ES3061750T3 - Method and assembly for monitoring the state of a system with operating elements - Google Patents

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Procedimiento y disposición para la supervisión del estado de una instalación con medios operativos La presente invención hace referencia a un procedimiento de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1, y a una de acuerdo con el concepto general reivindicación 9.

[0003] Las infraestructuras como las líneas eléctricas de alta tensión, los aerogeneradores o las construcciones de puentes suelen presentar grandes dimensiones. Por lo tanto, no es raro encontrar postes de alta tensión con alturas de alrededor de 100 m. La inspección visual realizada por personal cualificado, en algunos casos con el uso de dispositivos ópticos de aumento, como prismáticos, no cumple el requisito de una documentación continua y verificable y, por lo general, sólo se puede realizar de forma puntual con un esfuerzo razonable. Además, no es posible realizar un análisis en el tiempo de daños en el marco de una detección de cambios entre diferentes puntos de medición.

[0004] Cuando se realiza un registro de imágenes automatizado de medios operativos como, por ejemplo, de aisladores en líneas eléctricas aéreas de alta tensión, los procedimientos de inspección visual y evaluación deben garantizar que también se registren los detalles de la superficie que permitan revelar incluso los daños más pequeños. Para ello se requiere una alta resolución de imagen. Con la tecnología actual de cámaras, una sola cámara no puede capturar simultáneamente toda la instalación y alcanzar la resolución superficial requerida.

[0005] Mientras que en estructuras verticales como los aerogeneradores parece posible realizar vuelos secuenciales en zonas de altura individuales, en estructuras lineales como las líneas de alta tensión esto resulta poco rentable en términos de gestión de vuelos, ya que deben inspeccionarse redes de líneas eléctricas de cientos de kilómetros de extensión.

[0006] El sobrevuelo de líneas de alta tensión u otras instalaciones mediante dispositivos de escaneo láser (los así denominados como LIDAR, en particular "Airborne Laserscanning" (ALS)) y la captura de imágenes (fotogrametría aérea), con la posterior inspección visual por parte de un técnico, es una práctica habitual desde hace más de una década. En el contexto de la presente invención, el término fotografía aérea se utiliza como sinónimo del término imagen aérea. Para la captura de imágenes aéreas a tamaño completo, hoy en día se dispone de cámaras de hasta 100 megapíxeles. Un ejemplo son las cámaras aéreas del tipo iXU/iXU-RS 1000 del folleto de productos "Phase One Aerial Cameras, Fully integrated Photography Solutions" de PhaseOne Industrial, Roskildeej 39, DK-2000 Frederiksberg, Dinamarca, http://industrial.phaseone.com/iXU_camera_system.aspx. Sin embargo, considerando la altura total de la infraestructura, el uso de una cámara de este tipo no ofrece la resolución suficiente para detectar alteraciones superficiales sutiles, como marcas de hollín, grietas o desconchones de pintura, en el rango milimétrico. Por lo tanto, no se conoce ninguna forma de obtener imágenes detalladas de los medios operativos a supervisar con una resolución suficiente sin la ayuda de un técnico cualificado.

[0007] Según la publicación de Christoph Waldhauser et al., "Automated Classification of Airborne Laser Scanning Point Clouds", Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, vol. 97, pp. 269-292, septiembre de 2014, se sabe que una aeronave puede capturar objetos en tierra con un dispositivo de escaneo láser en forma de un conjunto de datos de nube de puntos. Además, los autores Jie y Toth describen en "Topographic laser distance and scanning: principles and processing", publicado por CRC Press en 2008, el uso del escaneo láser aerotransportado (ALS) desde una plataforma voladora (tripulada o no) para capturar objetos en tierra en forma de una nube de puntos 3D.

[0008] En la solicitud WO 2016/149513 A1 se describe un método para volar alrededor de un poste de línea aérea con un pequeño dron, utilizando cámaras y sensores para registrar datos sobre el estado operativo. La solicitud EP 1548908 A1 también aborda la inspección de infraestructuras.

[0009] A partir de procedimientos conocidos para la captura de imágenes aéreas de alta resolución de instalaciones, la invención tiene por objeto proporcionar un procedimiento automatizado que se pueda utilizar de forma relativamente rápida y económica para supervisar el estado de una instalación.

[0010] El objeto de la presente invención se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

[0011] El objeto consiste en utilizar las imágenes de la cámara de detalle para evaluar el estado de la instalación supervisada a fin de identificar cualquier daño. Esta evaluación de las imágenes detalladas puede ser realizada manualmente por un técnico en un centro de control o automáticamente mediante el software adecuado. También es posible el preprocesamiento automatizado seguido de una evaluación manual. Cuando se detectan daños, por ejemplo, en el aislador de una línea eléctrica aérea, se pueden iniciar las reparaciones antes de que el equipo falle. Esto aumenta la disponibilidad del sistema y de toda la red eléctrica, reduciendo así los costes por tiempo de inactividad. Además, se suprimen las costosas inspecciones manuales de la instalación como, por ejemplo, de una línea eléctrica aérea.

[0012] Debido a que la disposición de sensores panorámicos captura toda la infraestructura o la instalación, los elementos individuales de la infraestructura (por ejemplo, los aisladores) presentan una resolución relativamente baja, por ejemplo, en un conjunto de datos de nube de puntos y un conjunto de datos de imágenes. Por lo tanto, en estas imágenes aún no se aprecian detalles de estos elementos de la infraestructura. En el contexto de la invención, el término conjunto de datos de nube de puntos se refiere a una nube de puntos 3D adquirida mediante un dispositivo de escaneo láser.

[0013] Una cámara capaz de capturar imágenes aéreas desde una distancia de vuelo típica de unas pocas decenas a cientos de metros se puede utilizar para fotografiar detalles, revelando incluso los daños más pequeños en un rango milimétrico. Para ello, se puede utilizar, por ejemplo, una distancia focal relativamente mayor en comparación con una cámara panorámica, es decir, un teleobjetivo. Por ejemplo, un daño como este podría ser una grieta de 2,5 cm de longitud en un blindaje aislante. Se recomienda especialmente el uso de una cámara a color. Además, resulta ventajoso cuando la cámara está montada en un soporte giratorio y basculante para permitir una alineación precisa con las posiciones determinadas de los medios operativos. Para ello, la cámara de detalle puede seguir al vehículo mientras se desplaza por la instalación, contrarrestando así el desenfoque de movimiento en las imágenes detalladas. Para ello, se puede determinar la velocidad y la dirección del vehículo midiendo con precisión su posición a lo largo del tiempo. La cámara de detalle puede ser una cámara de alta resolución. Debido a que el campo de visión es mucho más reducido en comparación con una cámara panorámica, la resolución de la cámara de detalle puede ser incluso menor que la resolución de una cámara panorámica.

[0014] Como dispositivo adecuado para determinar la posición, se puede utilizar, por ejemplo, un sistema de posicionamiento por satélite, como GPS o Galileo, instalado en el vehículo. Una posición, según la invención, siempre especifica no sólo la latitud y longitud geográficas, sino también la altitud (por ejemplo, sobre el nivel del mar). Esto permite un posicionamiento preciso en el tiempo, especialmente al milímetro, a medida que el vehículo se desplaza a lo largo de la instalación. Es preferible que el sistema de posicionamiento pueda determinar la posición con una resolución inferior a un metro. En este sentido, el sistema GNSS RTK es más preciso que el GPS.

[0015] El dispositivo de evaluación se puede proporcionar, por ejemplo, con equipos informáticos y memorias de datos convencionales. Puede ubicarse a bordo del vehículo o de forma centralizada en un centro de control. El vehículo utilizado puede ser, por ejemplo, un camión que circula por una carretera junto a una línea eléctrica aérea. Sin embargo, el vehículo también puede ser una aeronave, como un avión, un helicóptero o similares. En el caso de una aeronave, se obtienen fotografías aéreas. El vehículo puede ser tripulado o no, y eventualmente autónomo.

[0016] La principal ventaja de este procedimiento conforme a la invención en comparación con soluciones anteriores reside en la automatización del proceso de registro. Primero, se localizan de manera automática los elementos relevantes de la infraestructura y, a continuación, se registran automáticamente con todo detalle. Las imágenes panorámicas y detalladas se combinan de modo inteligente para obtener una visión completa de la infraestructura. Las áreas potencialmente relevantes se capturan selectivamente con mayor resolución, lo que permite análisis y evaluaciones diferenciados.

[0017] La cámara "IGI Urban Mapper", fabricada por IGI mbH, Langenauer Str. 46, D-57223 Kreuztal, www.IGI-SYSTEMS.com, se conoce por el folleto del mismo nombre y fue desarrollada para crear paisajes urbanos tridimensionales. Sin embargo, para capturar infraestructuras como una línea eléctrica aérea con sus medios operativos, sería necesario combinar varias cámaras para, por ejemplo, mapear un poste de alta tensión completa. Esto es comparativamente muy costoso y, con sus correspondientes requisitos de peso y espacio, impone grandes exigencias a una aeronave.

[0018] Como alternativa a la invención, también se podría utilizar una cámara de escaneo lineal de alta resolución, pero esto presentaría el problema de alinear las líneas de la imagen capturada con extrema precisión, ya que de lo contrario se producirían distorsiones. En resumen, se puede afirmar que los métodos actuales no son adecuados para la supervisión automatizada de infraestructuras con grandes extensiones verticales y horizontales, como una línea eléctrica aérea.

[0019] Según el procedimiento conforme a la invención, para la disposición de sensores panorámicos se utiliza un dispositivo de escaneo láser para el registro de un conjunto de datos de nube de puntos. Un dispositivo de escaneo láser es, por ejemplo, un sistema LIDAR, como el que se utiliza en los vehículos (semi)autónomos para obtener modelos tridimensionales del entorno del vehículo. El láser mide la distancia entre el sensor y los objetos del entorno, generando una nube de puntos a partir de múltiples mediciones. Cuando se conoce la posición del sensor o del vehículo, la posición de un punto del conjunto de datos de la nube de puntos se puede reconstruir con gran precisión tomando como referencia la posición del escáner láser o de la aeronave y la dirección en la que está alineado el escáner láser. En métodos de medición dinámica como el Escaneo Láser Móvil (MLS) o el Escaneo Láser Aerotransportado (ALS), los escáneres láser se utilizan junto con un sistema GNSS/INS (Sistema Global de Navegación por Satélite o Sistema de Navegación Inercial). Esto se utiliza para determinar la trayectoria de un vehículo y capturar su entorno como una nube de puntos 3D. Cuando se conoce la orientación relativa entre el sistema GNSS/INS y el escáner láser, se puede generar una nube de puntos 3D combinando la trayectoria del vehículo con las mediciones del escáner láser (distancia y dirección).

[0021] Se recomienda escanear toda la dimensión vertical de la instalación con el escáner láser, por ejemplo, a lo largo de toda la altura de un poste de alta tensión. Hoy en día, para supervisar el estado de una instalación mediante un aparato volador, se suelen utilizar siempre dispositivos de escaneo láser, ya que estos permiten registrar también la holgura de un cable y la distancia entre este y el suelo. Además, se puede supervisar la proximidad de la vegetación a la instalación, por ejemplo, si hay árboles o arbustos que crecen cerca de una línea aérea.

[0023] Según el procedimiento conforme a la invención, para la disposición de sensores panorámicos se utiliza una cámara panorámica para registrar un conjunto de datos de imágenes. Como cámara panorámica para registrar un conjunto de datos de imagen se puede utilizar una cámara que, debido a su diseño, pueda reproducir una sección del entorno del vehículo de tamaño similar al del dispositivo de escaneo láser, utilizando, si es necesario, un mecanismo de aumento adecuado o una lente correspondiente. La resolución debe ser suficiente para que los objetos, con tamaños que van desde unos pocos centímetros hasta decímetros, sean al menos reconocibles en su contorno. Esto podría incluir, por ejemplo, medios operativos como aisladores, pero también objetos extraños como nidos de aves. Se recomienda utilizar un objetivo gran angular para la cámara panorámica. Además, es ventajoso que la cámara panorámica esté orientada esencialmente de la misma manera que el dispositivo de escaneo láser, cuando este también se utiliza en la disposición de sensores panorámicos. Esto puede conseguir, por ejemplo, montando el escáner láser y la cámara panorámica juntos en un único dispositivo de montaje, de modo que siempre apunten en la misma dirección. La orientación del escáner láser y la cámara panorámica, o en caso de utilizar un dispositivo de montaje común, la orientación del propio dispositivo de montaje se puede determinar con respecto a un vehículo, lo que evita cualquier cambio en la dirección de visión durante la recopilación de datos. Como alternativa, resulta posible lograr una dirección de visión que se pueda modificar durante la recopilación de datos montando el dispositivo de montaje o los dos sensores individuales, escáner láser y cámara panorámica, de forma que puedan girar y desplazarse. De esta manera, cuando se utiliza un objeto volador como vehículo, resulta posible ajustar la dirección con respecto a la dirección de vuelo o a una trayectoria de vuelo conocida de un plan de vuelo previo mediante motores eléctricos o similares.

[0025] Como alternativa a una orientación esencialmente idéntica del dispositivo de escaneo láser y la cámara panorámica, se puede utilizar un dispositivo de escaneo láser diseñado para un rango de orientación relativamente amplio, por ejemplo, de 330°. Esto permite que el escáner láser recopile siempre suficientes datos de la nube de puntos 3D para combinarlos con las imágenes de la cámara, incluso sin estar alineado con la dirección de visión de una cámara panorámica.

[0027] La orientación del dispositivo de escaneo láser o la cámara panorámica se puede seleccionar, por ejemplo, con respecto a un eje longitudinal del objeto volador, de modo que, cuando el objeto volador vuela en línea recta, es decir, en línea recta y paralela a la superficie terrestre, el ángulo de visión esté inclinado hacia abajo (por ejemplo, entre 30° y 70° con respecto a la superficie terrestre). Esto ofrece la ventaja de que una instalación dispuesta en una gran superficie como, por ejemplo, una línea aérea es fácil de detectar. Además, la orientación puede ser tal que el ángulo de visión esté inclinado hacia un lado de la trayectoria de vuelo, lo que resulta en un ángulo de entre 30° y 70° con respecto a la superficie terrestre, por ejemplo, hacia la derecha o hacia la izquierda. Esto ofrece la ventaja de que los medios operativos y otros objetos se fotografían de lado en lugar de directamente desde arriba, lo que facilita el reconocimiento de su forma tridimensional y la identificación de los objetos. Por ejemplo, en una primera aproximación, un aislador visto desde un ángulo oblicuo durante un vuelo parece un tubo entre el poste y la línea aérea. Sin embargo, visto directamente de frente, un aislador sólo aparece como un rectángulo, y visto directamente desde arriba, sólo como un círculo.

[0029] Cuando se utilizan conjuntamente una cámara panorámica y un dispositivo de escaneo láser, resulta ventajoso superponer o registrar espacialmente el conjunto de datos de imagen y el conjunto de datos de nube de puntos de tal manera que, por ejemplo, en una memoria de datos interna del vehículo, los datos de la nube de puntos y los datos de imagen de la cámara panorámica se almacenen en relación entre sí, de modo que se pueda asignar una posición exacta a un objeto en la imagen mediante la nube de puntos. En una forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, la luz visible se captura mediante la cámara panorámica. Esto resulta ventajoso porque muchos objetos son fácilmente reconocibles en el espectro visible, por ejemplo, los objetos que tienen un color diferente al del entorno.

[0030] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, la luz infrarroja y/o ultravioleta se detecta mediante la cámara panorámica. Esto resulta ventajoso porque, fuera del espectro visible, especialmente mediante la radiación térmica en el rango IR, por ejemplo, los medios operativos eléctricos calentados durante su funcionamiento son fácilmente reconocibles como fuentes de calor en comparación con el entorno.

[0031] Según el procedimiento conforme a la invención, en un primer momento, se obtienen datos panorámicos y posteriormente, en un segundo momento, y tras determinar las posiciones de los medios operativos, se adquieren imágenes detalladas. Esto resulta una ventaja por la simpleza del procedimiento. Primero, se adquieren los datos panorámicos, es decir, los datos de la nube de puntos, utilizando un único vehículo. Estos datos se pueden evaluar posteriormente, por ejemplo, sin conexión una vez que el vehículo regresa al centro de control, y se pueden determinar las posiciones de los correspondientes medios operativos. Después se puede volver a inspeccionar la instalación con el único vehículo para capturar imágenes detalladas con la cámara de detalle.

[0032] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, el dispositivo de evaluación está dispuesto en el único vehículo. Esto resulta ventajoso porque, con un diseño adecuado del dispositivo de evaluación, los datos panorámicos se pueden procesar prácticamente en tiempo real, de modo que, en un solo proceso de adquisición de datos, como un vuelo sobre una línea eléctrica aérea, se pueden determinar las posiciones de los medios operativos y capturar imágenes detalladas directamente. Esto significa un ahorro de tiempo, costes y esfuerzo de un segundo proceso de adquisición de datos para las imágenes detalladas. El dispositivo de evaluación puede estar compuesto de equipos informáticos y memorias de datos convencionales.

[0033] El vehículo recopila y almacena datos durante un proceso inicial de adquisición de datos mediante el escáner láser. Tras el primer proceso de registro, los datos almacenados se pueden leer y procesar para identificar las posiciones de los medios operativos y, posteriormente, planificar un segundo proceso de registro de datos de la instalación. En el segundo proceso de registro se utiliza la cámara de detalle para tomar fotografías aéreas. Para esta forma de ejecución, basta con equipar el vehículo con el escáner láser para el primer proceso de adquisición de datos y con la cámara de detalle para el segundo.

[0034] Como alternativa, el dispositivo de evaluación se puede ubicar en un centro de control para la supervisión del estado. Esto supone una ventaja, ya que no es necesario determinar la posición de los medios operativos en el vehículo, tal y como se ha descrito anteriormente. Esto reduce el peso y el consumo de energía del vehículo, haciéndolo comparativamente más rentable, más compacto y adecuado para distancias más largas. En un perfeccionamiento preferido de esta forma de ejecución, se puede mantener un enlace de comunicaciones entre el vehículo y el dispositivo de evaluación o el centro de control, prácticamente de forma continua, lo que permite que el vehículo transmita datos panorámicos al dispositivo de evaluación y reciba de ella las posiciones estimadas de los medios operativos. De esta manera, se pueden adquirir imágenes detalladas directamente en un único proceso de adquisición de datos, ahorrando el tiempo, los costes y el esfuerzo de un segundo proceso de adquisición de datos para las imágenes detalladas.

[0035] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, está previsto un dispositivo de evaluación en la nube. El dispositivo de evaluación en la nube puede implementarse, por ejemplo, como una aplicación en la nube y utilizar centros de datos externos para el seguimiento de la posición. Para que esto funcione, es ventajoso que el objeto volador permita la comunicación continua de datos con la nube, por ejemplo, a través de una red satelital.

[0036] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, se utiliza un dron volador como el único vehículo. Un dron volador, en el contexto de la invención, consiste en un vehículo aéreo no tripulado. Por ejemplo, para un proceso de registro de datos panorámicos y/o tomas detalladas, es adecuado un dron multicóptero que vuele a una velocidad relativamente lenta, de entre 30 y 40 km/h, y a baja altura a lo largo de la instalación. Esto ofrece la ventaja de que un dron no tripulado elimina el riesgo que tendría que asumir un piloto humano. Si se produce un accidente, por ejemplo, generalmente sólo se esperan daños materiales. El dron se puede controlar de manera remota desde un centro de control por radio, como es habitual hoy en día con los drones militares. Idealmente, el dron debería volar automáticamente una ruta predeterminada a una altitud predefinida. Esto resulta particularmente rentable. La ruta de vuelo se puede planificar de manera automatizada, por ejemplo, en base a los planos del sitio de los operadores de las instalaciones.

[0037] Alternativamente, también se puede utilizar un objeto volador convencional, como un avión o un helicóptero con un piloto.

[0038] Como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo que presenta la disposición de sensores panorámicos y la cámara de detalle. Esto supone una ventaja, ya que sólo se necesita un vehículo para la ejecución del procedimiento. Esto economiza costes en la fabricación y la configuración del vehículo.

[0039] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, la cámara de detalle se utiliza en el mismo proceso de adquisición que el dispositivo de escaneo láser y la cámara panorámica. Esto resulta ventajoso, ya que elimina la necesidad de un segundo proceso de adquisición, como otro sobrevuelo con una aeronave. Un requisito previo para este enfoque es que el dispositivo de evaluación proporcione una evaluación suficientemente rápida de la posición de los objetos a filmar, como los medios operativos, para que la cámara de detalle pueda apuntar directamente hacia ellos.

[0040] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, se determinan adicionalmente las dimensiones de los medios operativos. Esto supone una ventaja, ya que, además de la posición, también se conocen las dimensiones tridimensionales, lo que permite guiar la cámara de detalle para fotografiar los objetos particularmente grandes de manera completa.

[0041] Como instalación se utiliza una línea eléctrica aérea con postes y cables, en donde en los postes están dispuestos medios operativos.

[0042] Como medios operativos, se utilizan aisladores eléctricos en los postes.

[0043] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, el dispositivo de evaluación detecta las líneas mediante un método de clasificación automático entrenado con datos de ejemplo, y se crea un modelo lineal simplificado de las líneas detectadas, y las posiciones de los aisladores se detectan en el punto de contacto de dos líneas modeladas. Esto se logra modelando primero la trayectoria de la línea, es decir, representándola mediante la así denominada como curva catenaria. Esto se conoce desde hace mucho tiempo y se explica, por ejemplo, en Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Kettenlinie_(Mathematik). Por ejemplo, el punto de conexión de un aislador se puede determinar a partir de los puntos de transición entre los puntos de la clase "cable" y "poste" o de los puntos de intersección de dos curvas catenarias de tramos de línea consecutivos. El proceso de clasificación automática puede registrar las líneas, por ejemplo, mediante la clasificación semántica en la nube de puntos registrada, es decir, los puntos del conjunto de datos de la nube de puntos se asignan a clases predefinidas, en particular a la clase "cable". Este paso se puede realizar mediante diversos enfoques. Un método posible es el aprendizaje automático. En este caso, primero se recopilan las características que describen la estructura espacial de cada punto de datos de la nube de puntos y, a continuación, se entrena un clasificador en este espacio de características. Un enfoque adecuado para un procedimiento de clasificación automática se conoce a partir de la publicación de Christoph Waldhauser et al., "Automated Classification of Airborne Laser Scanning Point Clouds", Springer Proceedings in Mathematics & Statistics, vol.97, págs.269-292, septiembre de 2014.

[0044] Otro enfoque adecuado se conoce de la publicación "Fast semantic segmentation of 3D point clouds using a dense CRF with learned parameters" de Daniel Wolf et al., International Conference on Robotics and Automation, págs. 4867-4873, 2015. El procedimiento descrito es capaz de reconocer objetos a partir de un conjunto de datos de imágenes de un interior, en particular, considerando que determinados objetos, como sillas y mesas, suelen encontrarse muy próximos entre sí. Aplicado al presente ejemplo de una línea eléctrica aérea, cabe esperar la presencia de un aislador allí donde se haya detectado un poste y una línea.

[0045] Además, la publicación "Fast semantic segmentation of 3d point clouds with strongly varying density" de Timo Hackel et al., Anales ISPRS - Congreso ISPRS, Praga, 2016, también aborda el tema de la detección de objetos en conjuntos de datos de nubes de puntos.

[0046] Mediante el dispositivo de evaluación, los cables y los postes se detectan mediante un procedimiento de clasificación automática entrenado con datos de muestra y se crea un modelo lineal simplificado de las líneas y postes detectados y se detectan las posiciones de los aisladores en el punto de contacto de los postes con las líneas. Se pueden aplicar las mismas soluciones que se han explicado para la forma de ejecución anterior.

[0047] En una forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, mediante el dispositivo de evaluación se estima la posición de un medio operativo en un poste, utilizando una posición previamente conocida del poste y una sección parcial ya registrada de una línea a este poste, la posición del medio operativo en una intersección de un trazado de línea extrapolado de la sección parcial con una línea vertical a través de la posición del poste. Esta forma de ejecución ofrece la ventaja de estimar de forma predictiva las posiciones relevantes y que deben supervisarse en un poste, incluso antes de que el conjunto de sensores panorámicos lo haya detectado. Esto permite que la cámara de detalle comience a recopilar imágenes detalladas en cuanto se acerca al poste en cuestión. Esto aumenta la probabilidad de que al menos una de las imágenes detalladas capture con alta resolución y buenas condiciones de visibilidad los medios operativos a supervisar. De este modo, la orientación prospectiva de la cámara de detalle aumenta la fiabilidad de la supervisión del estado y, en consecuencia, la disponibilidad de la instalación.

[0048] En un perfeccionamiento de la forma de ejecución mencionada, se considera la altura de instalación de la línea ya registrada definiendo la posición del medio operativo en una intersección del trazado de la línea extrapolado con un plano horizontal a la altura de instalación. Esto resulta ventajoso porque mejora la precisión en la determinación de la posición.

[0049] En una forma de ejecución preferida del procedimiento conforme a la invención, mediante el dispositivo de evaluación se estima la posición de un medio operativo en un poste, determinando la posición del medio operativo en un punto de intersección de una línea vertical que pasa por la posición del poste con un plano horizontal a la altura de montaje, utilizando una posición conocida previamente del poste y una altura de montaje ya registrada. Esta forma de ejecución ofrece la ventaja de que, tras la adquisición de datos de un poste en una serie de postes en una línea aérea, se pueden estimar las posiciones de los medios operativos cuando la altura de montaje es similar. Este es el caso, por ejemplo, en terrenos llanos. En terrenos montañosos o accidentados, se puede tener en cuenta un perfil de altura de tal modo que también se pueda procesar una altura de montaje diferente de un poste a otro.

[0050] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, como alternativa o además de los medios operativos se detecta y captura con imágenes detalladas al menos uno de los siguientes objetos: señales en los postes, anomalías en las líneas, elementos adosados a la línea y/o los postes, anomalías en un poste, nidos de aves. Estos otros objetos se detectan y sus posiciones se almacenan de la misma manera que se describió anteriormente para los aisladores.

[0051] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, el dispositivo de evaluación asigna los medios operativos detectados a clústeres espaciales en función de su posición, con el fin de reducir, mediante los clústeres, el número de operaciones de alineación necesarias de la cámara de detalle. La cámara de detalle o el objetivo están diseñados de tal manera, que, conociendo, por ejemplo, la dimensión habitual de un aislador, este se capture en su totalidad y dentro de la imagen. La captura de grupos o clústeres de aisladores muy próximos entre sí para reducir las posiciones de ajuste de los sensores de detalle ahorra tiempo y costes en la recopilación de datos.

[0052] En otra forma de ejecución preferida del procedimiento según la invención, el dispositivo de evaluación reconoce los medios operativos a partir del conjunto de datos de imagen, determinando las respectivas posiciones de los medios operativos a partir de datos de ejemplo y considerando el conjunto de datos de la nube de puntos. Este enfoque para detectar directamente aisladores u otros objetos en datos de imagen utiliza la retroproyección en el espacio 3D a través de la relación conocida entre la imagen y las coordenadas proporcionadas por el conjunto de datos de la nube de puntos. Por ejemplo, se puede seguir un enfoque como el propuesto por Joseph Redmon et al. en la publicación "You Only Look Once: Unified, Real-Time Object Detection.", Conferencia sobre Visión Artificial y Reconocimiento de Patrones (CVPR), 2016, págs.

[0053] 779-788. El entrenamiento del algoritmo se puede realizar directamente con imágenes de ejemplo de medios operativos y similares, tomadas desde diferentes perspectivas.

[0054] Un enfoque similar e igualmente adecuado se conoce de la publicación "Faster R-CNN: Towards real-time object detection with region proposal networks" de Shaoquing Ren, Avances en sistemas de procesamiento de información neuronal (pp.91-99), 2015.

[0055] Además, a partir de disposiciones conocidas para el registro manual de fotografías aéreas de alta resolución de instalaciones, la invención pretende proporcionar una disposición con la que se realizar de forma automatizada, relativamente rápida y económica la supervisión del estado de una instalación.

[0056] La presente invención resuelve este objeto mediante una disposición según la reivindicación 9. Las formas de ejecución preferidas resultan de las reivindicaciones 10 a 14. La disposición según la invención y sus formas de ejecución presentan, en esencia, las mismas ventajas que las explicadas anteriormente para el procedimiento según la invención.

[0057] A continuación, se describe con más detalle la invención a partir de ejemplos de ejecución y figuras esquemáticas correspondientes. Las figuras muestran:

[0058] Figura 1: un ejemplo de ejecución de una disposición conforme a la invención.

[0059] Figura 2: una vista detallada de un objeto volador según la disposición de la figura 1.

[0060] Figura 3: un recorte ampliado de un poste de alta tensión con aisladores según la figura 1.

[0061] Figura 4: un ejemplo de ejecución para una estimación predictiva de la posición de medios operativos.

[0062] La figura 1 muestra un ejemplo de ejecución de una disposición según la invención para la supervisión del estado de una instalación con medios operativos 7. En este ejemplo, la instalación consta de postes de alta tensión 1 con líneas aéreas de alta tensión 29 tendidas entre ellas. Los postes 1 están colocados libremente sobre el suelo 2. Los postes 1 presentan una altura típica de 3. En la parte izquierda de la figura 1, se muestra esquemáticamente un poste 1. Consta de tres travesaños 4, 5 y 6 a diferentes alturas, cada uno de los cuales soporta dos aisladores 7. Las líneas aéreas de alta tensión 29 están fijadas a los aisladores 7. Para mayor claridad, solo se muestran dos líneas aéreas 29

[0063] Para obtener imágenes detalladas de los aisladores 7 se utiliza un objeto volador 9. En base a estas imágenes detalladas, se pueden detectar daños en los aisladores 7 de forma manual o automática, lo que permite realizar un mantenimiento o un reemplazo oportuno de un aislador 7 dañado antes de que falle. El objeto volador 9 consiste en un dron no tripulado que sobrevuela automáticamente la instalación con los postes 1 y las líneas eléctricas aéreas 29. El dron 9 presenta un dispositivo de detección de posición 10 que recibe señales del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) 16 de un satélite GPS 8, lo que le permite determinar la posición del objeto volador con gran precisión en cualquier momento. El objeto volador 9 presenta un conjunto de sensores panorámicos 17 y 18, que está compuesto por una cámara panorámica 17 y un escáner láser 18. Además, el objeto volador 9 presenta una cámara de detalle 19. La cámara de detalle 19, la cámara panorámica 17, el escáner láser 18 y el dispositivo de posicionamiento 10 están conectados a una unidad informática 20 mediante las líneas de comunicaciones de datos 22. La unidad informática 20 está conectada a una memoria de datos 21 mediante la línea de comunicaciones de datos 22. La unidad informática 20 también está conectada mediante la línea de comunicaciones de datos 22 a un dispositivo de comunicaciones 11, que a su vez está conectado a una red de comunicaciones 12 mediante señales de radio 15. La red de comunicaciones 12 presenta, por ejemplo, una plataforma en la nube donde se pueden analizar los datos del objeto volador. La red de comunicaciones 12 está conectada mediante un enlace de comunicaciones 14 a un centro de control 13, donde, por ejemplo, los datos de vuelo, los datos panorámicos adquiridos por el sensor panorámico 17 y 18, y las imágenes detalladas adquiridas por la cámara de detalle 19 se almacenan permanentemente y están disponibles para su posterior procesamiento.

[0064] A continuación se explica brevemente el funcionamiento del objeto volador 9 con mayor detalle. Al sobrevolar un poste de alta tensión 1, la disposición de sensores panorámicos 17 y 18, debidamente alineada, cuenta con un campo de visión que es gran angular 23 y puede captar el poste 1 en toda su altura. A partir de los datos panorámicos (es decir, las imágenes de la cámara panorámica 17 y los datos de la nube de puntos del escáner láser 18), se puede estimar la posición de los aisladores 7 mediante la unidad informática 20. La cámara de detalle 19 se puede orientar entonces a los aisladores con un ángulo de visión relativamente estrecho (aquí no mostrado) para obtener imágenes detalladas. Por ejemplo, se puede utilizar un teleobjetivo. Las imágenes detalladas se transmiten al centro de control 13 a través de la red 12 mediante el dispositivo de comunicaciones 11.

[0065] La figura 2 muestra una vista detallada del objeto volador 9, equipado en la parte frontal, en la dirección de vuelo 37, con un primer dispositivo de paneo 52. El primer dispositivo de paneo 52 está fijado a un primer punto de suspensión 51 y permite la alineación conjunta de la cámara panorámica 17 y el dispositivo de escaneo láser 18 montados en el dispositivo de paneo 52. La orientación adecuada del primer dispositivo de paneo 52 proporciona un ángulo de visión 23 con el que se puede captar todo el poste 1. Una vez estimada la posición de los medios operativos o de aisladores de interés 7, se puede alinear la cámara de detalle 19, situada ligeramente más atrás en el objeto volador. Para ello, la cámara de detalle 19 está montada en un segundo dispositivo de panero 25 con un segundo punto de suspensión 26 y se puede alinear con alta precisión a la posición estimada 53 de un medio operativo para obtener imágenes detalladas.

[0066] La figura 3 muestra una vista detallada ampliada de la presunta ubicación 53, donde se encuentran dos aisladores 7. Uno de los aisladores 7 presenta un daño 54 que se puede apreciar en las correspondientes imágenes detalladas de alta resolución. Mediante la evaluación de las imágenes de detalle, es posible detectar el daño 54 de forma temprana y reemplazar el aislador 7. Esto aumenta la fiabilidad y la disponibilidad de la red eléctrica de la cual forma parte la línea aérea.

[0067] La figura 4 muestra un ejemplo de ejecución para una estimación predictiva de la posición 39 de un aislador 7. El objeto volador 9 vuela en una dirección 37 paralela al suelo a lo largo de una línea eléctrica aérea. Con su disposición de sensores panorámicos, ya ha detectado los postes 31 con el aislador 7. Además, ya ha detectado la sección de línea 34, que está fijada al aislador a una altura de montaje 33. En el ángulo de visión del momento 23 de la disposición del sensor panorámico hay otra sección de línea 35. Mediante un dispositivo de evaluación (aquí no representado), se puede extrapolar la trayectoria de una línea aérea de alta tensión con comba a partir de las secciones de línea 34 y 35 ahora conocidas, lo que se indica mediante la curva discontinua 36. Por lo general, a partir de los registros del operador de la red eléctrica, se conocen de antemano todas las posiciones GPS de los postes por lo que el objeto volador 9 también conoce la posición de los postes 32 adyacentes en la dirección de vuelo 37. Cuando el trazado extrapolado de la línea 36 se extiende ahora hasta un punto de intersección 38 con una línea que pasa verticalmente por el poste 32, se puede suponer una posición 39 del aislador 7 en el poste 32, sin que el objeto volador 9 haya cubierto ya esta zona.

[0068] Adicional o alternativamente, se puede suponer que la posición 39 está en una intersección de un plano horizontal, es decir, un plano que se extiende en paralelo al suelo 2, a la altura de instalación 33 con la línea vertical a través del mástil 32 y/o con el trazado de la línea extrapolado.

[0069] Este procedimiento, en sus diferentes variantes, ofrece la ventaja de que la cámara panorámica se puede orientar hacia la zona de interés 39 ya en la primera aproximación al poste 32, para así poder capturar y almacenar las primeras imágenes detalladas en caso necesario. Cuantas más imágenes detalladas se tomen desde diferentes ángulos al acercarse al objeto volador 9, más sencillo será detectar daños en el aislador 7 o, en su caso, compensar la mala calidad de la imagen debida a condiciones climáticas o de iluminación desfavorables.

[0070] .

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la supervisión del estado de una instalación (1,4,5,6,7,29,31,32) con medios operativos (7), en el cual, mediante un primer vehículo (9) con una disposición de sensores panorámicos (17, 18) para la detección óptica de la instalación (1, 4, 5, 6, 7, 29, 31, 32) se registran datos panorámicos, y

mediante un segundo vehículo (9) con una cámara de detalle (19), se generan imágenes detalladas de los medios operativos (7); en donde

como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9) que presenta la disposición de sensores panorámicos (17, 18) y la cámara de detalle (19);

en donde mediante un dispositivo de evaluación (20) se detectan los medios operativos (7) en los datos panorámicos y en función de la posición del primer vehículo (9), se determinan las posiciones de los medios operativos (7); y el que la cámara de detalle (19) está alineada con las correspondientes posiciones de los medios operativos (7); y en el cual para la disposición de sensores panorámicos (17,18) se utiliza un dispositivo de escaneo láser (18) para el registro de un conjunto de datos de nube de puntos;

en donde como instalación (1,4,5,6,7,29,31,32) se utiliza una línea eléctrica aérea con postes (1,31,32) y cables (29); en donde en los postes (1,31,32) están dispuestos medios operativos (7); en donde se utilizan aisladores eléctricos (7) como medios operativos en los postes (1,31,32). caracterizado porque mediante el dispositivo de evaluación (20) se detectan las líneas (29) y los postes (1,31,32) mediante un procedimiento de clasificación automático entrenado con datos de ejemplo, y se crea un modelo de línea simplificado de las líneas (29) y los postes (1,31,32) detectados, y se detectan las posiciones de los aisladores (7) en el punto de contacto de los postes (1,31,32) con las líneas (7).

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque

para la disposición de sensores panorámicos (17,18) se utiliza una cámara panorámica (17) para registrar un conjunto de datos de imágenes.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque en un primer momento se obtienen datos panorámicos y posteriormente, en un segundo momento, y tras determinar las posiciones de los medios operativos (7), se obtienen los registros detallados.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el dispositivo de evaluación (20) está dispuesto en el primer vehículo,

en donde como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9).

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el dispositivo de evaluación está dispuesto en un centro de control (13) para la supervisión del estado.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque como primer y segundo vehículo se utiliza un dron volador (9);

en donde como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque alternativa o adicionalmente a los medios operativos (7), con imágenes detalladas se detecta y registra al menos uno de los siguientes objetos: señales en los postes, anomalías en las líneas, elementos adosados a la línea y/o los postes, anomalías en un poste, nidos de aves.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque mediante el dispositivo de evaluación (20), los medios operativos (7) y/u objetos detectados se asignan a clústeres espaciales en función de su posición, con el fin de reducir, mediante los clústeres, el número de operaciones de alineación necesarias de la cámara de detalle (19).

9. Disposición para la supervisión del estado de una instalación (1,4,5,6,7,29,31,32) con medios operativos (7), con un primer vehículo (9) que presenta una disposición de sensores panorámicos (17, 18) para la detección óptica de datos panorámicos de la instalación (1, 4, 5, 6, 7, 29, 31, 32);

un segundo vehículo (9) está diseñado para generar imágenes detalladas de los medios operativos (7) con una cámara de detalle (19); en donde,

como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9) que presenta la disposición de sensores panorámicos (17, 18) y la cámara de detalle (19);

en donde está previsto un dispositivo de evaluación (20) que está diseñado para detectar los medios operativos (7) en los datos panorámicos y para determinar las posiciones de los medios operativos (7) en función de la posición del primer vehículo (9); en donde el segundo vehículo (9) está diseñado para alinear la cámara de detalle (19) con las respectivas posiciones de los medios operativos (7); en donde la disposición de sensores panorámicos (17, 18) presenta un dispositivo de escaneo láser (18) para el registro de un conjunto de datos de nube de puntos;

en donde la disposición resulta adecuada para la supervisión del estado de una instalación; en donde la instalación (1,4,5,6,7,29,31,32) presenta una línea eléctrica aérea con postes (1,31,32) y cables (29); en donde en los postes (1,31,32) están dispuestos medios operativos (7);

en donde los medios operativos presentan aisladores eléctricos (7) en los postes (1,31,32); caracterizada porque el dispositivo de evaluación (20) está diseñado para detectar las líneas (29) y los postes (1,31,32) mediante un procedimiento de clasificación automático entrenado con datos de ejemplo, y para crear un modelo de línea simplificado de las líneas (29) y los postes (1,31,32) detectados y detectar las posiciones de los aisladores (7) en el punto de contacto de los postes (1,31,32) con las líneas (7).

10. Disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque la disposición de sensores panorámicos (17,18) presenta una cámara panorámica (17) para registrar un conjunto de datos de imágenes.

11. Disposición según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque el primer vehículo (9) está diseñado para obtener los datos panorámicos en un primer momento, y

el segundo vehículo (9) está diseñado para obtener las imágenes detalladas en un segundo momento, tras determinar las posiciones de los medios operativos (7).

en donde como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9).

12. Disposición según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el dispositivo de evaluación (20) está dispuesto en el primer vehículo, en donde como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9).

13. Disposición según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque como primer y segundo vehículo se utiliza un dron volador (9); en donde como primer y segundo vehículo se utiliza un único vehículo (9).

14. Disposición según una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizada porque el dispositivo de evaluación (20) está diseñado para estimar la posición de un medio operativo (7) en un poste, utilizando una posición previamente conocida del poste (32) y una sección parcial (34) ya registrada de una línea a este poste (32), la posición del medio operativo (7) en una intersección (38) de un trazado de línea (36) extrapolado de la sección parcial con una línea vertical a través de la posición del poste (32).