JPH0743109A - 接近樹木離隔検出装置 - Google Patents
接近樹木離隔検出装置Info
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Abstract
伐採等の保安伐採業務の効率化をはかるための接近樹木
離隔検出装置を提供する。 【構成】レーザ測距装置部1、記録部2、制御部3、ジ
ャイロ加速度計部5、タイマー部6、可視TVカメラ部
7、GPS部8、異常接近箇所アラーム発生部9を有す
る機上搭載装置をヘリコプター等航空機Aに載せ、送電
線の上空を飛行しながら送電線周辺の距離データを取得
し、そのデータを地上装置のデータ処理解析部11によ
って処理する。接近樹木離隔距離の算出、送電線架空方
向の縦断面図・横断面図の出力、送電線架空状況の温度
変化シミュレーション等送電線の管理に必要なデータ及
び帳票を人員が山野深く立入ることなく広範囲にわたっ
て短時間に得ることができる。
Description
技術に関し、特に、送電線に接近する樹木等の障害物と
の離隔距離を測定する接近樹木離隔検出装置に関する。
電線に何らかの物体が接近または接触することによって
停電事故が発生する場合がある。停電事故の社会生活に
対する影響は非常に大きいので、このような停電事故は
絶対になくさなければならない。特に、樹木は成長する
ため、送電線との離隔距離の把握、伐採処理等確実な管
理が必要である。
員が全管理区域を歩行して行っている。更に、その結果
詳細調査が必要な箇所については、当該地域に再度人員
が入り込み、基準尺、距離測定装置等を使用して詳細調
査を行っている。
数千kmを越える長距離にわたるだけでなく、送電線が
架設されている場所は道もない峻険な山間部も多い。そ
のような場所に人員が重い測定装置を携帯して進入し調
査を行うため離隔調査には、非常に多くの時間と労力を
費やしていた。
距離、鉄塔からの距離、断面図等を記入した管理表を作
成するとともに、伐採範囲、伐採予定時期等を記入した
伐採計画書を作成し、接近樹木の管理を行っているが、
調査データが手書きデータであることもあって、これら
の管理帳票の作成も手作業で作成しているのが現状であ
る。
を、人員が山野深く立入ることなく、広範囲にわたって
迅速に精度良く測定でき、管理表、伐採計画書等の必要
な帳票類を短時間に作成できるシステムが強く望まれて
いた。
の接近樹木離隔調査は、人員が送電線下を歩行するか、
または、距離測定装置を要測定箇所に搬入してを行なわ
れていた。また、管理に必要な帳票類も離隔距離測定デ
ータをもとに、手作業で作成していた。このため、保安
伐採業務には、非常に多くの時間と労力が費やされてい
た。
出装置は、測距光軸を走査する機能を有したコーナーキ
ューブ等の鏡面反射体を使用しないレーザ測距装置部
と、レーザ測距装置部から出力される距離データ、走査
光学系のスキャン角度データを記録する記録部と、レー
ザ測距装置部及び記録部を制御する制御部とを有するヘ
リコプター等航空機に搭載される機上搭載装置及び機上
搭載装置によって取得された距離データ、スキャン角度
データを処理し、送電線と接近樹木の離隔距離等送電線
管理に必要なデータ及び帳票を出力するデータ処理解析
部を有している。
空機の機軸方向を含めた互いに直交する3軸方向につい
てのヘリコプター等航空機の平行運動データ及び各軸を
中心とした回転運動データを取得するためのジャイロ加
速度計部を有している。
のレーザ測距光軸が走査される範囲以上の視野を持つT
Vカメラ部と測定基準時間を発生するタイマー部を有し
ている。
空機の飛行位置を測位するGlobal Positi
oning System(GPS)部を有している。
が出力する距離データとスキャン角度データを取り込
み、送電線と接近樹木間の距離がある設定値よりも異常
に接近している場合アラーム信号を発生する異常接近箇
所アラーム発生部を有している。
る。図で本発明の実施例は機上搭載装置Aと地上装置B
とから構成されている。まず、機上搭載装置の構成を以
下説明する。レーザ測距装置部1は測距光軸を走査する
機能を有したコーナーキューブ等の鏡面反射体を使用し
ないレーザ測距装置であり、測距による距離データ及び
測距時点の走査光学系のスキャン角度データを出力する
機能を持つ。測距及び距離・角度データ出力等のタイミ
ング制御は制御部3によって行われる。記録部2はレー
ザ測距装置部1から出力される距離データ、スキャン角
度データをハードディスク等の記録媒体に記録する。制
御部3はレーザ測距装置部1の測距タイミング制御及び
各構成ユニットが出力するデータの記録部2への取り込
みの制御を行う。電源4は各構成ユニットに電力を供給
する。ジャイロ加速度計部5はヘリコプターの姿勢デー
タ、運動データを取得する。データとしては、ヘリコプ
ターの機軸を含めた互いに直交する3軸について、軸を
中心とした回転運動データと軸方向の平行運動データを
取得し、ディジタルデータとして記録部2に出力する。
タイマー部6は測定基準時間を発生する。時刻データ
は、可視TVカメラ部7の出力する映像情報と合成して
に記録される他、レーザ測距装置部1、ジャイロ加速度
計部5、GPS部8、緊急接近箇所アラーム発生部9の
出力データの取得時間として記録部2に記録される。可
視TVカメラ部7はレーザ測距装置部1のレーザ測距光
軸が走査される範囲以上の視野を持つTVカメラで、測
定地域の可視映像を取得する。GPS部8はヘリコプタ
ー飛行位置データを出力する。異常接近箇所アラーム発
生部9は飛行中に、レーザ測距装置部1が出力する距離
データ、スキャン角度データを処理し、送電線と接近樹
木間離隔距離がある設定値より小さく異常に接近してい
る場合にアラームを発生する。同時にアラーム発生信号
を記録部2に出力する。
読み取り装置10は機上搭載装置によってデータを書き
込まれた記録媒体から記録された距離データ、スキャン
角度データ、映像データ等のデータを読み取り、データ
処理解析部11に出力する。データ処理解析部11はデ
ータ読取り装置10によって読取った機上搭載装置のデ
ータを処理し、送電線と接近樹木間の離隔距離、要伐採
箇所の断面図など接近樹木管理に必要なデータ及び帳票
を表示部7及びプリンタ部8に出力する表示部7はデー
タ処理解析部11による処理結果を表示する。プリンタ
部8はデータ処理解析部11による処理結果をプリント
アウトする。
明する。図2は、機上搭載装置をヘリコプターに搭載し
送電線下の接近樹木離隔距離を測定している状況を示し
ている。ヘリコプターは、送電線の上空または側方上空
を飛行する。レーザ測距光軸は、ヘリコプターの機軸に
垂直な面内を走査される。ヘリコプター正面から見た様
子を図3に示す。θは、スキャナによるレーザ測距光軸
の振れ角を示す。測距繰り返し周波数をfとし、走査光
学系の周波数をfs、1秒間当たりのフレーム数をNと
するとN=fs/2であり、1フレーム当たりの測距、
スキャン角度データ数Dは D=f/N となる。したがって、1フレーム内の測距点間隔αは α=θ/D の角度間隔となる。
フレーム間に進むヘリコプターの距離dは d=v/N である。これらの関係を図4に示す。
ム広がり角BD をα以上にすれば、レーザ測距光軸の走
査軌跡に沿って抜けなくレーザ光を照射することがで
き、距離情報を得ることができる。更に、距離R0 でd
〈2・R0 ・BD を満足するように、レーザビーム広が
り角BD 、ヘリコプター速度v、レーザ測距光軸の走査
速度を設定するならば、測距距離R0 以上において、走
査角度範囲とヘリコプターの飛行経路によって作られる
面内をレーザビーム広がり角BD に相当する面分解能で
距離情報を取得することができる。以上のように機上搭
載装置によって取得された距離データ及び測距時の走査
光学系のスキャン角度データによって、ヘリコプターの
飛行経路をZ軸とした極座標のかたちで送電線及び接近
樹木等の地形情報を得ることができる。
所の断面を模式的に表したものである。レーザ測距装置
部1によって取得されら距離データ及びスキャン角度デ
ータは、r及びθに相当する。図7,図8は実測した1
フレームのデータを横軸をスキャン角度、縦軸をヘリコ
プターからの距離としてプロットしたものである。図7
のデータは、鉄塔の片側4本両側合わせて8本の送電線
が架空されている箇所のデータであり、図の上方の矢印
で示した8点が送電線に対応している。図7より、最下
位の送電線位置から周辺の最寄りのプロット位置を抽出
し、その点までの距離を計算することにより、接近樹木
等の離隔距離を算出することができる。図8は、鉄塔部
分のデータである。図7と比較すると、近距離に送電線
に対応するプロットの他に多くのプロットがあることが
わかる。よって、例えば、前フレームの最下位電線の位
置を記憶しておき、その位置より近距離(図の上方)に
プロット点が8個以上あるか否かで鉄塔部分のデータを
判定することが可能である。
の接近樹木離隔距離が各フレームごとに算出できたなら
ば、その値を基準値と比較し、ランク分けを行う。例え
ば、1m以下はA、1m〜3mはB、3m〜5mはCの
ようにである。このランクデータを各フレームごとに付
加しておく。接近状況ランクAの箇所の状況を確認する
場合は、ランクデータをもとに検索し、フレームNoを
リストアップする。次に、フレームNoからそのフレー
ムでの離隔距離及び断面図を検索することができる。ま
た、鉄塔部分の識別ができるので、鉄塔に番号をつける
ことも可能である。この機能をデータ処理解析部11に
持たせておけば、あるフレームNoがそのフライトのN
番目の鉄塔からM番目のデータであることがわかり、位
置も把握することができる。
得し、データ処理解析部によって、離隔距離、断面図、
該当箇所の位置が短時間で出力されるので、人員が山野
深く進入する必要なく、効率的に保安伐採業務を遂行で
きる。
の動作を説明する。ヘリコプターは、送電線から一定距
離を一定速度で飛行しているわけではない。通常、外乱
による動揺や速度変化がある。また、周辺の地形状況に
合わせて、飛行高度を変化させる。したがって、機上装
置で取得されたデータは、ヘリコプターの動きも加味さ
れたデータとなっており、データごとに測定軸が異なっ
ているのである。例えば、図9に示すように、ヘリコプ
ターの機体が機軸を中心にしてθr傾いた場合を考え
る。実際の目標位置は、点A(θ+θ,rD )である
が、機上搭載装置で得られるデータは、点A′(θ,r
D )の位置を示すデータとなる。このようなヘリコプタ
ーの運動がデータに影響を与える状況では、ヘリコプタ
ーの運動変化に対してデータの取得時刻差が小さければ
影響を無視できるが、データ取得時刻に大きな差があれ
ば影響が大きく、データを同じ機上にプロットすること
はできない。つまり、1フレーム内での影響は無視でき
ても、数フレーム間のデータをいっしょに議論すること
はできないのである。ところが、送電線のある点から最
も近い樹木の位置は、同じフレーム内ではなく前後のフ
レーム内にある場合も考えられるため、フレームをつな
ぎ合わせできないときは、正確な接近樹木位置を把握す
ることができない場合がある。
するならば、ヘリコプターの各軸についての平行運動デ
ータ及び回転運動データが得られる。これらヘリコプタ
ーの運動データをヘリコプターの運動変化の速さを考慮
したレートで測距データ、スキャン角度データと並行し
て取得すれば、測定点の位置を補正することができる。
つまり、図9で言うならば、機体の回転角θrがわかる
ので、この値をスキャン角度データに加算することによ
って正確な目標位置がわかるのである。この補正によっ
て、フレームをつなぎ合わせ、3次元画像を作成するこ
とも可能となる。したがって、前後のフレームも含め
て、送電線のある点からの最接近位置を検出することが
できる。また、管理帳票作成に必要な送電線架設に沿っ
た縦断面図を作成できる。更には、送電線は、その温度
によってたるみ状態が異なるが、たるみ状態の理論式を
用いて、3次元画像上に温度が変化したときの電線の状
況を作成し、そのときの離隔距離を算出することができ
る。このシミュレーションは、夏場の電力需要ピーク時
の安全性を検討する上で非常に有効である。
を追加した場合の動作を説明する。可視TVカメラ部7
は、レーザ測距装置部1の測距光軸走査範囲を視野内に
収めることができる視野角を有している。そのカメラ光
軸は、例えば、機体の鉛直線方向としても良い。可視T
Vカメラ部7の映像データは、タイマー部6の発生する
測定基準時間と合成されて記録部2内にあるビデオレコ
ーダに記録される。映像データ取得時刻との一致のた
め、タイマー部6の発生する時刻データは、レーザ測距
装置部1、ジャイロ加速度計部5の出力データと同時に
記録部2に記録される。データ処理解析部11には、デ
ータ処理の結果、要調査接近箇所が検出されたならば、
そのフレームの測定時刻を出力する機能を持たせる。測
定時刻がわかれば、ビデオレコーダに映像データと合成
されて記録された時刻データと照合することによって要
調査接近箇所の映像が検索できる。その映像から、管理
情報として必要な樹種を判別できる他、伐採箇所立入り
調査時、作業者が該当箇所に到達するための有効な情報
となり、管理、伐採作業の効率化がはかれる。
明する。GPS部8の出力する飛行位置データは、ヘリ
コプターの飛行速度を考慮したレートでレーザ測距装置
部1の出力する距離データ、スキャン角度データと同時
に記録部2に記録する。例えば、飛行速度時速50km
/hは、秒速約14m/sであり、現状のGPS単独測
位の精度約100mと送電用鉄塔間隔最低約300mと
を考え合わせ、1秒程度のレートでデータを取得する。
図10に示すように、測位誤差100mとヘリコプター
の1秒間に進む距離14mを加えても、鉄塔間の中間位
置を越えない。よって、前述のように機上搭載装置によ
って取得したデータからデータ処理解析部11によって
鉄塔を抽出し、その時の飛行位置データを送電用鉄塔の
位置データベースと照合することにより、その抽出され
た鉄塔の番号がわかる。
置によって取得されたデータがどの場所のデータかわか
らない。したがって、送電線に沿って一方向にヘリコプ
ターが飛行した場合は、データ取得開始直後の鉄塔番号
とデータ処理解析部11によって抽出された鉄塔の数を
数えることによって、自動的に鉄塔番号を数えていくこ
とができるが、送電設備全体の総合的な状況観測を行う
航空巡視と同時にデータを取得する場合は、ヘリコプタ
ーは送電線に沿って飛行するだけでなく、異常らしきが
認められればその時点でホバリングを行ったり、通過点
に戻ることがあるため、抽出された鉄塔が観測後何番目
の鉄塔であるかを、自動的に数えることは困難である。
これに対し、GPS部8による位置データがあれば、前
述のように鉄塔番号がわかるので、データ処理解析部1
1によって自動的にどの位置のデータかわかる。このよ
うに、、航空巡視と並行してデータ取得できることは、
飛行回数を減らすことができ、省力化に有効である。
えた場合の動作を説明する。図11に簡単のために送電
線架空箇所の1フレーム分のデータを模式的に表した。
図の矢印で示したプロットが送電線の測定点である。ま
ず、送電線に対応する8個プロットを探し、その中から
最下位の2個のプロットを抽出する。抽出方法の一例を
以下に示す。測距距離データをある距離単位に区切り、
その範囲内のプロットの有無を検出する。つまり、0〜
r1の範囲内にプロットがあるか、次にr1〜r2の範
囲内にプロットがあるか、…のように有無を確認する。
次に、プロットが8個見つかった時点でこの動作をや
め、最後の2個のスキャン角度データと距離データを抽
出する。この2点は図11のX(θx,rx)とY(θ
y,ry)に対応する。次に、プロットX,Yを中心
に、ある設定範囲±Δθ,±Δr内のプロットの有無を
確認する。図11のX,Yを中心にした斜線内のプロッ
トの有無の確認である。この斜線内にプロットがあると
いうことは、送電線の近くに何らかの物体があるという
ことである。もしあるならば、警報信号を出力する。以
上の動作を短時間に行い、警報信号が発生したならばヘ
リコプターを警報のなった地点に戻し、ホバリングや低
速飛行をして線下の状況を詳細に観察する。時速50k
m/hの場合、秒速約14m/sであるから、当該箇所
通過後、1秒以内に警報が発生すれば充分である。
視員は、アラームが発生した時だけ接近樹木の状況を観
察すれば良く、通常、接近樹木以外の送電設備の監視に
専念できる。ただし、本動作例では、鉄塔部分について
は、その区別を行っていないので鉄塔を通過する度にア
ラームが発生する可能性がある。よって、鉄塔通過時の
警報信号は、巡視員が無視することになる。
装置をヘリコプターに搭載し、送電線上空を飛行しなが
らデータを取得した後、地上装置によって短時間に離隔
距離の算出、管理に必要な帳票及び断面図を出力できる
ので、離隔調査のために人員が山野深く進入する必要が
なく、また、広範囲の接近樹木状況を効率よく取り扱う
ことができる。これにより、保安伐採業務の効率化がは
かれる。
よって、ヘリコプター等航空機の運動による誤差の補正
ができ、送電線下の状況を3次元画像化可能なので、前
後のフレームデータを含めて離隔距離を算出できる。
上できる他、送電線に沿った縦断面図の出力も可能とな
る。更には、温度変化による送電線架空状況変化のシミ
ュレーションが可能になるので、保安伐採業務の信頼性
向上と効率化がはかれる。
することによって、レーザ測距装置部のデータと時間的
に対応した映像データを検索できるので、映像データに
よる樹木の種類が判別できる他、要調査箇所の送電線下
の詳細な地形情報が得られ立入り作業の効率化がはかれ
る。これにより、保安伐採業務の効率化がはかれる。
塔部分のデータに対応したヘリコプターの位置データを
取得できるので、鉄塔位置データベースと照合すること
により鉄塔番号が自動処理によって把握できる。これに
よって、搭乗員の作業負荷を増やすことなく、航空巡視
と同時にデータを取得できる。また、接近樹木データ取
得のためのフライトを行う必要がなくなるので、保安伐
採業務の効率化がはかれる。
ることにより、ヘリコプターに搭乗した巡視員は、アラ
ーム発生時のみ、接近樹木状況を詳細に観測すればよ
く、常時、接近樹木以外の送電設備の監視に専念でき
る。これにより、保安伐採業務を信頼性を向上できる。
ック図。
図。
明図。
説明図。
Claims (5)
- 【請求項1】 測距光軸を走査する機能を有したレーザ
測距装置部と、前記レーザ測距装置部から出力される距
離データ、及び走査光学系のスキャン角度データを記録
する記録部と、前記レーザ測距装置部及び前記記録部を
制御する制御部と、前記記録部によって記録された距離
データ、スキャン角度データを処理し、送電線と前記送
電線に接近する障害物間の遠隔距離データを出力するデ
ータ処理解析部とを有し、前記レーザ測距装置、記録
部、制御部を航空機に搭載したことを特徴とする送電線
接近樹木離隔検出装置。 - 【請求項2】 前記航空機の機軸方向を含め互いに直交
する3軸方向についての前記航空機の平行運動データ及
び前記3軸を中心とした回転運動データを取得するため
のジャイロ加速度計部を有することを特徴とする請求項
1の接近樹木離隔検出装置。 - 【請求項3】 前記レーザ測距装置部のレーザ測距光軸
が走査される範囲以上の視野を持つ可視TVカメラ部と
測定基準時間を発生するタイマー部とを有することを特
徴とする請求項1の接近樹木離隔距離測定装置。 - 【請求項4】 前記航空機の飛行位置を測位するGlo
bal Positioning System(GP
S)部を有することを特徴とする請求項1の接近樹木離
隔検出装置。 - 【請求項5】 前記レーザ測距装置部が出力する前記距
離データと前記スキャン角度データを取り込み、送電線
と障害物間の距離がある設定値よりも接近している場合
アラーム信号を発生する異常接近箇所アラーム発生部を
有することを特徴とする請求項1の接近樹木離隔検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19218893A JP3179254B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 接近樹木離隔検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19218893A JP3179254B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 接近樹木離隔検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743109A true JPH0743109A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3179254B2 JP3179254B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=16287147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19218893A Expired - Fee Related JP3179254B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 接近樹木離隔検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3179254B2 (ja) |
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