专利名称：一种输电线弧垂计算装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光测量技术领域，尤其涉及一种输电线弧垂计算装置。
背景技术：
输电线路的弧垂是线路运行和维护的重要参数，定期对已架设输电线的弧垂进行测量计算对线路的运行安全有重要意义。现有的计算方法主要依靠技术人员徒步地面人工测量，此方法受地理及自然环境等因素影响较大，对于输电线路沿线地形复杂、地理环境恶劣的区段，操作困难，误差较大且工作效率低。提供一种基于激光测距仪的输电线弧垂计算装置，由技术人员利用直升机在高空中使用激光测距仪进行相关的距离测量，并通过新方法实现弧垂的计算。有效解决输电线路沿线地理环境恶劣情况下弧垂测量操作复杂，效率低、准确性差的难题。·发明内容针对上述背景技术中提到的现有输电线弧垂测量操作复杂、效率低等不足，本实用新型提出了一种输电线弧垂计算装置。本实用新型的技术方案是，一种输电线弧垂计算装置，安装在装有GPS定位系统和高度计的直升飞机上，其特征是该装置包括云台、测距仪和计算�？椋凰鲈铺ü潭ㄔ谥鄙冢徊饩嘁枪潭ㄔ谠铺ㄉ希⒑图扑隳？榱�。所述测距仪为望远镜式激光测距仪。所述z 台为手动z 台。提供一种用新的方法计算弧垂的装置，利用激光测距仪在不停电的情况下测量所需数据，操作方便，准确性好；通过直升机实现高空测量，避免了徒步的地面作业，减小了弧垂测量的工时和劳动强度，尤其对于山谷、江河等沿线地形复杂、地理环境恶劣的区段上的输电线弧垂的计算有重要意义，有效解决了其由于通行困难造成的弧垂测量操作复杂，效率低、准确性差的难题。根据实际情况的不同将计算方法分为两种情况，对于输电线上两悬挂点等高和不等高情况分别测量，提高计算结果的准确性，为线路的安全运行提供保障。
图I为本实用新型两杆塔悬挂点等高情况下输电线路弧垂测量示意图；图2为本实用新型两杆塔悬挂点不等高情况下输电线路弧垂测量示意图；其中，I-杆塔；2-杆塔；3_输电线；4-地面；5_平面。
具体实施方式
以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。一种基于激光测距仪的输电线弧垂计算装置，包括装有高度计和GPS定位系统的直升飞机，手动云台，望远镜式激光测距仪，与激光测距仪连接的计算模块。直升机中装载云台、望远镜式激光测距仪和与激光测距仪连接的计算�？�。对于已架设的输电线路，杆塔上输电线的悬挂点高度及两杆塔的位置均可查，从而可以利用GPS定位系统将直升机悬停在与两个杆塔的顶部所构成的平面与水平面的夹角为20°到60°，且两个杆塔的顶部与直升飞机的连线的夹角为60°到120°，并且位于杆塔连线顶部以上的位置，以便相关的距离测量，杆塔上输电线的悬挂点高度及两杆塔的位置均可查。云台固定在直升机中，激光测距仪固定安装在云台上，手动控制云台水平方向和垂直方向的转动，当其承载的激光测距仪目镜上的十字光丝对准目标点时，利用激光测距仪进行测距并记录。利用直升机内的高度计，得出直升机的距地高度，进而得到直升机内激光测距仪的距地高度。将计算方法编入计算�？橹校扑隳？橥ü涌谟爰す獠饩嘁橇樱す獠饩嘁堑牟饬拷峁渌偷郊扑隳？橹校纯杉扑愠龌〈�。计算方法根据实际情况不同分为两杆塔上的悬挂点等高和不等高两种，以下对两种情况分别进行说明一、悬挂点等高情况·[0017]如图I所示建立右手空间直角坐标系，以杆塔I与地面接触的几何中心为原点0，过点O作三条两两垂直的数轴，其中杆塔I的中心水平指向杆塔2的中心的方向为X轴方向，原点O指向杆塔顶部的方向为z轴方向，与xOy平面垂直向里的方向为y轴方向。图中E(x, y, z)为直升机中激光测距仪所在的位置，其坐标满足0〈x〈a、y>0、Z>b，并且AEB之间夹角大于60°且小于120°，平面AEB与水平面的夹角为20°到60°，使得固定在直升机中的云台在水平方向和垂直方向允许转动的角度范围内能够使其承载的激光测距仪扫描到输电线上的任意一点。读直升机内高度计的值使得z已知，A、B为两悬挂点，两杆塔距离a及悬挂点距地高度b均已知。转动云台，首先使得激光测距仪目镜上的十字光丝分别对准A、B两点，并测出其到两点的距离，记为屯、d2 ;再测量激光测距仪到此档导线最低点的距离将目镜上的十字光丝对准导线档外的任意一侧后沿水平方向匀速向另一侧扫描，扫描过程中若有两次扫描到导线，则将云台垂直向下转动一个最小角度(最小角度优选为云台的运转精度，比如
O.01度)，再沿水平方向向导线档外的另一侧扫描，直到在某一水平面上只能有一次扫描到输电线上的点，此点即为此档导线的最低点，记为G点，此时测量激光测距仪到G点的距离，记为d3。G点到A、B连线的铅垂线的距离即为弧垂(即图中的GH)，记为f。当导线悬挂点等高时，档内最大弧垂在档距中央，即G点到两杆塔距离相等，为O. 5a，则G点坐标为(O. 5a, O, c)。利用以上已知条件及相关几何知识即可计算出悬挂点等高情况下输电线的弧垂，具体计算方法如下AE 距离为 Cl1,即x2+y2+ (z_b) ^d12BE 距离为 d2,即(x-a)2 +y2 +(z-b)2 = \EG 距离为 d3,即(x--|a)2+y2+(z-c)2=d32解以上三式构成的方程组即可得X、y、c的值，从而弧垂fi=b-C可得。二、悬挂点不等高情况[0025]如图2所示用与上述同样的方法建立空间直角坐标系，直升机悬停位置的选择需满足以下几点(I)在坐标系中第一卦限内；(2)在x=0. 5a的平面内，根据两杆塔悬挂点的位置可利用GPS定位系统通过定位确保直升机悬停在x=0. 5a的平面内的某一点；(3)E(x, y, z)为直升机中激光测距仪所在的位置，其坐标满足0〈x〈a、y>0、z>b3,并且AEB之间夹角大于60°且小于120°，平面AEB与水平面的夹角为20°到60°，以保证固定在直升机中的激光测距仪能够扫描到输电线上的最低点及两悬挂点。这样将直升机悬停在满足以上要求的位置后，利用高度计可使得z已知；A、B为两悬挂点，两杆塔距离a及悬挂点距地高度b、d均已知。转动云台，首先使得激光测距仪目镜上的十字光丝分别对准A、B两点，并测出其至IJ两点的距离，记为dpd”调整云台角度，使其正对输电线。控制云台在垂直方向上转动，直到其承载的激光测距仪目镜上的十字光丝扫描到输电线上，记被瞄准的点为G点并测量激光测距仪到G点的距离，记为d3。由于直升机悬停在x=0. 5a的平面内，且云台正对输电线垂直扫描，可知G点为两杆塔中点，其坐标为(0.5a，0，c)。由于当导线悬挂点不等高(标高不等)时，档内最大弧垂出现在档距中央处，可知G点到A、B连线的铅垂线的距离GH 即为弧垂，记为f2。利用以上已知条件及相关几何知识即可计算出悬挂点等高情况下输电线的弧垂，具体计算方法如下AE 距离为 Cl1,即x2+y2+ (z_b3) ^d12BE 距离为 d2，S卩(x-a)2+y2+(z-d)2=d;eg 距离为 d3,即(x-^a)2+y2+(z-c)2=d32解以上三式构成的方程组即可得x、y、c的值，从而弧垂f2 = i(d+b3；)-C可得。一种基于激光测距仪的输电线弧垂计算装置，包括装有高度计和GPS定位系统的直升飞机，手动云台，望远镜式激光测距仪，与激光测距仪连接的计算�？�。首先从电力企业中查出杆塔上输电线上两悬挂点高度及两杆塔的位置作为前提条件，并将两悬挂点的高度值手动输入到计算�？橹�。将直升机E悬停在如图I、图2所建立的直角坐标系中坐标满足0〈x〈a、y>0、z>b，并且AEB之间夹角大于60°且小于120°、平面AEB与水平面的夹角为20°到60°的适当位置，以便相关的距离测量。对于悬挂点不等高的情况，还要利用GPS定位系统根据两杆塔的位置保证直升机悬停在x=0. 5a的平面内。确定好直升机的位置后，将云台水平固定在直升机中，并将激光测距仪固定安装在云台上。利用直升机内的高度计，得出直升机的距地高度，近似为直升机内激光测距仪的距地高度(z)。将读出的高度值(Z)手动输入到计算�？橹校魑扑慊〈沟谋匾跫�。手动控制云台水平方向和垂直方向的转动，从而使激光测距仪目镜上的十字光丝所瞄准的点随之改变，当其扫描到A、B两点时，利用激光测距仪测出其到A、B两点的距离，分别记为屯、d2。再根据输电线上悬挂点高度差的不同用不同的操作方法测量d3:若两悬挂点等高，将目镜上的十字光丝对准导线档外的任意一侧后沿水平方向勻速向另一侧扫描，扫描过程中若有两次扫描到导线，贝1J将云台垂直向下转动一个最小角度(最小角度优选为云台的运转精度，比如0.01度)，再沿水平方向向导线档外的另一侧扫描，直到在某一水平面上只能有一次扫描到输电线上的点，此点即为此档导线的最低点，记为G点，此时测量激光测距仪到G点的距离，记为d3 ;若两悬挂点不等高，调整云台角度，使其正对输电线。控制云台在垂直方向上转动，直到其承载的激光测距仪目镜上的十字光丝扫描到输电线上，记被瞄准的点为G点并测量激光测距仪到G点的距离，记为d3。激光测距仪通过接口与计算�？榱樱奔す獠饩嘁欠直鸩饬康紺^dyd3的值时，将测量结果通过接口输送到计算�？橹校魑扑愕谋匾跫�。根据推导出的弧垂计算公式将计算方法编入计算模块中，再通过输入dpC^dpZ的值和杆塔上输电线上两悬挂点的高度值，即可利用计算模块计算出输电线上的弧垂。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。·
权利要求1.一种输电线弧垂计算装置，安装在装有GPS定位系统和高度计的直升飞机上，其特征是该装置包括云台、测距仪和计算�？椋� 所述云台固定在直升机内；测距仪固定在云台上，并和计算�？榱�。
2.根据权利要求I所述的一种输电线弧垂计算�？椋涮卣魇撬霾饩嘁俏毒凳郊す獠饩嘁�。
3.根据权利要求I所述的一种输电线弧垂计算�？椋涮卣魇撬鲈铺ㄎ侄铺ā�
专利摘要本实用新型公开了激光测量技术领域中的一种输电线弧垂计算装置。本实用新型包括安装于装有GPS定位系统和高度计直升飞机、云台、测距仪和计算�？椋辉铺ü潭ㄔ谥鄙冢徊饩嘁枪潭ㄔ谠铺ㄉ希⒑图扑隳？榱�。本实用新型利用激光测距仪在不停电的情况下测量所需数据，避免了徒步地面作业，减小了弧垂测量的工时和劳动强度；有效解决了弧垂测量操作复杂、效率低和准确性差的难题。
文档编号G01B11/02GK202709994SQ20122032027
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者赵振兵, 张博雅, 苏子彬 申请人:华北电力大学(保定)
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
