一种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力巡线检测领域，具体涉及一种输电线路与树木垂直间距的地面自 动测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 我国输电线路分布广，线路长，许多分布在地形复杂的山区，气象、地质条件恶劣， 为了有效保障输电线路的正常运行，必须定期有效的对输电线路进行巡检，其中很重要的 一项任务就是测量输电线路与树木之间的距离。由于树木生长时间长，容易受到地区降雨 量、气温的影响，在弧垂点及半坡处与输电线过近，容易诱发输电线路的树闪事故，若不及 时进行处理，还有可能引发森林火灾。必须对输电线路进行定期的巡检，掌握线路和树木之 间的距离情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故发生，从而确保输电线路供电安全。目 前，这部分工作主要靠人工依靠经炜仪测量并记录数据，并且需要靠近树木设置标尺；对于 地形复杂的地区，对测量工作造成极大难度，并且一次只能单点测量，导致巡检人员劳动强 度大、效率低，测量误差大。
【发明内容】
[0003] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种输电线路与树木垂直间距的 地面自动测量装置及方法，在地面上架设测量装置，远距离对输电线路与周围的树木的垂 直间距进行精确测量，并可对相机图像中清晰成像的树木进行多点测量，并根据装置内的 GPS，给出被测物所在的位置坐标。
[0004] 本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0005] -种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量装置，该装置包括：第一激光测距 仪、第二激光测距仪、倾角传感器、支架、GPS和计算机；所述第一激光测距仪、第二激光测 距仪、高清相机、倾角传感器和GPS分别安装在支架内；第一激光测距仪和第二激光测距仪 安装在高清相机两侧，与高清相机对称，且第一激光测距仪、第二激光测距仪和高清相机光 轴平行；计算机控制第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光输出和关闭、高清相机采集 显示图像数据、获取倾角传感器的角度数值和GPS被测点位置，以及处理测量结果。
[0006] -种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量方法，其特征在于，该方法包括如 下步骤：
[0007] 步骤一：通过计算机控制第一激光测距仪和第二激光测距仪开启，并对准被测树 木进行测距；
[0008] 步骤二：通过计算机控制高清相机成像；
[0009] 步骤三：设定第一激光测距仪和第二激光测距仪的激光点阈值，分割出激光点，通 过两个激光点求质心位置，计算高清相机采集的图像平面中激光点质心之间竖直方向的像 素数d'，即为被测树木上第一激光测距仪和第二激光测距仪测得的两点质心点之间的像素 数；
[0010] 通过高清相机控制在不同焦距位置F下返回焦距数值f，标定像素点个数d'、焦距 位置F和俯仰角为0度时被测树木与激光测距仪的距离L之间的关系，获得相机不同焦距 f下激光点的像素点数Nim;根据下式算出图像中两激光质心点之间的像素数;
[0011] d' = (10/L)*N10f
[0012] 步骤四：手动选取被测输电线路和树木的测量点，根据下式计算输电线路和树木 的垂直间距：
[0014] 其中Θ为俯仰角，s为被测输电线路与树木的垂直间距，s'为图像中测输电线路 与树木之间垂直方向上的像素数，d为第一激光测距仪和第二激光测距仪的安装间隔距离， 即为被测树木上第一激光测距仪和第二激光测距仪测得的距离，通过已知的Θ、s'、d和 cT，求得被测输电线路与树木的垂直间距s，实现了输电线路垂直间距的地面自动测量装 置的测量方法。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明基于激光测距和图像成像结合的测距方式，不需事 先在树旁设立标尺，不需瞄准输电线，只需将两路激光测距传感器的激光对准被测树木，在 远距离外进行高清相机成像，即可人工在图像中实现输电线路与树木的多点垂直间距测 量。输电线路垂直间距的地面自动测量装置具有安装灵活、操作简单、经济实惠、携带方便 等特点，通过设置不同的激光测距仪的测距范围，可以在不同的工作距离进行输电线路与 树木的垂直间距测量，实现对输电线路周围工况的监控管理，极大减轻工人巡线的劳动强 度，降低输电的运行维护成本，提升了巡检作业水平和作业质量，增强了电力生产自动化能 力，对于提高电力自动化巡检的经济效益和社会效益具有重要的意义。
【附图说明】
[0016] 图1本发明一种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量装置结构示意图。
[0017] 图2本发明一种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量方法示意图。
[0018] 图3本发明中物距L= IOm处像素点个数Nim与焦距f的关系。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
[0020] 如图1所示，一种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量装置，该装置包括：第 一激光测距仪1、高清相机2、第二激光测距仪3、倾角传感器4、GPS5、三脚架6、支撑框架7 和计算机8 ;第一激光测距仪1、第二激光测距仪3、倾角传感器4和GPS5分别安装在支撑 框架7内；第一激光测距仪1和第二激光测距仪3安装在高清相机2两侧，与高清相机2对 称，且第一激光测距仪1、第二激光测距仪3和高清相机2光轴平行；计算机8控制第一激 光测距仪1和第二激光测距仪3的激光输出和关闭、高清相机2采集显示图像数据、获取倾 角传感器4的角度数值和GPS5被测点位置，以及处理测量结果。
[0021] 其中第一激光测距仪1和第二激光测距仪3为可见红光激光测距仪；高清相机2 为单反相机，通过与计算机8通过Wif i连接，实现图像成像的高分辨率和高动态，尤其在阳 光直射的地方，更有利于图像的高清晰成像，免去了线路干扰，有利于装置维护。倾角传感 器4测量装置俯仰角，作为输电线路与树木的垂直间距投影到图像平面的投影角。支撑框 架7为铝型材和碳纤维板组成的框架结构，能减轻装置的重量，有利于单人携带。第一激光 测距仪1、第二激光测距仪3、倾角传感器4和GPS5分别与计算机8连接线连接。
[0022] 一种输电线路与树木垂直间距的地面自动测量方法，如图2所示，该方法包括如 下步骤：
[0023] 步骤一：通过计算机8控制第一激光测距仪1和