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公開番号2020078209
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200521
出願番号2018211565
出願日20181109
発明の名称点検システム、点検支援方法および点検支援プログラム
出願人中国電力株式会社
代理人個人
主分類H02G 1/02 20060101AFI20200424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電気設備の点検作業を精度よくおこなって点検結果の信頼性を確保することができる点検システムを提供すること。
【解決手段】鉄塔102や架空送電線103などの点検対象物に取り付けられた複数のマーク101と、カメラ114を搭載した無人航空機104と、無人航空機104に搭載され、当該無人航空機104の飛行動作およびカメラ114の撮影動作を制御して複数のマーク101のうちカメラ114の撮像範囲内に存在するマーク101にピントを合わせた画像を撮影する点検システム100を構成した。これにより、作業員116が鉄塔102などに昇塔することなく、マーク101が取り付けられている点検対象物にピントを合わせた画像を得ることができ、カメラ114によって撮影された画像を目視することによって、電気設備などの点検対象物の点検作業を精度よくおこなうことができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
点検対象物に取り付けられた複数のマークと、
カメラを搭載した無人航空機と、
前記無人航空機に搭載され、当該無人航空機の飛行動作および前記カメラの撮影動作を制御して前記複数のマークのうち前記カメラの撮像範囲内に存在するマークにピントを合わせた画像を撮影する制御部と、
を備えたことを特徴とする点検システム。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記複数のマークは、外形が同じサイズであり、
前記制御部は、前記カメラが撮影する画像において前記複数のマークのそれぞれが均等な大きさになるように当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御することを特徴とする請求項1に記載の点検システム。
【請求項3】
前記複数のマークは、それぞれ固有の識別情報を示すことを特徴とする請求項1または2に記載の点検システム。
【請求項4】
前記複数のマークは、コード情報を含むことを特徴とする請求項3に記載の点検システム。
【請求項5】
前記コード情報は、次の撮影位置に関する情報を含み、
前記制御部は、前記カメラが撮影する画像に含まれる前記コード情報に基づいて次の撮影位置を特定し、前記無人航空機の飛行動作および前記カメラの撮影動作を制御して、特定された次の撮影位置の画像を撮影する、
ことを特徴とする請求項4に記載の点検システム。
【請求項6】
前記無人航空機に搭載され、前記制御部の制御によって前記カメラが撮影した画像を記憶する記憶部を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の点検システム。
【請求項7】
前記カメラが撮影した画像を、無線通信により所定の外部装置に出力することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の点検システム。
【請求項8】
カメラを搭載する無人航空機のコンピュータが、
前記カメラが撮影する画像において、点検対象物に取り付けられて外形が同じサイズの複数のマークのそれぞれが均等なサイズになるように、当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御して前記複数のマークを撮影し、
撮影された画像を出力する、
ことを特徴とする点検支援方法。
【請求項9】
カメラを搭載する無人航空機のコンピュータに、
前記カメラが撮影する画像において、点検対象物に取り付けられて外形が同じサイズの複数のマークのそれぞれが均等なサイズになるように、当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御させて前記複数のマークを撮影させ、
撮影された画像を出力させる、
ことを特徴とする点検支援プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、鉄塔などの電気設備の点検に用いる点検システム、点検支援方法および点検支援プログラムに関する。
続きを表示(約 8,700 文字)【背景技術】
【0002】
従来、送電線や鉄塔などの電気設備の点検作業は、作業員が鉄塔へ昇塔して電気設備を目視することによって実施していた。目視は、鉄塔上部の他、地上から、直接あるいは双眼鏡を用いておこなっていた。作業員の目視によって電気設備の点検作業をおこなう場合、作業員の安全を確保するために、制御所での給電操作によって該当線路を停電させるなどの安全措置をとる必要があった。
【0003】
また、従来、ドローンやラジコンヘリコプターなどのような無人航空機にカメラを搭載し、当該カメラによって撮影した画像を確認することによって送電線や鉄塔などの電気設備の点検作業を実施する技術が考案されている。このような技術においては、無人航空機を、無線を利用した作業者による遠隔操作によって飛行させたり、点検対象とする送電線や鉄塔などの電気設備との安全離隔を確保しながら自動操縦により飛行させたりすることができる。また、このような技術においては、無人航空機に搭載されたカメラのフォーカスを、手動で調整したり、自動で調整したり(オートフォーカス)して撮影をおこなうことができる。
【0004】
関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、受信したGPS信号に基づいて電線に沿って予め定められた飛行経路に沿うように飛行動作を制御するとともに、電線を流れる電流が生成する磁束を受信することによりアンテナに流れる誘導電流の大きさに基づいて電線との距離を一定に保つように飛行動作を制御する無人飛行体および飛行システムに関する技術があった(たとえば、下記特許文献1を参照。)。
【0005】
また、関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、遠隔操作可能な推進装置およびカメラを搭載した本体フレームを、調査対象の構造物を構成する一部部材の長手方向に沿って遠隔操作によって移動させるとともに、移動に際して本体フレームに干渉する一部部材をガイド部として当該本体フレームの一部を形成させることによって当該一部部材を回避するようにした近接目視装置システムに関する技術があった(たとえば、下記特許文献2を参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2018−114807号公報
特開2017−166241号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述したように、作業員の目視によって電気設備の点検作業をおこなう従来の技術は、該当線路を停電させなくてはならないため、電力系統の状況による送電線停止制約があると該当線路の停電ができず、点検作業をおこなうことができないという問題があった。また、高所において電気設備の点検作業をおこなう作業員は、鉄塔昇降の技能や、安全帯(胴綱)などの安全防護具の使用に関する知識や技術などを身に付けた作業員に限定されるという問題があった。
【0008】
また、無人航空機に搭載されたカメラにより撮影された画像に基づいて電気設備の点検作業をおこなう従来の技術は、撮影したい箇所のすべてを撮影できているかを確認することができず、点検結果の信頼性に劣るという問題があった。また、鉄塔を構成する鉄塔部材や送電線などの撮影対象物は類似した構造や部位が多く、点検対象設備数が多いことから、撮影した映像を確認する際に、どの鉄塔のどこを撮影した画像であるかがわかりづらく点検結果の信頼性に劣るという問題があった。
【0009】
さらに、無人航空機に搭載されたカメラにより撮影された画像に基づいて電気設備の点検作業をおこなう従来の技術は、安全離隔を確保するために電気設備から離間した状態で撮影するため、鉄塔を構成する鉄塔部材や送電線などの撮影対象物が、周囲の非撮影対象物に比べ細くなりがちであり、また撮影対象物の色彩が低いことから、撮影対象物にピントが合いにくく、背景などの非撮影対象物にピントが合ってしまい、撮影対象の高精細な画像が得られず、点検結果の信頼性に劣るという問題があった。
【0010】
また、上述した特許文献1に記載された従来の技術は、直流パルスを発生させるパルス発生装置が必須であり、また、点検作業に先立ちパルス発生装置を設置し、点検作業後にパルス発生装置を撤去する作業をおこなわなくてはならず、作業が煩雑であるという問題があった。
【0011】
また、上述した特許文献1に記載された従来の技術は、無人飛行体が電線との距離を一定に保って飛行できる範囲が、パルス発生装置が発生した直流パルスが還流する範囲に制限されるため、飛行経路(電力系統)ごとに、パルス発生装置の設置作業および撤去作業を複数回にわたっておこなわなくてはならず、作業が煩雑になるという問題があった。
【0012】
また、上述した特許文献2に記載された従来の技術は、本体フレームを取り付けることができる調査対象物が、橋桁の下フランジのように特定の形状をなす構造物に限定されるため、送電線や鉄塔などのように多様な形状をなす送電設備の巡視をおこなうことは難しいという問題があった。さらに、上述した特許文献2に記載された従来の技術は、作業者による遠隔操作が必要であるため、作業が煩雑になるという問題があった。
【0013】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電気設備の点検作業を精度よくおこなって点検結果の信頼性を確保することができる点検システム、点検支援方法および点検支援プログラムを提供することを目的とする。
【0014】
また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電気設備の点検作業にかかる作業者の負担軽減を図るとともに、作業者の安全性を確保することができる点検システム、点検支援方法および点検支援プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる点検システムは、点検対象物に取り付けられた複数のマークと、カメラを搭載した無人航空機と、前記無人航空機に搭載され、当該無人航空機の飛行動作および前記カメラの撮影動作を制御して前記複数のマークのうち前記カメラの撮像範囲内に存在するマークにピントを合わせた画像を撮影する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【0016】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記複数のマークが、外形が同じサイズであり、前記制御部が、前記カメラが撮影する画像において前記複数のマークのそれぞれが均等な大きさになるように当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御することを特徴とする。
【0017】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記複数のマークが、それぞれ固有の識別情報を示すことを特徴とする。
【0018】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記複数のマークが、コード情報を含むことを特徴とする。
【0019】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記コード情報が、次の撮影位置に関する情報を含み、前記制御部が、前記カメラが撮影する画像に含まれる前記コード情報に基づいて次の撮影位置を特定し、前記無人航空機の飛行動作および前記カメラの撮影動作を制御して、特定された次の撮影位置の画像を撮影する、ことを特徴とする。
【0020】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記無人航空機に搭載され、前記制御部の制御によって前記カメラが撮影した画像を記憶する記憶部を備えたことを特徴とする。
【0021】
また、この発明にかかる点検システムは、上記の発明において、前記カメラが撮影した画像を、無線通信により所定の外部装置に出力することを特徴とする。
【0022】
また、この発明にかかる点検支援方法は、カメラを搭載する無人航空機のコンピュータが、前記カメラが撮影する画像において、点検対象物に取り付けられて外形が同じサイズの複数のマークのそれぞれが均等なサイズになるように、当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御して前記複数のマークを撮影し、撮影された画像を出力する、ことを特徴とする。
【0023】
また、この発明にかかる点検支援プログラムは、カメラを搭載する無人航空機のコンピュータに、前記カメラが撮影する画像において、点検対象物に取り付けられて外形が同じサイズの複数のマークのそれぞれが均等なサイズになるように、当該無人航空機の飛行動作および当該カメラの撮影動作を制御させて前記複数のマークを撮影させ、撮影された画像を出力させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0024】
この発明にかかる点検システム、点検支援方法および点検支援プログラムによれば、電気設備の点検作業を精度よくおこなって点検結果の信頼性を確保することができるという効果を奏する。
【0025】
また、この発明にかかる点検システム、点検支援方法および点検支援プログラムによれば、電気設備の点検作業にかかる作業者の負担軽減を図るとともに、作業者の安全性を確保することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
この発明にかかる実施の形態の点検システムのシステム構成を示す説明図である。
無人航空機の外観構成を示す説明図である。
無人航空機のハードウエア構成を示す説明図である。
コントローラのハードウエア構成を示す説明図である。
無人航空機の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる点検システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0028】
(点検システムのシステム構成)
まず、この発明にかかる実施の形態の点検システムのシステム構成について説明する。図1は、この発明にかかる実施の形態の点検システムのシステム構成を示す説明図である。図1において、この発明にかかる実施の形態の点検システム100は、複数のマーク101が取り付けられた鉄塔102や架空送電線103などの点検対象物を、無人航空機104に搭載されたカメラ114によって撮影する。
【0029】
点検対象物は、具体的には、たとえば、鉄塔102のほか、高層の建造物によって実現することができる。また、点検対象物は、具体的には、たとえば、鉄塔102間に張り渡された架空送電線103のほか、当該架空送電線103を支持する碍子連105や、建造物の頂部など高所に設置されている部材によって実現することができる。
【0030】
鉄塔102は、基礎部106と、鉄塔上部構造物107と、によって構成されている。基礎部106は、たとえば、掘削穴内に据え付けられた基礎材や当該掘削穴内に充填されたコンクリートなどによって構成される。鉄塔上部構造物107は、主柱材(メインポスト)108、腕金部材(アーム)109、斜材(ブレーシング)110、水平材111などの各鉄塔部材を、図示を省略するボルトなどを用いて固定することによって構成されている。
【0031】
主柱材108、腕金部材109、斜材110などの鉄塔部材は、たとえば、主柱材108に溶接などの方法で設けられた主柱材プレート(図示を省略する)に、腕金部材109、斜材110、水平材111などの端部をボルトで固定することによって互いに連結されていてもよい。鉄塔102は、さらに、対辺材、補助材、対角材などの鉄塔部材を含んで構成されていてもよい。各鉄塔部材は、たとえば、重防食塗装により灰色に塗装されたアングル材(図1における吹き出し部を参照)によって実現することができる。
【0032】
主柱材108は、基礎部106から起立して設けられる。主柱材108は、鉄塔102を水平方向に切断した断面がなす四角形の頂点に位置するように設けられる。主柱材108は、腕金部材109を所定の高さにおいて支持する。腕金部材109は、主柱材108に固定され、腕金を構成する。腕金部材109は、主柱材108がなす四角形の外周側に向かって、水平方向に沿って突出している。腕金は、先端部分において、架空送電線103を支持する。
【0033】
斜材110は、水平方向および鉛直方向に対して傾斜させた状態で、隣接する主柱材108の間に架け渡されている。斜材110を設けることにより、鉄塔上部構造物107の強度を高めることができる。水平材111は、水平方向に沿って、隣接する主柱材108の間に架け渡されている。対辺材は、鉄塔102を水平方向に切断した断面において隣り合う水平材111の中央どうしをつなぐように、当該隣り合う水平材111の間に架け渡されている。
【0034】
対角材は、主柱材108がなす四角形の対角に位置する主柱材108の間に架け渡されている。同一水平面内において主柱材108がなす四角形の対角線が交差する位置には、対角材を支持する鋼板が設けられていてもよい。対角材は、たとえば、腕金部材109と同じ高さに設けられている。
【0035】
鉄塔102および架空送電線103には、複数のマーク101が設けられている。マーク101は、各鉄塔部材における所定の位置、鉄塔部材どうしの交点など、目視による点検が必要な各所に設けられている。マーク101は、主柱材108、腕金部材109、斜材110などの各鉄塔部材、および、架空送電線103のそれぞれに、1または複数設けられている。
【0036】
複数のマーク101は、それぞれ、外形が同じサイズであり、固有の識別情報を示す。固有の識別情報は、たとえば、鉄塔102における各マーク101の位置を示す。また、固有の識別情報は、さらに、各マーク101が取り付けられた鉄塔102の識別情報を示すものであってもよい。
【0037】
マーク101は、たとえば、コード情報によって実現することができる。具体的には、コード情報は、たとえば、QR(Quick Response)コード(登録商標)などの2次元コードによって実現することができる。コード情報は、QRコードに限るものではなく、マイクロQRコード、iQRコード、DataMatrix、MaxiCode、PDF417、MicroPDF417など、公知の各種の2次元コードを用いることができる。
【0038】
2次元コードは、当該2次元コードの記録面における縦方向および横方向に情報を持っているため、面積あたりの情報密度が高い。このため、鉄塔番号、各鉄塔102におけるマーク101の位置などの情報を、2次元コードに含めることができる。また、2次元コードは、各鉄塔所在地に関する情報を含んでいてもよい。
【0039】
2次元コードは、データの誤り検出機能と訂正機能を備えているため、2次元コードが汚れていたり一部が破損していたりしても、汚れや破損している面積が所定範囲内であれば、データを復元することができる。これによって、屋外に設置される鉄塔102や架空送電線103などの電気設備を長期にわたって確実に識別することができる。
【0040】
2次元コードは、それぞれ、次の撮影位置に関する情報を含んでいてもよい。次の撮影位置は、たとえば、移動先の3次元位置座標を示す情報などによって特定することができる。あるいは、次の撮影位置は、たとえば、無人航空機104の現在の3次元位置座標と、移動先の3次元位置座標との差分値を示す情報によって特定されるものであってもよい。次の撮影位置に関する情報は、無人航空機104を、移動先の3次元位置座標によって特定される位置まで飛行させるプログラムによって実現してもよい。
【0041】
また、2次元コードは、それぞれ、前の撮影位置に関する情報を含んでいてもよい。前の撮影位置は、次の撮影位置と同様に、たとえば、移動先の3次元位置座標を示す情報や、無人航空機104の現在の3次元位置座標と前の撮影位置の3次元位置座標との差分値を示す情報などによって特定することができる。
【0042】
コード情報は、2次元コードに限るものではなく、バーコードなどの1次元コードによって実現されるものであってもよい。また、コード情報は、アルファベットや数字などの文字によって実現されるものであってもよい。この場合、マーク101は、アルファベットや数字などの文字の周囲を、同じサイズの枠画像によって囲んだ態様とすることが好ましい。
【0043】
無人航空機104は、遠隔操作や自動制御によって人が搭乗していない状態で飛行できる飛行体であって、具体的には、たとえば、ドローンと称される飛行体によって実現することができる。あるいは、無人航空機104は、たとえば、無線操縦が可能なラジコン型ヘリコプターなどによって実現してもよい。
【0044】
無人航空機104は、プロペラ112を備えた航空装置113と、レンズを備えたカメラ114と、を備えている。無人航空機104は、コントローラ115(図4を参照)などを用いた作業員116による遠隔操作を必要とせず、自律飛行することができる。無人航空機104は、コントローラ115を用いた作業員116の遠隔操作によって飛行するものであってもよい。無人航空機104については、図2および図3を参照して以下に説明する。
【0045】
(無人航空機104の外観構成)
つぎに、無人航空機104の外観構成について説明する。図2は、無人航空機104の外観構成を示す説明図である。図2において、無人航空機104の航空装置113は、筐体と、筐体に取り付けられたプロペラ112と、を備えている。
【0046】
航空装置113は、具体的には、たとえば、4つのプロペラ112を備えたクアッドコプター、6つのプロペラ112を備えたヘキサコプター、8つのプロペラ112を備えたオクトコプターなど、各種のマルチコプターによって実現することができる。マルチコプターによって無人航空機104を実現することにより、プロペラ112の回転数を調整するだけで、前進後退の移動やホバリングをおこなわせることができ、無人航空機104の良好な操作性を確保することができる。
【0047】
カメラ114は、レンズ201の画角内に含まれる画像を撮影する。カメラ114が撮影する画像は、静止画であってもよく、動画であってもよい。カメラ114は、それぞれ、レンズ201を支持する筐体202や、撮像素子(図3を参照)などを備えている。カメラ114の筐体202は、無人航空機104の筐体203と一体であってもよい。この場合、レンズ201は、無人航空機104の筐体203に取り付けられる。カメラ114は、たとえば、汎用的なデジタルカメラによって実現することができる。
【0048】
汎用的なデジタルカメラによってカメラ114を実現する場合、無人航空機104は、夜間の事故点探査に備え、撮像補助用の光源(図示を省略する)を備えていてもよい。撮像補助用の光源は、たとえば、高輝度LEDなどのように、軽量かつ低消費電力の発光体を用いることができる。
【0049】
カメラ114は、汎用的なデジタルカメラに限るものではなく、たとえば、光に対して感度を増幅させることによって暗い場所を撮影する暗視カメラや、赤外線に感度を有する赤外線カメラによって実現してもよい。このような赤外線カメラを搭載することにより、夜間の事故点探査をおこなう場合にも、撮像補助用の光源を用いることなく鮮明な画像を得ることができる。これによって、無人航空機104の重量や消費電力の増大を抑制することができる。
【0050】
カメラ114は、レンズ201を可動式とし、撮像範囲を変更・調整できるように構成してもよい。また、レンズ201を等距離射影方式の魚眼レンズとしてもよい。180度以上の画角を有する魚眼レンズを用いることにより、無人航空機104の軽量化を図るため、小型のカメラ114を用いる場合にも広範囲を撮像し、無人航空機104を遠隔操作する作業員116に提供する情報を多くすることができる。
(【0051】以降は省略されています)

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