制单元包括pcDuino，所述地面控制单元为便携式计算机。优选的，所述无线通信装置包括用于传输红外图像和视频图像的5.SG双路图传以及用于传送地面控制单元和机载主控制单元之间通信信号的射频无线通信装置。优选的，所述红外成像仪的图像输出端和高清摄像头的视频输出端通过电缆分别与机载主控制单元连接；所述摄像头控制串行接口与机载主控制单元的串行接口连接，机载主控制单元通过串口发送摄像头控制指令至摄像头；所述红外成像仪的控制端与机载主控制单元的串行接口连接，机载主控制单元通过串口发送红外成像仪控制指令至红外成像仪。本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现:一种基于上述系统实现的变电站电气设备巡检方法，步骤如下:S1、启动飞行器飞行，地面控制单元通过无线通信装置发送云台动作控制指令至机载主控制单元，机载主控制单元接收到云台动作控制指令后，通过云台活动控制机构控制三轴航拍云台进行三轴方向的动作；S2、地面控制单元通过无线通信装置发送红外成像仪控制指令以及摄像头控制指令至机载主控制单元，机载控制单元接收到红外成像仪控制指令以及摄像头控制指令后，控制红外成像仪采集变电站中电气设备的红外图像信号以及控制摄像头采集变电站中电气设备的视频图像信号，然后传送到机载主控制单元中；S3、机载主控制单元通过无线通信装置将红外图像信号和视频图像信号传送到地面控制单元中，地面控制单元根据接收到的红外图像信号和视频图像信号观察变电站电气设备的状态。优选的，所述步骤SI中云台活动控制机构的云台控制器根据陀螺仪检测到的三轴航拍云台位置，采用PID控制算法控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的动作，以控制三轴航拍云台的位置。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果:(I)本专利技术将红外成像仪和摄像头同时安装在飞行器上，通过三轴航拍云台调整红外成像仪与摄像头的采集角度位置，通过红外成像仪对变电站的电气设备进行红外测温，同时通过高清摄像头观察设备的外观。极大的减少的劳动强度，并且利用飞行器作为搭载平台可以实现不同角度的对电气设备进行测温、巡检，提高了巡检效率和精度，避免了巡检死角的现象。(2)本专利技术地面控制单元通过无线通信装置实现对红外成像仪以及摄像头进行无线遥调、遥控等操作，例如通过地面控制单元对摄像头实现变倍、调焦等操作，对红外成像仪实现相关参数调节等操作，可以获得更加清晰的红外热成像以及高清图像，提高了巡检效果。(3)本专利技术利用的红外成像仪对变电站设备进行测温时得到的温度数据信息可以初步的分析出设备的大致可能的故障类型，为进一步的检修提供了数据的参考。(4)本专利技术巡检系统方便携带，可在任意区域使用，极大的方便了工作人员的巡检工作。【附图说明】图1是本专利技术系统的结构示意图。【具体实施方式】下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本实施例公开了一种变电站电气设备巡检系统，包括飞行器2、三轴航拍云台4、红外成像仪1、摄像头3以及控制单元。三轴航拍云台4通过减震装置9安装在飞行器2下方，红外成像仪I和摄像头3设置于三轴航拍云台4的吊舱中，三轴航拍云台4上设置有控制三轴航拍云台动作的云台活动控制机构；本实施例中飞行器为四旋翼飞行器，摄像头3采用的是高清摄像头，以拍摄高清视频信号。本实施例巡检系统通过红外成像仪实现电气设备的红外测温，同时通过高清摄像头拍摄的视频信号观察电气设备的外观。控制单元包括安装在飞行器上的机载主控制单元5和地面控制单元8，机载主控制单元分别与云台活动控制机构、红外成像仪和摄像头连接；机载主控制单元通过无线通信装置6连接地面控制单元。本实施例中红外成像仪I的图像输出端和高清摄像头3的视频输出端通过电缆分别与机载主控制单元5连接，红外成像仪I采集的红外图像和高清摄像头3采集的视频信号通过电缆分别传送到机载主控制单元5，经过机载主控制单元5处理后，以模拟视频流的形式通过无线通信装置6传送到地面控制单元8中，地面控制单元8中包括显示模块，通过该显示模块可以显示高清摄像头3拍摄的视频图像以及红外成像仪I采集的红外图像。另外，高清摄像头3控制串行接口与机载主控制单元的串行接口连接，地面控制单元8通过无线通信装置6发送高清摄像头控制指令至机载主控制单元5中，对应高清摄像头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站电气设备巡检系统，其特征在于，包括飞行器、三轴航拍云台、红外成像仪、摄像头以及控制单元；所述三轴航拍云台安装在飞行器上，红外成像仪和摄像头设置于三轴航拍云台中，三轴航拍云台上设置有控制三轴航拍云台动作的云台活动控制机构；控制单元包括安装在飞行器上的机载主控制单元和地面控制单元，机载主控制单元分别与云台活动控制机构、红外成像仪和摄像头连接；机载主控制单元通过无线通信装置连接地面控制单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，陈均瑞，李翔，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44