CN103824340B - 无人机输电线路智能巡检系统及巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机输电线路智能巡检系统及巡检方法,包括:巡检任务规划系统、调度系统、监控系统、巡检结果处理平台以及移动子站;巡检任务规划系统分别与巡检结果处理平台和调度系统通信,巡检结果处理平台和调度系统分别与监控系统通信,监控系统与移动子站以一对多的方式连接通信;本发明有益效果:可对通过调度终端接入到调度平台的巡检无人机、巡检设备和巡检人员等要素进行有效调度实现无人机巡检资源的配有配置,提高人员和设备的使用率,降低巡检设备的空载率和闲置率;通过对无人机巡检的状态信息的集中监控,使无人机巡检调度人员能够对全局的无人机巡检进行有效掌握,延长无人机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于电力系统的运行检修领域,涉及无人机输电线路巡检领域,尤其是一种无人机输电线路智能巡检系统及巡检方法。
背景技术
无人机巡线在输电线路巡检中发挥着越来越重要的作用,可大大减轻电力服务人员的工作负荷,减少可能发生的人员危险的机率,降低电力设备的维护成本,提高电网的安全性和可靠性。
目前在用无人机对输电线路进行智能巡检的时候存在如下诸多问题:
1.不同的巡检任务对应不同的巡检输电线路、巡检目的,配备的巡检设备和巡检机型也不相同,巡检涉及到设备繁杂,零散,极易忘带和丢失,巡检过程中缺少配件等情况频频发生,严重影响了巡检的效率。
2.在巡检资源有限的情况下,特别是在巡检任务繁多、巡检任务间约束关系强,需要合理的调度巡检的资源和设备。现有的任务调度方法多是针对人员调度和地域调度,调度地理区域小,调度设备相对单一,巡检空载的问题突出。现在还缺少专门的针对无人机线路巡检的调度系统,其他行业的调度方法直接应用到无人机线路巡检的调度系统中,其效果并非理想,尚有许多问题需要解决。
3.采用无人机进行输电线路巡检具有一定危险性,尤其是在山区、高原等自然环境恶劣、气候多变的地区进行输电线路巡检,目前,国内针对无人机巡检进行监控的系统很少,所提出的各种方法,大多处于试验阶段,并且都是针对单个无人机进行监控,而没有针对多个巡检的无人机进行集中监控,无法实现通过现代化的技术手段和管理方法对无人机巡检进行集中监控。
4.现有的无人机监控的对象多为无人机巡检的图像数据,对无人机巡检的状态信息、吊舱信息和气象信息的监控较少,对于巡检结果数据处理的信息化和自动化程度较低。
5.目前并没有实现将无人机巡检图像与巡检的输电线路信息的进行有效地关联,因此,不能基于输电线路信息对巡检图像进行检索,无法对巡检图像进行有效管理,使得巡检结果管理和处理混乱,影响巡检缺陷的判断和消缺的效率。
6.对无人机巡检结果数据不能进行有效的缺陷诊断和缺陷标识处理。现有的巡检缺陷标识方法,通过添加图层的方式将缺陷位置编码到图像文件中,数据处理复杂性高,数据处理和存储的数据量较大,缺陷标识的速度和效率较低。标识后的缺陷图像,如果没有保存图像副本,极易丢失巡检的原始图像,造成无可挽回的损失。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足,提供一种无人机输电线路智能巡检系统及巡检方法,考虑巡检现场状态信息、设备信息和人员信息等要素,对巡检的设备、人员、时间和线路进行调度,同时通过远程集中监控和本地监控相结合的方式,对接入的一个以上的巡线无人机的巡检状态和巡检结果等信息进行集中监控,增强无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度,提高无人机巡检的效率,在有限的资源条件下,尽可能完成更多的巡检任务,改善无人机巡检的可靠性和安全性,降低无人机巡检成本。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
一种无人机输电线路智能巡检系统,包括:巡检任务规划系统、调度系统、监控系统、巡检结果处理平台以及移动子站;巡检任务规划系统分别与巡检结果处理平台和调度系统通信,巡检结果处理平台和调度系统分别与监控系统通信,监控系统与移动子站以一对多的方式连接通信。
所述移动子站:用于飞行任务的规划和下发,对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控,对巡检图像数据进行预处理,以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断。
所述巡检任务规划系统:用于制定计划任务,并将任务列表发送至调度系统。
所述调度系统:用于接收巡检任务规划系统的任务列表,根据无人机巡检设备的状态信息,实现对无人机巡检要素的分配和巡检任务的调度,使无人机巡检设备、人员、线路和巡检时间得到优化配置。
所述监控系统:用于监控移动子站的状态信息,对无人机巡检结果数据进行处理。
所述巡检结果处理平台:对巡检结果数据进行处理,通过巡检结果数据检索相应的巡检图像,实现巡检图像的匹配;对巡检结果数据进行缺陷诊断和缺陷标识,对缺陷诊断出的缺陷进行编辑管理,并能够手工对巡检缺陷进行标识和编辑。
所述调度系统包括:调度平台和调度终端,所述调度平台与调度终端之间实现一对多通信。
所述调度平台,包括调度服务器、第一人机交互模块、RFID读写器、第一身份证读取器、第一短信收发模块。
所述调度服务器,用于对无人机巡检设备、人员、输电线路和巡检任务进行管理和调度,实时读取巡检现场的气象、飞行状态、设备、人员信息,并依据巡检现场状态和巡检资源对任务调度方案进行调整,进行任务调度。
所述RFID读写器,用于对RFID设备标签信息进行读写,通过RFID电子标签进行设备信息的读取、写入和编辑。
所述第一身份证读取器,用于读取身份证信息。
所述第一短信收发模块,用于短信的收发。
所述第一人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到调度服务器,并展示出来。
所述调度服务器包括数据处理模块、数据存储模块、任务评估模块、任务调度模块、任务管理模块、设备管理模块、人员管理模块、线路管理模块、第一GIS模块、气象监测模块和第一通信模块。
所述数据处理模块,用于完成外部指令数据的解析和处理,根据任务调度方案,下发调度指令,与调度终端进行调度交互,并对服务器数据的逻辑计算和处理;数据处理模块,还内置有对任务调度方案进行审核的任务审核模块,并根据任务审核的结果,进行调度任务下发执行,或者重新调度。
所述数据存储模块,用于实现调度数据及其辅助数据的存储。
所述任务评估模块,用于根据设置任务评估参数对巡检任务信息进行评估,给出巡检任务的工作量、任务优先级、所需设备,所需人员和任务间约束关系。
所述任务调度模块,用于根据输入的任务工作量、资源列表、任务优先级列表和任务间约束关系要素,对巡检任务进行调度,给出巡检任务的任务执行序列、设备列表、人员列表、巡检线路和任务执行时间信息,完成巡检任务的人员、设备和时间信息的调度,将调度结果输出。
所述任务管理模块,用于对巡检的任务信息进行导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作,并对巡检任务信息的导入格式进行校验,确保导入和导出的巡检任务信息的格式正确。
所述设备管理模块,用于对巡检设备信息进行查询、注册、维护、删除、导入、导出操作。
所述人员管理模块,用于对巡检人员的基本信息、巡检记录和巡检资质进行管理和评估。
所述线路管理模块,具有对巡检线路信息进行查询、维护、删除和导入导出的功能,实现相应输电线路信息在GIS地图上展示、浏览、编辑和删除,用于将输电线路信息导入和导出,还用于与调度终端中的线路数据的同步和共享。
所述第一GIS模块,用于巡检现场和无人机GPS定位信息的展示和管理,以及输电线路信息的展示和管理。
所述气象监测模块,用于对调度终端的气象环境信息进行监测和展示,对监测到的气象信息进行查询、浏览、导入和导出操作,提供气象环境信息给任务调度模块,为任务调度提供气象信息依据。
所述第一通信模块,用于调度平台与调度终端之间的数据通信,实现调度指令和任务信息的下发和同步,进行调度信息的交互。
所述任务调度模块,包括调度方法管理单元、自动调度单元、手动调度单元、调度输入单元、调度输出单元、调度信息管理单元;调度方法管理单元选择调度方法,确定自动调度或者手工调度的调度方式,或者添加新的调度方法,并对调度方法进行注册、删除、修改和查询管理;自动调度单元,用于依据配置的自动调度方法,完成巡检任务的自动调度,给出巡检任务的自动调度结果,或者对手动调度的结果进行校验,确保手工调度的任务调度方案是可行;手动调度单元,用于根据任务评估出任务信息和调度参考信息,手工进行调度,制定的任务调度方案,并对任务调度方案进行自动校验,确保任务调度方案的可行性,或者用于对自动调度的任务调度结果进行手工调整,通过自动调度单元对手动调度结果进行校验;调度输入单元,用于完成任务调度数据的导入、管理和展示,还用于将调度终端监测到的无人机飞行状态信息和气象信息接入,为任务调度提供信息依据;调度输出单元用于调度结果数据的存储、导出和展示,对不同调度方法给出的调度结果进行对比,与调度终端进行信息交互,下发调度指令,将调度任务数据发送到调度终端上,完成任务调度;调度信息管理单元,用于对调度指令、调度信息和调度响应信息进行记录和存储,并进行增加、删除、编辑、查询和浏览管理。
所述任务管理模块,包括任务信息导入单元、任务信息导出单元和任务信息维护单元;其中,任务信息导入单元,用于巡检任务信息的导入;任务信息导出单元,用于巡检任务信息的导出;任务信息维护单元,用于实现对巡检任务信息的查询、浏览、编辑和删除操作。
所述调度终端,包括主控板、第二人机交互模块、第一GPS模块、气象监测仪、RFID扫描仪、第二身份证读取器和第二短信收发模块。
所述主控板,用于响应调度平台的调度指令,根据调度指令同步相应调度任务信息,执行调度任务,并对巡检任务中的无人机飞行状态和巡检现场环境进行监测。
所述第二人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到主控板,并展示出来。
所述第一GPS模块,用于接收并解析GPS定位信息,完成调度终端的GPS定位。
所述气象监测仪,用于实时监测巡检现场的气象监测环境信息。
所述RFID扫描仪,用于实时读取巡检现场的RFID设备标签信息,并上传到调度平台。
所述第二身份证读取器,用于读取身份证信息,并展示对应人员信息。
所述第二短信收发模块,用于短信的收发。
所述主控板,包含调度响应模块、任务同步模块、第二通信模块、设备监控模块、人员管理模块、数据存储模块、第二GIS模块、气象监测模块、飞行监测模块。
所述调度响应模块,与调度平台进行信息交互,响应调度平台的调度指令和调度信息,对调度指令、调度信息和调度响应信息进行记录、存储、查询、浏览和删除。
所述任务同步模块,用于同步调度平台中调度到对应地面监控站的调度任务信息,还用与根据任务设备清单对巡检任务设备信息进行监控,并在设备缺失时发出设备缺失告警;实现同步调度任务的人员信息,并对巡检人员信息进行查询、浏览、编辑和权限控制操作。
所述第二通信模块,用于实现与调度平台的之间的数据交互和通信,进行调度指令和调度信息的响应,并通过图传链路和数传链路实现与无人机的信息交互。
所述设备监控模块,用于对巡检现场的设备信息通RFID技术进行实时的监控,实时读取设备信息;实现对巡检设备的监控,并根据巡检设备列表,对设备进行比对和监控,如果出现设备缺失,给出告警;还用于对巡检设备信息进行浏览、查询、状态维护、属性编辑和删除操作。
所述人员管理模块,用于巡检的人员信息进行维护管理,对巡检人员操作权限进行管理。
所述数据存储模块,用于存储调度和监测数数据,并提供数据的增删改查功能。
所述第二GIS模块,用于展示输电线路和杆塔信息,并对相应的输电线路信息提供相应的属性编辑、标色、导入、导出和展示操作。
所述气象监测模块,用于实时读取巡检现场气象环境信息,并通过通信模块将现场的气象信息实时上传到调度平台,为任务调度提供气象信息依据;
所述飞行监测模块,用于实时读取地面监控站和无人机的实时状态信息,并将其转发到调度平台。
所述第二通信模块,包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元、图传单元和辅助通信单元,无线通信单元,用于实现与调度平台的远程信息交互和通信;有线通信单元,用于实现与调度平台之间大数据量的信息交互和同步;数传单元,与无人机通过数传通信链路相连接,用于与上述无人机进行交互,实时读取无人机的飞行状态信息;图传单元,用于无人机巡检图像信息传输;辅助通信单元,用于实时对无人机巡检的状态信息进行检测。
所述第二GIS模块,包括线路接口单元、线路信息管理单元和导入导出单元,线路接口单元,用于导入任务信息中的输电线路信息;线路信息管理单元,用于实现对输电线路数据的增删改查操作;导入导出单元,用于实现输电线路数据的导入和导出操作。
所述监控系统包括:
第三人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理,并将相应的处理结果展示出来。
巡检任务规划模块,用于对无人机巡检的输电线路进行任务划分,根据巡检设备的可靠性、人员的巡检记录、巡检地理环境、气象环境的影响因素,确定各巡检机组巡检的输电线路段、巡检所需设备以及巡检的机组人员,明确巡检的计划时间,并对规划出的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核以及巡检任务通知和下发操作,完成巡检任务的规划。
巡检任务监控模块,用于监控无人机巡检现场的气象环境信息、无人机飞行状态信息、移动子站状态信息、GPS位置信息、吊舱控制信息实时状态信息和电力环境信息,并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境。
巡检结果管理模块,用于无人机巡检结果数据的管理,其与通信模块和数据存储模块相连接,实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理,完成对巡检结果数据的管理。
巡检报告管理模块,用于生成无人机巡检任务的巡检任务报告,描述相应巡检任务的输电线路、设备、人员、时间、飞行任务报告和飞行日志信息以及发现的缺陷信息,并对巡检报告进行浏览、编辑、删除和审核操作,完成对巡检报告的管理。
缺陷消缺模块,用于对巡检报告中给出的巡检缺陷信息进行处理,通过巡检出的输电线路缺陷触发缺陷消缺流程,进行缺陷消缺任务的发布、分配、通知、消缺和消缺确认操作,完成无人机巡检所发现的巡检缺陷的消缺操作。
第三GIS模块,用于导入和导出输电线路信息,在GIS模块中展示输电线路信息,并提供输电线路的区间划分、框选操作,并能够用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息,还能够在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息。
第三通信模块,用于读取移动子站实时状态信息,响应人机交互模块的远程指令,实现巡检任务信息到移动子站下发,实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息,完成监控系统与移动子站之间信息的交互和通信。
输电线路管理模块,用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作,完成对输电线路信息的管理。
巡检人员管理模块,用于对巡检机组人员和巡检任务管理人员通过身份证信息进行人员基本信息的查询、维护、注册和删除管理,通过身份证读卡器实现人员信息的自动查询和展示,并对巡检机组人员的巡检记录信息进行查询、浏览、编辑和删除操作,完成巡检人员信息的管理。
巡检设备管理模块,用于对巡检的设备信息进行管理,实现设备信息的导入、导出、查询、浏览、注册、维护和删除操作,以及对巡检设备状态信息的维护,包括空闲、巡检使用、维护或者保养状态,实现对巡检设备的有效管理和使用。
第一数据存储模块,用于通过数据库和文件方式完成系统数据的存储,通过数据存储模块完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储,其中巡检的视屏数据通过文件存储,存储的文件路径存储到数据库。
所述巡检任务规划模块包括巡检任务规划单元、巡检任务管理单元和巡检任务信息同步单元;巡检任务规划单元与巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、第三GIS模块和输电线路管理模块相连接,用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划,确定巡检要素;巡检任务管理单元与巡检任务规划单元相连接,用于对已规划好的巡检任务进行管理;巡检任务信息同步单元与巡检任务管理单元相连接,用于同步选定的无人机巡检任务信息到相应的移动子站。
所述巡检任务监控模块,包括移动子站监控单元、飞行状态监控单元、吊舱监控单元和气象环境监测单元,其中移动子站监控单元,用于对移动子站的GPS信息进行监控,并在GIS地图记录移动子站的运动轨迹,并对历史运行轨迹进行记录;所述飞行状态监控单元,用于对无人机的飞行GPS坐标、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流、电池电量的状态信息进行监控;所述吊舱监控单元,用于对无人机飞行吊舱的角度、拍摄时间、拍摄GPS位置信息进行监控;所述气象环境监测单元,用于展示温度、湿度、风速、空气密度和海拔信息的气象环境信息。
所述移动子站包括:
第四人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理,并将相应的处理结果展示出来,实现系统数据的输入和输出,完成人与系统的交互。
所述巡检任务同步模块,用于同步监控系统中的巡检任务信息到本地,对同步到本地的巡检任务进行查询、状态维护和当前巡检任务设定操作,完成巡检任务信息的同步和管理。
吊舱控制模块,用于实现对无人机飞行平台上吊舱的监测和控制,实时读取包括但不限于吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值吊舱信息,还能够根据外部指令,下发控制指令,控制吊舱的角度,执行拍摄和停止拍摄动作,完成对无人机飞行平台上的吊舱监控。
第四GIS模块,用于对巡检任务的输电线路信息进行导入、导出和展示功能,并提供GIS地图的框选、GPS位置定位操作,提供GIS地图上的GPS位置点的标定操作功能。
飞控模块,用于对无人机飞行平台的状态信息进行监测和控制,实时读取无人机飞行平台的GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量信息,并根据外部指令,下发命令到无人机飞行平台,对无人机飞行平台进行控制。
飞行任务规划模块,用于根据无人机巡检的输电线路信息、地理环境信息、气象环境信息,在GIS地图上规划出无人机巡检的起降点、悬停点、航迹点,以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距,生成相应的飞行航路,并对无人机飞行任务信息进行查询、浏览和删除、导入和导出操作,完成飞行任务的管理和规划。
所述缺陷预诊断模块,用于对图像进行编辑和拼接处理,将具有潜在缺陷可能性的图片筛选出来,在图像信息中标识缺陷信息和缺陷位置信息,并对相应的缺陷信息进行标识、修改、删除、查询和浏览操作,完成巡检结果的缺陷诊断和管理。
图像预处理模块,用于对巡检的图像信息进行预处理和管理,对相应的缺陷信息进行浏览、编辑、筛选和预处理操作,将拍摄图像中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉,对图进行去噪处理,调整图像的清晰度和对比度处理,实现图像信息的预处理。
所述气象监测模块,对无人机巡检现场的气象信息进行实时监测,通过匹配接口与飞行任务监控模块相连接,将监测气象信息发送到监控系统。
飞行任务监控模块,用于对飞行状态信息、巡检现场气象信息、GPS位置信息进行监控,在人机交互模块中展示出来;还能够将相应的飞行任务监控信息通过通信模块发送到监控系统。
第二数据存储模块,用于系统数据的存储,通过数据完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储,其中巡检的视屏数据通过文件存储,存储的文件路径存储到数据库。
所述第二GPS模块,用于移动子站的GPS定位,其与飞行任务监控模块通过串口相连接,将移动子站的GPS信息发送到监控系统。
第四通信模块,用于实现与监控系统之间的数据的交互,从监控系统中同步巡检任务信息,并将巡检数据和巡检监控数据上送到监控系统;还能够通过数传模块和图传模块,读取无人机飞行平台的无人机状态信息和巡检的视频信息。
所述巡检任务同步模块,包括巡检任务信息同步单元、巡检任务查询单元和当前巡检任务设定单元,巡检任务信息同步单元用于巡检任务信息的同步;巡检任务查询单元,查询移动子站上的巡检任务信息;当前巡检任务设定单元,用于设定当前默认的巡检任务。
所述飞行任务规划模块,包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元;其中飞行规划单元,规划出巡检无人机的起降点、悬停点、航迹点,以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距;飞行任务信息管理单元,用于查询、浏览和删除飞信任务信息;飞行任务导入导出单元导入、导出相应的飞行任务文件。
所述巡检结果处理平台包括图像匹配管理模块和缺陷管理模块。
所述图像匹配管理模块,用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行匹配和编辑管理操作。
所述缺陷管理模块,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理。
所述巡检结果处理平台,还包括第五人机交互模块,所述第五人机交互模块与巡检图像管理模块通信,所述巡检图像管理模块分别与图像匹配管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信,所述图像匹配管理模块与输电线路管理模块和第五GIS模块通信,所述数据处理模块分别与图像匹配管理模块、数据存储模块、第五通信模块和缺陷管理模块通信,所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信。
所述第五人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块,通过音频、视频和图像方式展示出来。
所述巡检图像管理模块,用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作,并能够导入或者导出相应的图像文件;还用于图像的查询和检索,根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置,运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息,还能够查看检索出图像的缩率图,并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作。
所述输电线路管理模块,用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作,其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组信息。
所述第五GIS模块,用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息,以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示。
所述数据处理模块,包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元,所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信;所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理,将相应处理结果发送到人机交互模块展示,并用于实现与地面监控站的系统时钟同步,读取地面监控站和无人机的状态信息;其中,外部识别单元,用于解析和响应外部指令,进行相应处理,并将处理结果发送到人机交互模块进行展示;时钟同步单元,用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟,保持时钟同步;状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息,并能够读取和导入无人机巡检的结果数据。
所述数据存储单元,用于系统数据的存储,并提供系统数据的增删改查管理,所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据;通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识,确保每个图像对应唯一的ID号;还用于图像和缺陷信息的检索。
所述缺陷标识模块,用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷,并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述;所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述,所述缺陷位置是图元的位置信息,图像颜色默认为红色,允许进行配置。
所述缺陷管理模块,包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理;其中缺陷诊断单元,用于对巡检结果进行自动缺陷诊断,标示缺陷位置信息,给出缺陷描述信息;缺陷编辑单元,用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑,并将缺陷信息存储到数据库中;缺陷查询单元,用于查询已有的巡检缺陷,并展示查询到的缺陷。
所述缺陷播放模块,用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息,通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。
所述图像匹配管理模块,包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元,所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信,所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元,所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元;所述图像匹配管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理。
其中,GPS定位单元,用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息;图像与输电线路信息匹配单元,根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息,确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段,便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索;图像与GIS信息关联单元,用于将巡检图像和从GIS模块中读取的GIS信息进行关联,使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷;图像属性编辑单元,用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息属性信息进行编辑。
一种无人机输电线路智能巡检系统的集中调度方法,包括如下步骤:
1)任务导入:在调度平台中,进行任务信息的导入,导入需要调度的任务列表以及相应的任务信息。
2)任务评估:在调度平台中,根据导入的任务信息,设定任务评估的评估参数,调整任务评估参数权重;对任务调度信息进行评估,确定任务的优先级及任务的工作量,以及所需巡检任务设备和人员,为任务调度提供相应的依据。
3)任务调度:在调度平台中,根据任务工作量和任务紧急程度以及所需设备能否满足任务要求,完成任务自动调度,给出任务的自动调度方案;在此基础上,在已有的任务调度方案的基础上,手工对调度方案进行调整,调整调度人员、无人机、检测终端、车辆,以及调度的任务执行时间信息;调度完成后,由巡检任务管理人员对任务调度方案进行审核。
4)调度任务审核:在调度平台中对任务调度状态的任务调度方案进行审核,审核通过则将任务同步到调度终端,进入任务执行状态;审核不通过,需要对任务调度方案进行调整,则进入任务调度状态,进行调度任务方案的调整;审核不通过,需要重新的调度则需要进入任务评估状态,重新设置评估参数,进行任务调度。
5)任务执行:调度平台将相应的调度任务方案中的调度指令下发到对应的调度终端,调度终端解析并响应相应的调度指令;调度平台同步巡检任务信息到调度终端,按照调度任务要求执行无人机线路巡检任务。
6)任务完成:调度终端在执行完成相应的巡检任务后,将巡检任务执行信息发送到调度平台;调度终端将任务完成后的设备和人员并入巡检资源库中,用于下次任务调度。
7)任务关闭:调度平台根据调度任务执行信息,生成巡检任务报告,并将巡检任务关闭。
一种无人机输电线路智能巡检系统的集中监控方法,具体的流程如下:
第一步,巡检任务分配,根据巡检的输电线路的信息和监控到的移动子站的状态信息,进行巡检任务分配,确定各个巡检任务对应的输电线路段、巡检时间、巡检类型和巡检目的信息,并对各个巡检任务进行巡检人员和设备的配置;该阶段对移动子站的状态信息的监控主要是对移动子站的GPS位置信息以及移动子站设备的完整度、机组成员的全员程度等进行监控,便于对相应的巡检任务进行分配。
第二步,巡检任务执行,将相应巡检任务信息进行审核,审核通过后将巡检任务信息下发对应的移动子站,执行相应的巡检任务;在巡检任务执行阶段,通过无线通信方式对巡检任务执行状况进行监控,对移动子站的设备状态、GPS位置信息、以及移动子站现场的气象环境信息进行监控。
第三步,飞行任务新建,移动子站根据下发的巡检任务信息,对巡检任务对应的飞行任务进行规划,确定该巡检任务完成所需飞行任务,一个飞行任务对应飞机的一次起降飞行巡检;新建飞行任务,应确定飞行任务的对应的巡检杆塔和输电线路段,以及飞行任务对应的监测设备,规划出相应的飞行航路,如果已有飞行航路,则直接导入。
第四步,飞行任务执行,移动子站将要执行的飞行任务中飞行航路信息发送飞控模块中,启动无人机,进行飞行巡检;在巡检过程中对飞行任务进行监控,主要是对飞行状态、吊舱状态、飞行航迹和气象信息进行监控。
第五步,飞行任务完成,将相应的巡检结果数据导入到移动子站中,对巡检的图像信息进行预处理,结合飞行过程信息,生成飞行报告,并将飞行报告、飞行结果数据、飞行过程数据、飞行监控数据发送到监控系统中去,飞行监控数据实时传入监控系统。
第六步,巡检任务完成,监控系统对巡检的结果数据,主要巡检的图像信息进行巡检缺陷诊断,确定出巡检缺陷;并对飞行报告中初步给出的缺陷核实和诊断;对巡检任务进行完成度检查,确保巡检任务完成度为100%。
第七步,巡检结果处理。
第八步,巡检任务关闭,集中管理子系统根据巡检过程信息、结果信息和缺陷信息,生成相应的巡检报告,给出巡检过程描述和巡检结果描述;将相应的巡检报告中巡检缺陷进行缺陷消缺,并将缺陷消缺结果反映到巡检报告中。
所述巡检结果处理流程如下所示:
第一步,图像预处理,对巡检结果中拍摄的图像副本信息进行预处理,将拍摄图片中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉,对图片进行去噪处理,调整图片的清晰度和对比度。
第二步,缺陷诊断,根据缺陷专家库给出的缺陷样本进行诊断,确认图像中的信息是否为缺陷,在图片上添加缺陷图层,在新的图像图层上,通过方形或者圆形以及文字说明标识出缺陷,并将诊断结果保存数据库。
第三步,缺陷手动处理,对保存到数据库中的缺陷信息,进行人工确认,确认诊断出的是否为缺陷,对缺陷进行重新标识、删除缺陷、修改缺陷以及浏览相应缺陷;通过图像管理,浏览原始图像信息,并对人工发现的缺陷进行标识。
一种无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,巡检图像的匹配过程包括如下步骤:
(1)巡检结果数据的导入:通过无线通信或者SD卡的方式将巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志导入到所述无人机巡检图像检索系统中。
(2)巡检图像GPS位置匹配:根据巡检的图像及数据确定巡检图像拍摄时的GPS位置。
(3)输电线路信息匹配:根据步骤(2)中确定的图像拍摄时的GPS位置以及飞控监测数据确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段。
(4)巡检图像与GIS信息关联:根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联,确定巡检图像拍摄区域的信息,实现通过GIS信息查询相应的巡检图像及其属性信息。
(5)图像属性信息确认:如果是通过参考GPS位置确定的输电线路设备的,提示用户通过手工方式进行确认是否为拍摄的杆塔或者杆塔段,确认后,如果不需要调整和修改相应的属性信息的进入步骤(6);需要调整和修改的,则对拍摄图片对应的杆塔和杆塔段进行手工调整和修改后,进入步骤(4),并将相应图像信息标识为确认完成。
(6)图像匹配完成,可以根据巡检图像拍摄区域的GIS信息和输电线路信息进行相应图像信息检索。
一种如权利要求1所述的无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,对巡检结果数据进行缺陷诊断和标识过程包括如下步骤:
步骤1):无人机将巡检结果传输给地面监控站,地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台。
步骤2)巡检图像GPS位置匹配:根据巡检的图像及数据确定巡检图像拍摄时的GPS位置。
步骤3)输电线路信息匹配:根据步骤2)中确定的图像拍摄时的GPS位置以及飞控监测数据确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段。
步骤4):缺陷诊断,对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断。
步骤5):缺陷标识,通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识,确定缺陷的位置;所有的坐标位置点,均是以图像像素为单位;在巡检图片中展示时,通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷,不对巡检图像进行编辑,确保巡检原始图像的完整性。
步骤6):缺陷确认,对步骤5)缺陷标识出的缺陷进行确定,如果不是缺陷,则将该缺陷图片标识为非缺陷;如果是缺陷,对相应缺陷图片进行标识;需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改,则对巡检缺陷信息进行调整和修改后,进入步骤4);不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤7)。
步骤7):缺陷上传,完成缺陷的标识和确认后,将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后,上传到后台,结束巡检结果数据的处理。
所述步骤1)的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志。
所述步骤4)的具体步骤为:
首先,对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别,删除清晰度不够和选景不够准确的图像,对诊断图像进行拼接和编辑。
其次,将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析,分析出输电线路缺陷,确定巡检图片中的缺陷图片。
最终,根据与专家库对比时的相似度默认为95%、90%、85%,确定不同的缺陷确定等级:高、中、低。
所述步骤5)的缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。
所述确定巡检图像拍摄时的GPS位置的方法为:
(1)读取巡检图像的拍摄时间Photo_T。
(2)读取无人机飞行的GPS位置信息和GPS位置对应的时间,记为:<GPS,GPS_T>,其中,GPS的值包含了经度值和纬度值。
(3)根据巡检图像的拍摄时间Photo_T,到无人机GPS获取时间GPS_T中进行检索合格比对,在时间检索范围为Photo_T±1秒的范围内,获取最接近的时间;如果获取不到最为接近时间,则扩大时间检索范围为Photo_T±2秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±4秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±10秒,确定最接近时间GPS_T1;还是无法检索到的,查询到最接近的时间为参考时间GPS_T2,根据参考时间GPS_T2获取的GPS位置为参考GPS值。
(4)通过确定的GPS读取时间GPS_T1,确定巡检图像拍摄的photo_GPS1(photo_gps_x,photo_gps_y)位置;根据参考时间GPS_T2,确定巡检图像的参考photo_GPS2位置。
所述确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段的方法为:
(1)根据确定的巡检图像拍摄的photo_GPS1位置或者参考photo_GPS2位置,到数据存储模块中的飞行监测数据中,根据拍摄photo_GPS1位置查询巡检的水平线距L和拍摄水平视角A。
(2)计算杆塔GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置,以及对应的水平线距L和拍摄视角A,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1(line_gps_x,line_gps_y);具体计算算法如下:
(a)计算偏移距离tower_L:tower_L=L/sinA。
(b)计算偏移方向,从数据存储模块中的无人机飞行状态信息中,读取无人机的飞行航向,并根据飞行航线和拍摄视角,计算出偏移视角线与正北方向的偏移角度C。
(c)计算图像拍摄的输电线路设备的GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置(photo_gps_x,photo_gps_y)、偏移距离tower_L和偏移角度C,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1(line_gps_x,line_gps_y)。
line_gps_x=photo_gps_x+tower_L*sinc;
line_gps_y=photo_gps_y+tower_L*cosc;
(3)匹配巡检图像的输电线路杆塔或者杆塔段;具体方法为:
(a)根据计算出的巡检图像中拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1,到输电线路信息数据库中查询对应的GPS位置最为接近的输电线路杆塔tower0。
(b)将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较,如果两个位置的偏差在默认偏差值w以内,则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0,进入步骤(c);否则,认为是输电线路杆塔段,进入步骤(d)。
(c)查找相应杆塔信息中的杆塔标号,在图像文件属性信息的主题中写入对应的杆塔编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h)。
(d)查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔,后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔。
(e)根据杆塔的tower0,和前序的杆塔pre_tower,确定该GPS值是否在(pre_tower,tower0)的杆塔段中,如果在图像文件属性信息主题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h);否则,查找后序杆塔post_tower,确定杆塔tower0是否在(tower0,post_tower)杆塔段中,如果在图像文件属性信息主题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h),否则进入步骤(f)。
(f)判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号大于等于2的进入步骤(g),否则,将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔,进入步骤(e)。
(g)确定杆塔段为(pre_tower,post_tower),查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号,在图像文件属性信息主题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h)。
(h)确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段,结束计算。
(4)巡检图像关联输电线路信息;根据巡检图像以及巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段,关联相应的输电线路信息,便于通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息。
本发明的有益效果:
1.依据本发明,可对通过调度终端接入到调度平台的巡检无人机、巡检设备和巡检人员等要素进行有效调度实现无人机巡检资源的配有配置,提高人员和设备的使用率,降低巡检设备的空载率和闲置率。
2.依据本发明,通过RFID技术对巡检设备进行全生命周期管理,可对巡检设备的全生命周期使用状态进行维护,尤其电池类的设备,提高设备的维护效果,延长设备的使用寿命;同时通过RFID技术有效对巡检设备进行监管,降低设备的丢失率,降低巡检的成本。
3.依据本发明,通过身份证读取器对人员信息进行维护,有效提高人员维护效率和信息的准确度,降低人员维护成本,尤其是人员信息失误,造成的成本。
4.依据本发明,可以实现对接入的无人机巡检的有效集中监控,并可对接入的无人机巡检的状态数据进行统计分析,提高无人机线路巡检的安全性和可靠性。
5.依据本发明,采用集中监控的方式可以实现对无人机巡检的统一监控,有利于对无人机巡检的技术经济性和可靠性进行分析,为完善无人机线路巡检的运营管理提供支持。
6.依据本发明,采用GPRS通信方式将无人机巡线的实时状态信息和拍摄的图像信息实时传送给集中监控子系统,对巡检的结果数据进行自动化处理,提升巡线的自动化和信息化程度,提高巡线的效率,降低巡线的成本。
7.依据本发明,通过对无人机巡检的状态信息的集中监控,使无人机巡检调度人员能够对全局的无人机巡检进行有效掌握,可灵活调度无人机的线路巡检,提高巡线无人机的使用效率,平衡使用的巡线无人机,延长无人机的使用寿命,降低使用成本。
8.依据本发明,可针对缺陷诊断中确定的具有线路缺陷的巡检图像,给出一种图像数据与缺陷数据相分离的缺陷展示、存储和管理方法,将图像缺陷标识信息与图像文件的存储相分离,缺陷展示时将相应缺陷信息与图像关联,展示巡检图像中输电线路缺陷的位置、注释或者说明等,可灵活、有效的对巡检缺陷进行管理,同时不对巡检的原始图像文件进行修改和破坏,保证了原始图像的有效和可用,便于原始图像数据的管理,提高原始图像和缺陷的管理的灵活性,降低原始图像和缺陷的维护成本。
9.依据本发明,提供无人机巡检图像中高压输电杆塔识别方法,确定巡检图像对应的巡检输电线路杆塔或者杆塔段,并给出通过输电线路信息和GIS信息检索和管理无人机巡检图像和缺陷方法,减少巡检图像和缺陷的检索的时间,提高巡检图像和缺陷的检索和管理的效率,降低巡检图像和缺陷的管理成本。
附图说明
图1为无人机输电线路智能巡检系统结构示意图;
图2为无人机巡线集中调度系统结构图;
图3为调度服务器功能结构图;
图4为主控板功能结构图;
图5为无人机巡检集中监控系统架构图;
图6为移动子站系统结构图;
图7为巡检结果处理平台结构示意图;
图8为数据处理模块结构图;
图9为图像匹配管理模块结构图;
图10为本发明无人机巡线集中调度系统流程图;
图11为本发明调度平台调度流程图;
图12为本发明调度终端调度响应流程图;
图13为本发明集中监控系统方法流程图;
图14为本发明巡检结果处理流程图;
图15为本发明的无人机巡检任务流程图;
图16为本发明的无人机飞行任务流程图;
图17为本发明无人机巡检图像匹配示意图;
图18为本发明GPS位置匹配流程图;
图19为本发明输电线路匹配流程图;
图20为本发明缺陷标识总体流程图;
图21为本发明无人机巡检示意图;
图22为本发明巡检缺陷矩形标识示意图;
图23为本发明巡检缺陷圆形标识图;
图24为本发明巡检缺陷三角形标识图。
其中,1.巡检任务规划系统,2.巡检结果处理平台,3.调度系统,4.监控系统,5.移动子站,6.调度平台;7.调度终端;8.调度服务器;9.RFID读写器;10.第一身份证读取器;11.第一短信收发模块;12.第一人机交互模块;13.数据处理模块;14.第一数据存储模块;15.任务评估模块;16.任务调度模块;17.任务管理模块;18.设备管理模块;19.第一人员管理模块;20.线路管理模块;21.第一GIS模块;22.第一气象监测模块;23.第一通信模块;24.主控板;25.第二人机交互模块;26.第一GPS模块;27.气象监测仪;28.RFID扫描仪;29.第二身份证读取器;30.第二短信收发模块;31.调度响应模块;32.任务同步模块;33.第二通信模块;34.设备监控模块;35.第二人员管理模块;36.第二数据存储模块;37.第二GIS模块;38.第二气象检测模块;39.飞行监测模块,40.第三人机交互模块;41.巡检任务规划模块;42.巡检设备管理模块;43.巡检人员管理模块;44.第三GIS模块;45.输电线路管理模块;46.巡检结果管理模块;47.巡检报告管理模块;48.第一数据存储模块;49.缺陷消缺模块;50.巡检任务监控模块;51.第三通信模块;52.第四人机交互模块;53.巡检任务同步模块;54.吊舱控制模块、55.第四GIS模块;56.飞控模块;57.飞行任务规划模块;58.缺陷预诊断模块;59.图像预处理模块;60.气象监测模块;61.飞行任务监控模块;62.第二数据存储模块;63.第二GPS模块;64.第四通信模块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,一种无人机输电线路智能巡检系统,包括:巡检任务规划系统1、调度系统3、监控系统4、巡检结果处理平台2以及移动子站5;巡检任务规划系统1分别与巡检结果处理平台2和调度系统3通信,巡检结果处理平台2和调度系统3分别与监控系统4通信,监控系统4与移动子站5以一对多的方式连接通信;
如图2-4所示,是无人机巡线调度系统,该系统包括:调度平台6和调度终端7;
其中,调度平台6,可接入一个或者多个调度终端7,放在调度中心或者各级调度室,实现对接入调度终端7的调度和任务分配;调度终端7与地面监控站3之间通过串口一对一连接,安装在无人机巡检车辆上,实现对无人机状态信息和移动子站5信息的实时读取,并将详细发送到调度平台6,为无人机调度提供依据;调度终端7也可与无人机4通过图传和数传链路相连接,直接获取无人机飞行状态信息;移动子站5与无人机之间通过数传和图传电台相连接,用于对无人机的飞行进行实时操作和监控。
调度平台6,包括调度服务器8、第一人机交互模块12、RFID读写器9、第一身份证读取器10、第一短信收发模块11。
所述调度服务器8,用于对无人机巡检设备、人员、输电线路和巡检任务等进行管理和调度,实时读取巡检现场的气象、飞行状态、设备、人员等信息,并依据巡检现场状态和巡检资源对任务调度方案进行调整,进行任务调度。
所述RFID读写器9,用于对RFID设备标签信息进行读写,通过RFID电子标签进行设备信息的读取、写入和编辑;
所述第一身份证读取器10,用于读取身份证信息;
所述第一短信收发模块11,用于短信的收发。
所述第一人机交互模块12,采用包括当前键盘和鼠标,还可选择或者组合遥控器、音频设备、显示器、触摸板、多通道环幕立体投影系统,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到调度服务器8,通过音频、视频和图像等方式展示出来。
所述调度服务器8包括了数据处理模块13、第一数据存储模块14、任务评估模块15、任务调度模块16、任务管理模块17、设备管理模块18、第一人员管理模块19、线路管理模块20、第一GIS模块21、第一气象监测模块22和第一通信模块23。
所述数据处理模块13,用于完成外部指令数据的解析和处理,根据任务调度方案,下发调度指令,与调度终端7进行调度交互,并对服务器数据的逻辑计算和处理;数据处理模块13,还内置有对任务调度方案进行审核的任务审核模块,并根据任务审核的结果,进行调度任务下发执行,或者重新调度。
所述第一数据存储模块14,用于实现调度数据及其辅助数据的存储,还可用于巡检任务信息、输电线路信息、地理信息、设备信息、人员信息、气象监测数据和飞行监测数据等的导入、导出和存储,并对存储的数据进行增删改查管理。
所述第一GIS模块21,用于巡检现场和无人机的GPS定位信息的展示和管理,以及输电线路信息的展示和管理。
所述第一通信模块23,根据需要进行组网配置,用于调度平台6与调度终端7之间的数据通信,实现调度指令和任务信息的下发和同步,通过短信、文本和短消息进行调度信息的交互。
调度平台6通过第一通信模块23读取接入的各调度终端7的状态信息,通过任务管理模块17导入或者规划巡检任务信息,调度平台6根据各调度终端7的状态信息和任务信息,对巡检任务进行调度,并将调度的结果信息通过短消息、邮件和短信的形式发送到对应的调度终端7,完成对巡检人员、设备和线路的有效调度。
调度平台6中的第一人机交互模块12,采用包括当前键盘和鼠标,还可选择或者组合遥控器、音频设备、显示器、触摸板、多通道环幕立体投影系统,根据需要配置。
调度平台6中的任务评估模块15,根据任务管理模块17中的任务信息、任务地点和线路状况等要素信息,对无人机4巡检任务的工作量进行评估,给出相应的评估量。
调度平台6中任务评估模块15将任务工作的评估数据发送给任务调度模块16,任务调度模块16,读取设备管理模块中的设备信息、人员管理模块中人员信息、气象监测模块中的的气象信息以及线路管理模块中的线路信息,以及从调度终端7读取的飞行状态信息、GPS位置信息等对巡检任务进行调度,确定各个调度终端7中巡检任务的设备、巡检人员、巡检日期等,在进行调度时考虑调度终端7所涉及的人员的休整、设备的保养和维护以及任务执行期限等约束。任务调度模块16,将从调度终端中监测到的飞行状态信息、气象信息、GPS位置信息、设备和人员信息作为任务调度的依据,以及任务调度方案调整的依据。
调度平台6中的设备管理模块18,用于通过RFID技术对无人机4巡检设备全生命周期的信息化管理,对调度终端7所属的设备以及仓库中的设备进行管理,对设备的使用和维护保养信息进行维护,实现调度平台6对无人机巡检设备的信息化管理和调度,设备管理导入和导出文件格式包括但不限于文本、XML、EXCEL、word、pdf等格式。
调度平台6中的第一人员管理模块19,用于对巡检人员的基本信息、巡检记录信息和巡检培训信息进行管理,并对巡检人员的技能给出评估,为任务调度中的人员调动提供依据。
调度平台6中的第一气象监测模块22通过通信模块读取调度终端7上接入的气象监测信息。
调度平台6中的线路管理模块20,用于完成线路数据的增删改查管理,并在第一GIS模块21的地图上对输电线路信息进行增删改查和线路信息的展示,并提供线路信息的导入和导出功能。
调度平台6中的任务调度模块16,将生成并审核通过的任务调度方案,通过通信模块以短消息、短信和邮件形式的下发到对应的调度终端,调度终端7中的调度响应模块接受和响应下发的调度指令和调度信息,并通过任务同步模块同步下发的调度任务信息。
调度平台6中的任务管理模块17中导入和导出的任务文件格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF、BMP、JPEG、GIF、TIFF、PNG等,还包括上述文件的组合。
调度平台6中的第一通信模块23可通过GPRS无线通信接入调度终端7,响应第一人机交互模块12的远程调度指令,实时获取上述移动子站5和无人机的状态信息。所述第一通信模块23还可选择GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTE、WIFI、Zigbee、局域网和互联网通信方式实现通信。
所述调度终端7,包括主控板24、第二人机交互模块25、第一GPS模块26、气象监测仪27、RFID扫描仪28、第二身份证读取器29和第二短信收发模块30。
所述RFID扫描仪28,用于实时读取巡检现场的RFID设备标签信息,并上传到调度平台6;
所述第二短信收发模块30,用于短信的收发。
所述主控板24,包含调度响应模块31、任务同步模块32、第二通信模块33、设备监控模块34、第二人员管理模块35、第二数据存储模块36、第二GIS模块37、第二气象监测模块38、飞行监测模块39。
上述调度终端7,通过第二通信模块33接入调度平台6,完成调度响应和状态信息的上送;调度终端7通过串口与移动子站5相连接,用于获取移动子站5中飞行状态信息的监测和移动子站5的状态信息;调度终端7还可通过图传链路和数传链路直接接入无人机,读取无人机飞行状态信息。
调度终端7中的第二人机交互模块25采用包括触摸板和液晶显示屏,还可选择或者组合遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器等完成人机信息的交互。
调度终端7中的调度响应模块31,通过短信、短消息和邮件的方式,对调度平台6的调度信息进行响应和处理,并对相应的调度信息和响应信息进行增删改查管理。
调度终端7中的调度响应模块31发送任务同步指令到任务同步模块中,任务同步模块完成调度任务信息的同步、解析和存储。
调度终端7中的调度响应模块31,通过短信的收发模块与调度平台6通过短信的方式进行任务调度信息的交互。
调度终端7中的任务同步模块32,将同步到本地的巡检任务中的设备清单和设备状态信息,发送到设备监控模块34,设备监控模块34根据设备清单,实时监控当前巡检现场的设备状况,提供设备遗失告警,避免设备的遗失。
调度终端7中的任务同步模块32,将同步到本地的巡检任务中所调度的巡检人员清单和巡检人员权限管理信息,发送到第二人员管理模块35,对人员管理信息进行监测和管理。
调度终端7中的设备监控模块34,通过RFID扫描仪24对巡检现场的设备信息进行实时监控,并根据设备清单与监测到的巡检现场的设备信息进行盘点和比对,对遗失设备情况给出遗失设备告警。
调度终端7中的第二人员管理模块35,通过第二身份证读取器29自动读取身份证信息,根据输入的身份证信息进行用户身份认证,认证通过则自动登录入系统,进行相应权限的操作;具有权限的情况下,还可通过读取身份证所示人员的基本信息、巡检记录信息和技能评价信息。
调度终端7中的第二GIS模块37与第一GPS模块26、主控板24、第二人机交互模块25相关联,用于完成车辆的GPS位置信息的定位;第二GIS模块37与主控板24、第二人机交互模块25相关联,用于输电线路数据的导入和导出,并对GIS地图中的输电线路数据进行增删改查管理。
调度终端7中的第二气象监测模块38与气象监测仪27、主控板24和第二人机交互模块25相关联,实时读取巡检现场气象监测信息,通过第二人机交互模块25将相应气象监测信息展示出来;第二气象监测模块38,通过第二通信模块33将监测到的气象信息发送到调度平台6;
调度终端7的飞行监测模块39,通过通信模块读取地面监控站3和无人机状态信息,并将相应的无人机飞行状态信息发送到调度平台6;
上述地面监控站3,通过数传通信链路与无人机进行通信,读取无人机的实时飞行状态信息,并将状态信息通过串口接入调度终端7,实现无人机实时状态信息的上传;
无人机通过数传通信链路和图传通信链路,将无人机飞行的实时状态信息的上传到调度终端或者移动子站中;无人机可选用旋翼无人机、多旋翼或者固定翼无人机。
在进行巡检任务调度时,将巡检任务调度过程分为了任务导入、任务评估、任务调度、调度任务审核、调度任务同步、任务执行、任务完成、任务关闭共七个流程或者状态。其中任务导入状态为任务的初始化,用于将调度的任务信息导入系统,明确巡检任务的输电线路段和地理信息环境。任务评估状态中完成巡检任务工作量的评估,确定巡检的任务量;任务调度状态为进入任务调度状态,等待进行调度任务。调度任务审核状态则是在任务调度完成后进行任务审核,审核不通过需要进行二次调度;调度任务审核通过后则需要进行调度任务同步,将调度后的任务同步到调度终端7。任务执行状态则是按照相应的任务信息,执行相应任务,该状态的任务不再参与任务调度。任务执行完成后则进入任务完成状态,并将相应任务执行信息上送到调度平台6。任务执行完成,并形成相应任务报告后,进入任务关闭状态。
本发明中的无人机巡线任务调度流程如图10所示:
1)任务导入:在调度平台6中,在任务管理模块17中进行任务信息的导入,导入目前需要调度的任务列表以及相应的任务信息,任务信息包括输电线路信息、输电线路地理环境信息、巡检计划时间等信息。
2)任务评估:在调度平台6中,根据导入的任务管理信息,设定任务评估的评估参数配置,调整任务评估参数权重;对任务调度信息进行评估,确定任务的优先级及任务的工作量,以及所需巡检任务设备和人员,为任务调度提供相应的依据。
3)任务调度:在调度平台6中,根据任务评估阶段给出的任务工作量和任务紧急程度以及所需设备能否满足任务要求,完成任务自动调度,给出任务的自动调度方案;在此基础上,在已有的任务调度方案的基础上,可手工对调度方案进行调整,调整调度人员、无人机、检测终端、车辆等,以及调度的任务执行时间等信息。调度完成后,由巡检任务管理人员对任务调度方案进行审核。
4)调度任务审核:在调度平台6中对任务调度状态的任务调度方案进行审核,审核通过则将任务同步到调度终端7,进入任务执行状态;审核不通过,需要对任务调度方案进行调整,则进入任务调度状态,进行调度任务方案的调整;审核不通过,需要重新的调度则需要进入任务评估状态,重新设置评估参数,进行任务调度。
5)任务执行:调度平台6将相应的调度任务方案中的调度指令通过第一通信模块23下发到对应的调度终端7,调度终端7解析并响应相应的调度指令;调度平台6同步巡检任务信息到调度终端7,按照调度任务要求执行无人机线路巡检任务。
6)任务完成:调度终端7在执行完成相应的巡检任务后,将巡检任务执行信息发送到调度平台6;调度终端7将任务完成后的设备和人员等并入巡检资源库中,用于下次任务调度。
7)任务关闭:调度平台6根据调度任务执行信息,生成巡检任务报告,并将巡检任务关闭。
调度平台6中的调度流程如图11所示:
1、巡检任务工作量评估;对导入的巡检任务列表中巡检任务,进行工作量评估,将评估结果发送到任务调度模块16进行任务调度。
1)调度平台6中的任务管理模块17将任务列表导入到调度平台6,导入的任务信息包括任务名称、输电线路、巡检类型(定期巡检、特殊巡检、故障巡检、监察巡检)、巡检目的、计划时间、巡检任务负责人。
2)确定巡检主设备;任务管理模块17将任务列表发送到任务评估模块15,任务评估模块15根据输电线路信息是否为走廊线路,以及线路巡检的类型是否为定期巡检,巡检线路长度和期限要求,以及固定翼巡检能否满足巡检目的确定巡检采用无人机类型(固定翼、旋翼、多旋翼等);根据巡检类型和巡检目的确定检测终端类型(可见光、红外和紫外等检测设备)。
3)确定巡检任务的优先级;根据输电线路段上发生的近三年来的历史缺陷数量、特巡次数与故障巡检次数之间的因子分析方式,确定各个因素的权重,得到巡检重要性的公共因子:
F=[X1*ln(T1)+X2*ln(T2)+X3*ln(T3)]*电压调整因子*优先级调整因子
其中,T1为历史缺陷数量,T2为特巡次数,T3为故障巡检次数,X1为历史缺陷数量项的权重因子,X2为特巡次数的权重因子,X3为故障巡检次数的权重因子,电压调整因子为根据等级确定的;500kV及以上的超高压输电线路,电压调整因子为1.1,500kV以下的电压调整因子为1;优先级调整因子为人为设定的参数,通过调整该参数,提升或降低某一巡检任务的优先级;
F公因子(f1,f2,…,fn)通过K阶聚类分析法将巡检任务分为1、2、3三个等级,分别表示巡检缺陷的紧急程度。
4)确定巡检任务间约束关系;任务评估模块15根据巡检任务巡检的输电线路、巡检的计划时间、巡检类型以及第3条中确定的任务的优先级等信息,确定巡检任务间的约束关系,优先完成同一线路上的不同巡检任务,同一线路上的不同巡检任务时间差不应太大,优先完成走廊类的线路巡检;以及巡检线路之间地理位置之间关系,确定巡检任务完成的任务约束关系。
5)确定巡检任务的难度等级;根据GIS系统提供的地理信息情况,确定巡检任务的难度等级,给出任务难度等级1、2、3。
6)确定任务工作量;根据巡检杆塔的个数和巡检的线路里程,以及巡检机型、检测方式和巡检目的,确定巡检的工作量。工作量的确定是根据历史巡检任务来确定,通过类似的F(巡检人杆塔数,线路里程,无人机机型,检测方式,巡检目),挖掘数据库中通常任务工作量为XX天*机组。
任务评估模块15将任务列表中的评估出任务信息量发送到任务调度模块16中,对巡检任务进行调度。
2、调度任务信息导入;任务调度输入单元将需调度任务信息、任务间约束关系、各个任务的工作量、任务优先级、任务难度等级和需配置设备类型等信息导入到任务调度模块16,任务调度模块16根据上述信息进行任务调度,
3、选择调度方法;根据参数配置,选择相应的调度方法。
4、任务自动调度;自动调度单元根据选择的调度方法,根据调度任务信息、任务间约束关系、各个任务的工作量、任务优先级、任务难度等级和需配置设备类型等影响要素,以及现有可用的人员信息、RFID设备信息等确定任务巡检的机组、设备、巡检时间以及巡检线路的起始地点,确定任务的调度方案。默认自动调度算法如下所示:
1)将所有巡检任务根据优先级由高到低,压入巡检任务队列Q1中。
2)选取Q1任务队列中任务优先级最高的巡检任务A,如果没有未配置的前置任务,将巡检任务队列弹出,根据任务工作量确定巡检的时间,然后进入步骤3;如果有未配置的前置任务,将任务A弹出到队列Q2中,选取下一个优先级最高的巡检任务,重复步骤2;
3)根据第一步中确定的巡检任务A所需要的巡检设备类型,配置相应的巡检机组设备,如果在该时间段内空闲机组设备B,将空闲机组设备B配置给巡检任务A,进入步骤4;如果该时间段内没有满足要求的关键机组设备B1,关键机组设备B1包括1个巡检无人平台和1个巡检检测终端,则进入步骤6.
4)根据巡检任务A所需要的机组成员个数,配置相应的巡检机组成员,如果在该时间段内空闲机组成员C,将空闲机组成员C配置给巡检任务A,进入步骤5;如果该时间段内没有空闲的机组成员,则进入步骤7.
5)选择巡检输电线路上离巡检机组距离最近的点位巡检任务起始点,进入步骤8。
6)遍历所有的巡检设备,选取最早结束使用的关键机组设备B1,将对应的设备配置给巡检任务A,修改巡检任务A的起始巡检时间到机组设备B1结束使用时间,进入步骤4;
7)遍历所有的机组人员,选取最早结束任务的机组成员,配置给巡检任务A,修改巡检任务A的起始巡检时间为机组成员结束任务时间,进入步骤5;
8)如果队列Q1中没有巡检任务,进入步骤9;如果任务队列Q1中不为空进入步骤2;
9)将队列Q2中的有巡检任务,将队列Q2中的任务按照任务优先级由高到底的顺序压入队列Q1中,进入步骤2;如果队列Q2中没有队列成员,进入步骤10;
10)完成任务调度。
5、手动调度;手动调度单元对自动调度单元生成的调度方案进行手动修改,修改主要考虑的因素是调度终端7现场的人员信息、设备状态信息、移动子站5状态信息、GPS位置信息、无人机状态信息、以及巡检现场的气象信息。避开不适合无人机巡检的气象条件,避免使用需要维护保养设备和人员,尤其无人机,降低由于维护保养不及时造成的巡检事故。
6、调度结果输出;将调度方案进行审核,审核不通过,需要手工调整,则进入手动调度单元进行手工调整;如果审核不通过,并且需要重新调度,则修改自动调度参数,重新进行任务调度;审核通过后,将相应调度方案输出到输出单元中。
7、调度指令下发;将审核通过的调度方案,根据任务执行时间先后,通过邮件、短消息或者短信的方式发送到相应的调度终端7,完成调度指令的下发,并将相应的调度交互信息保存在调度信息管理单元中,在调度信息管理单元中对调度交互信息进行管理。
如图12所示,本发明中无人机巡线任务调度终端7响应流程如下:
1、下发调度指令:调度终端7对下发调度指令进行解析,通过邮件、短消息或者短信的方式响应调度指令,执行相应调度指令;
2、新巡检任务调度指令响应:
<1>调度终端7根据下发的新巡检任务调度指令,进行新巡检任务信息的同步,将相应巡检任务中的设备、人员和巡检线路等信息同步到调度终端7中,调度终端7对相应新的巡检任务信息进行解析和配置;
<2>在GIS地图上展示巡检任务信息,以及调度终端7中的GPS位置信息、气象环境信息、巡检设备列表、巡检机组成员和机组成员的角色权限信息等,便于机组成员执行巡检任务;
<3>执行巡检任务;根据巡检任务信息要求,执行巡检任务,将巡检任务执行过程信息和结果信息发送到调度平台6;
<4>执行完成后,进入步骤6。
3、巡检设备调度:根据调度指令,通过RFID扫描仪28确定巡检设备,修改设备信息为新的调度时间安排,执行成功后进入步骤6;
4、机组成员调度:根据调度指令,通过身份证号码为标识,对巡检现场的人员任务时间安排进行管理,更新调度机组成员的任务时间安排,执行成功后进入步骤6;
5、巡检现场状况监测:根据调度指令,读取调度终端7中从气象监测仪27中读取的气象环境信息,第一GPS模块26中的GPS位置信息、RFID扫描仪24中的设备RFID状态和位置信息、以及从无人机和监控地面站读取的无人机状态信息,读取成功后,进入步骤6;
6、将相应的调度执行结果信息和执行过程信息发送到调度平台6,结束任务调度。
如图5所示,是无人机巡检监控系统,该系统包括:
监控系统与多个移动子站5的同时接入和在线激活。
监控系统中,第三人机交互模块40,可选用无人机操控设备作为基本的人机交互设备,同时还可选择或者组合遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影系统,根据需要配置;
巡检任务规划模块41与巡检设备管理模块42、巡检人员管理模块43、第三GIS模块44以及输电线路管理模块45相连接,用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划,根据设备可靠性、人员技能掌握程度、巡检地理环境复杂程度、线路重要性、季节性因素以及经济性等影响因素,确定巡检的输电线路、设备、人员和时间;巡检任务规划模块41还与第三通信模块51相连接用于将巡检任务信息发送到移动子站5,移动子站5执行相应巡检任务;
巡检任务监控模块50与第三通信模块51、第三人机交互模块40相连接,用于读取无人机巡检现场的实时状态信息和电力环境信息,并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境;
巡检结果管理模块46与第三通信模块51和第一数据存储模块48相连接,用于读取和存储无人机巡检状态数据和巡检结果数据,实现巡检数据的浏览、对比、分析和报表管理;
巡检报告管理模块47与第一数据存储模块48相连接,用于生成无人机巡检任务的巡检任务报告,描述相应巡检任务的巡检过程和结果信息以及发现的缺陷信息,并可对巡检报告进行浏览、编辑、删除和审核操作;
巡检报告管理模块47与缺陷消缺模块49和第三通信模块51互联,用于将巡检报告中的列出的巡检缺陷公告,并通过邮件、短信和短消息的方式推送给缺陷消除人员,由缺陷消缺人员进行缺陷消除;
第三GIS模块44与输电线路管理模块45相关联,实现对无人机巡检输电线路信息的在GIS地图上的导入、展示、编辑、删除和保存;
监控系统中的第三通信模块51可通过GPRS无线通信接入移动子站5,读取移动子站实时状态信息,并用于响应人机交互模块的远程指令,实时获取上述移动子站和无人机飞行平台的巡检信息。所述第三通信模块51还可选择GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信、局域网和互联网通信方式实现通信;
监控系统中所述缺陷消缺模块49包括缺陷任务发布模块、缺陷任务推送模块、消缺确认模块。其中,缺陷任务发布模块与缺陷任务推送模块相连接,读取并将缺陷任务信息通过短信、邮件和短消息的形式发送给缺陷所属输电线路区段的运检消缺人员,由运检消缺人员执行消缺任务;消缺确认模块,用于运检消缺人员完成消缺任务,并提交相应消缺证明图片后,确认消缺任务完成。
监控系统中,所述输电线路管理模块45,包括线路信息导入导出单元、线路信息查询单元和线路信息维护单元。其中线路信息导入导出单元,用于输电线路信息的导入、导出,其导入和导出的格式可以选用XML文件格式,还可选择文本、CSV、EXCEL、word、pdf等格式。
监控系统中,所述巡检设备管理模块42,包括设备信息导入导出单元、设备信息查询单元、设备信息管理单元。其中设备信息导入导出单元,用于设备信息的导入和导出,其导入和导出的格式选用XML文件格式,还可选择文本、EXCEL、word、pdf等格式。
监控系统中,所述第三GIS模块44,包括GIS线路信息导入导出单元、线路信息展示单元、线路信息维护单元,GIS线路信息导入导出文件格式可采用XML文件,还可采用文本、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式。
如图6所示,移动子站5包括第四人机交互模块52、巡检任务同步模块53、吊舱控制模块54、第四GIS模块64、飞控模块56、飞行任务规划模块57、缺陷预诊断模块58、图像预处理模块59、气象监测模块60、飞行任务监控模块61、第二数据存储模块62、第二GPS模块63和第四通信模块64。
所述第四人机交互模块52采用无人机操控设备实现人机交互,还可选择或者组合遥控器、位移跟踪设备、六自由度运动平台、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影系统。
飞行任务规划模块57与巡检任务同步模块53、吊舱控制模块54、飞控模块56和第四GIS模块64相连接,完成无人机飞行任务的规划。
飞行任务规划模块57,包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元。飞行任务导入导出单元可导入、导出相应的飞行任务文件,导入、导出的文件格式采用XML文件格式,也可选择或者组合文本、XML、CSV、EXCEL、word、BMP、JPEG、GIF、TIFF、TGA、EXIF等。
缺陷预诊断模块58与图像预处理模块59和第二数据存储模块62相连接,完成移动子站5的中巡检结果数据的预诊断,初步过滤掉无用的图像信息。
飞行任务监控模块61与气象监测模块60、第二GPS模块24和第四通信模块64相关联,用于对无人机飞行平台3的巡检任务信息和巡检结果数据进行监控。
飞行任务监控模30块与第四通信模块64相关联,可将读取的无人机和移动子站5的巡检任务信息和巡检结果数据上送到集中监控子系统。
所述气象监测模块60,可采用气象综合监测仪,还可以选择或者组合温度传感器、湿度传感器、风速传感器、空气密度(气压)传感器,海拔测试仪等。
所述第四GIS模块64,包括GIS线路信息导入单元、线路信息展示单元。GIS线路信息导入单元,用于导入GIS线路信息,其导入的文件格式可采用XML,还可选择文本、CSV、EXCEL、word、pdf等;
所述第四通信模块64,包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元和图传单元。无线通信单元采用GPRS通信方式,还可选择或者组合GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信通信模块。
如图13所示,本发明的无人机巡检的集中监控流程分为了三个大的基本流程分别是:巡检任务执行流程、巡检结果处理流程和巡检任务监控流程。无人机巡检集中监控的交互流程如下:
第一步,巡检任务分配,根据巡检的输电线路的信息和监控到的移动子站5的状态信息,进行巡检任务分配,确定各个巡检任务对应的输电线路段、巡检时间、巡检类型和巡检目的等信息,并对各个巡检任务进行巡检人员和设备的配置。该阶段对移动子站5的状态信息的监控主要是对移动子站5的GPS位置信息以及移动子站5设备的完整度、机组成员的全员程度等进行监控,便于对相应的巡检任务进行分配。
第二步,巡检任务执行,将相应巡检任务信息进行审核,审核通过后将巡检任务信息下发对应的移动子站5,执行相应的巡检任务。在巡检任务执行阶段,通过无线通信方式对巡检任务执行状况进行监控,对移动子站5的设备状态、GPS位置信息、以及移动子站5现场的气象环境信息进行监控。
第三步,飞行任务新建,移动子站5根据下发的巡检任务信息,对巡检任务对应的飞行任务进行规划,确定该巡检任务完成所需飞行任务,一个飞行任务对应飞机的一次起降飞行巡检;新建飞行任务,应确定飞行任务的对应的巡检杆塔和输电线路段,以及飞行任务对应的监测设备(红外、紫外或者可见光),规划出相应的飞行航路,如果已有飞行航路,则直接导入。
第四步,飞行任务执行,移动子站5将要执行的飞行任务中飞行航路信息发送飞控模块中,启动无人机,进行飞行巡检。在巡检过程中对飞行任务进行监控,主要是对飞行状态、吊舱状态、飞行航迹和气象信息进行监控。
第五步,飞行任务完成,应将相应的巡检结果数据导入到移动子站5中,对巡检的图像信息进行预处理,结合飞行过程信息,生成飞行报告,并将飞行报告、飞行结果数据、飞行过程数据、飞行监控数据发送到集中监控子系统1中去,飞行监控数据需要实时传入集中监控子系统1。
第六步,巡检任务完成,集中监控子系统1对巡检的结果数据,主要巡检的图像信息进行巡检缺陷诊断,确定出巡检缺陷;并对飞行报告中初步给出的缺陷核实和诊断;对巡检任务进行完成度检查,确保巡检任务完成度为100%,检查方法为1)通过飞行任务中巡检的输电线路长度为巡检任务中规定的巡检输电线路长度。2)巡检任务中所涉及的线路杆塔,均进行过飞行巡检。
如图14所示,第七步,巡检结果处理流程如下所示:
第1步,图像预处理,对巡检结果中拍摄的图像副本信息进行预处理,将拍摄图片中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉,对图片进行去噪处理,调整图片的清晰度和对比度;
第2步,缺陷诊断,根据缺陷专家库给出的缺陷样本进行诊断,确认图像中的信息是否为缺陷,在图片上添加缺陷图层,在新的图像图层上,通过方形或者圆形以及文字说明标识出缺陷,并将诊断结果保存数据库;
第3步,缺陷手动处理,对保存到数据库中的缺陷信息,进行人工确认,确认诊断出的是否为缺陷,可对缺陷进行重新标识、删除缺陷、修改缺陷以及浏览相应缺陷;还可通过图像管理,浏览原始图像信息,并对人工发现的缺陷进行标识。
第八步,巡检任务关闭,集中管理子系统1根据巡检过程信息、结果信息和缺陷信息,生成相应的巡检报告,给出巡检过程描述和巡检结果描述;将相应的巡检报告中巡检缺陷进行缺陷消缺,并将缺陷消缺结果反映到巡检报告中。
如图15所示,无人机巡检任务流程可分为如下8个步骤执行:
第一步,巡检任务新建,在GIS地图输电线路中,根据现有的输电线路信息和以及对应线路段上的巡检的缺陷状况,确定巡检任务的输电线路段,明确巡检时间、巡检类型、巡检目的等信息;巡检任务新建还可通过克隆完成巡检任务的新建,克隆需要修改相应巡检任务执行时间等参数。目前确定巡检任务信息包括任务名称、线路名称、电压等级、起止杆号、杆塔(基)、线路长度、巡检类型、巡检目的、计划开始时间、计划结束时间、负责人等信息。
第二步,巡检任务配置,根据巡检任务的类型和巡检目的,确定检测终端和无人机的类型;根据巡检任务的计划时间段和机组类型,选择该时间段内空闲的巡检机组成员和巡检设备。
第三步,巡检任务审核,输电线路巡检管理人员,对巡检任务进行审核,审核通过可进入步骤4;否则,如果任务配置审核不通过,则进入步骤2,重新对相应的巡检任务进行配置;如果巡检线路规划审核不通过,则进入步骤1,调整巡检的输电线路段。
第四步,巡检任务通知,将审核通过的巡检任务,通过短信、短消息和邮件的形式,发布巡检任务通知。
第五步,巡检任务下发,将相应巡检任务通过以太网或者无线网络的形式,将相应巡检任务发送到对应的移动子站5中,完成巡检任务的下发。
第六步,巡检任务执行,在移动子站5中,根据相应的巡检任务,建立对应的飞行任务,执行无人机飞行巡检,并将巡检的过程信息和结果信息发送到集中监控子系统中。
第七步,巡检任务完成,通过巡检任务完成度检查达到100%,并将所有的巡检任务的过程信息、结果信息、以及飞行报告和飞行日志信息发送到集中监控子系统1。
第八步,巡检任务关闭,根据巡检的过程信息、结果信息、飞行日志以及飞行报告,对巡检结果进行缺陷识别处理后,给出巡检缺陷列表;将相应巡检缺陷发送到巡检缺陷消缺模块,进行缺陷消缺;根据巡检的过程信息、结果信息和缺陷信息生成相应的巡检报告,关闭巡检任务。
巡检任务完成后,最终的巡检结果应形成巡检报告,巡检报告包含了巡检的过程信息、飞行状态信息、气象信息、飞行日志、巡检出的缺陷信息和巡检任务信息等内容。
如图16所示,移动子站中无人机飞行任务执行流程可分为如下6个步骤:
第一步,飞行任务新建,根据同步到移动子站5中的无人机巡检任务信息,建立无人机飞行巡检的飞行任务。在GIS地图中显示需要巡检输电线路信息,选择飞行巡检的杆塔线路段,将巡检杆塔和飞机起降点的GPS位置信息写入到XML文件中,并可自动框选巡检的GIS卫星地图,用于巡检地图。
第二步,飞行航路规划,如果对应巡检的杆塔输电线路段已经有对应的飞行航路,则选择对应飞行航路;否则,根据飞行任务中确定的巡检的杆塔输电线路段,进行无人机飞行航路规划,规划处无人机的飞行航路点、巡检的悬停点、回航航路和起降点等。
第三步,飞行任务审核,对无人机飞行任务确定巡检输电线路和对应的飞行航路进行审核,审核通过进入步骤4;审核不通过进入步骤2,对飞行航路进行重新规划。
第四步,飞行任务执行,将飞行任务确定的飞行航路信息、悬停点GPS位置信息以及飞行地图下发到飞控模块中,启动无人机进行输电线路巡检飞行,在飞行过程中通过飞控模块与无人机进行交互,控制无人机飞行;通过吊舱控制模块54控制无人机的检测吊舱进行拍照和摄像。
第五步,飞行完成,无人机飞行过程中将相应的飞行的状态信息发送到移动子站5,并将飞行巡检的结果数据(图片、视频)发送到移动子站5。
第六步,任务完成,将飞行日志导入到移动子站5中,并根据飞行过程数据和飞行结果数据,进行初步的缺陷诊断分析,生成相应的飞行报告,将生成的飞行报告发送到集中监控系统。
如图7所示,所述巡检结果处理平台包括图像匹配管理模块和缺陷管理模块;
所述图像匹配管理模块,用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理;
所述缺陷管理模块,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理。
所述巡检结果处理平台,还包括第五人机交互模块,所述第五人机交互模块与巡检图像管理模块通信,所述巡检图像管理模块分别与图像匹配管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信,所述图像匹配管理模块与输电线路管理模块和第五GIS模块通信,所述数据处理模块分别与图像匹配管理模块、数据存储模块、第五通信模块和缺陷管理模块通信,所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信,所述第五通信模块与移动子站5通信。
所述第五人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块,通过音频、视频和图像方式展示出来。
所述巡检图像管理模块,用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作,并能够导入或者导出相应的图像文件;还用于图像的查询和检索,根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置,运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息,还能够查看检索出图像的缩率图,并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作。
如图8所示,所述数据处理模块,包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元,所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信;所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理,将相应处理结果发送到人机交互模块展示,并用于实现与地面监控站的系统时钟同步,读取地面监控站和无人机的状态信息;其中,外部识别单元,用于解析和响应外部指令,进行相应处理,并将处理结果发送到人机交互模块进行展示;时钟同步单元,用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟,保持时钟同步;状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息,并能够读取和导入无人机巡检的结果数据。
所述数据存储单元,用于系统数据的存储,并提供系统数据的增删改查管理,所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据;通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识,确保每个图像对应唯一的ID号;还用于图像和缺陷信息的检索。
如图9所示,所述图像匹配管理模块,包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元,所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信,所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元,所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元;所述图像匹配管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理;其中,GPS定位单元,用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息;图像与输电线路信息匹配单元,根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息,确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段,便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索;图像与GIS信息关联单元,用于将巡检图像和从第五GIS模块中读取的GIS信息进行关联,使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷;图像属性编辑单元,用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息等属性信息进行编辑。
所述缺陷标识模块,用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷,并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述;所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述,所述缺陷位置是图元的位置信息,图像颜色默认为红色,允许进行配置。
所述缺陷管理模块,包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理;其中缺陷诊断单元,用于对巡检结果进行自动缺陷诊断,标示缺陷位置信息,给出缺陷描述信息;缺陷编辑单元,用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑,并将缺陷信息存储到数据库中;缺陷查询单元,用于查询已有的巡检缺陷,并展示查询到的缺陷。
所述缺陷播放模块,用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息,通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。
所述输电线路管理模块,用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作,其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组等信息。
所述第五GIS模块,用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息,以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示。
如图17所示,无人机巡检图像匹配方法,包括:
步骤一、巡检结果数据的导入,通过无线通信或者SD卡的方式将巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志导入到系统中。
步骤二、巡检图像GPS位置匹配,根据巡检的飞控监测数据、飞控日志、巡检图像、巡检过程数据等确定巡检图像拍摄时的GPS位置。
步骤三、输电线路信息匹配,根据确定的图像拍摄的GPS位置以及飞控监测数据确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段。
步骤四、巡检图片与GIS信息关联,根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联,确定巡检图像拍摄区域的地理信息、环境信息、气象信息和所属的行政区域等信息,实现通过GIS信息或者气象信息等查询相应的巡检图像及其属性信息。
步骤五、图像属性信息确认,如果是通过参考GPS位置确定的输电线路设备的,提示用户通过手工方式进行确认是否为拍摄的杆塔或者杆塔段,确认后,如果不需要调整和修改相应的属性信息的进入步骤六;需要调整和修改的,则对拍摄图片对应的杆塔和杆塔段进行手工调整和修改后,进入步骤四,并将相应图像信息标识为确认完成。
步骤六,图像匹配完成,提供相应图像检索方法,可根据巡检图像拍摄区域的GIS信息和输电线路信息进行相应图像信息检索。
如图18和图21所示,确定巡检图像拍摄时的GPS位置的方法为:
1、读取的图片的拍摄时间,在图片属性信息包含有该图片拍摄时间Photo_T,图片拍摄时间可精确到0.01秒。
2、读取无人机飞行的GPS位置信息和GPS位置对应的时间,如下格式:<GPS,GPS_T>,该时间T可精确到0.01秒,GPS值包含了经度值和纬度值。
3、根据巡检图像拍摄时间Photo_T,到无人机GPS获取时间中GPS_T进检索合格比对,时间检索范围为Photo_T±1秒的范围内,获取最接近的时间;如果获取不到最为接近时间,则扩大时间检索范围为Photo_T±2秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±4秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±10秒,确定最接近时间GPS_T1;还是无法检索到的,查询到最接近的时间为参考时间GPS_T2,根据参考时间GPS_T2获取的GPS位置为参考GPS值。
4、通过确定的GPS读取时间,确定巡检图像拍摄的photo_GPS1位置;参考时间对应的为参考photo_GPS2位置。
巡检图像的输电线路杆塔匹配流程包含如下4个步骤:
1、根据确定的巡检图像拍摄的photo_GPS1位置或者参考photo_GPS2位置,到数据存储模块中的飞行监测数据中,根据拍摄photo_GPS1位置查询巡检的水平线距L和拍摄水平视角A,无人机巡检示意图如图21所示。
2、计算杆塔GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置,以及对应的水平线距L和拍摄视角A,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1,计算算法如下:
1)计算偏移距离tower_L:tower_L=L/sinA。
2)计算偏移方向,从数据存储模块中的无人机飞行状态信息中,读取无人机的飞行航向,并根据飞行航线和拍摄视角,计算出偏移视角线与正北方向的偏移角度C。
3)计算图像拍摄的输电线路设备的GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置(photo_gps_x,photo_gps_y)、偏移距离tower_L和偏移角度C,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1(line_gps_x,line_gps_y):
line_gps_x=photo_gps_x+tower_L*sinc
line_gps_y=photo_gps_y+tower_L*cosc。
3、匹配巡检图像的输电线路杆塔或者杆塔段,如图19所示,其流程如下:
1)根据计算出的巡检图像中拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1,到输电线路信息数据库中查询对应的GPS位置最为接近的输电线路杆塔tower0。
2)将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较,如果两个位置的偏差在默认偏差值w在10米以内的则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0,进入步骤3);否则,则认为为输电线路杆塔段,进入步骤4)。杆塔偏差值w可配置,默认为10米。
3)查找相应杆塔信息中杆塔标号,在图像属性信息中标题中写入对应的杆塔编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤8)。
4)查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔,后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔。
5)根据杆塔的tower0,和其前序的杆塔pre_tower,确定该GPS值是否在(pre_tower,tower0)的杆塔段中,如果在图像信息中标题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,则进入步骤8);否则,查找后序杆塔post_tower,确定杆塔tower0是否在(tower0,post_tower)杆塔段中,如果在图像信息中标题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,则进入步骤8),否则进入步骤6)。
6)判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号大于等于2的进入步骤7),否则,将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔,进入步骤5)。
7)确定杆塔段为(pre_tower,post_tower),查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号,在图像信息中标题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤8)。
8)确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段,结束计算。
巡检图像关联输电线路信息,根据巡检图像以及巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段,关联相应的输电线路信息,包括输电线路中的图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级,GPS位置、运行维护班组、所属单位等,便于通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息。
如图20所示,缺陷标识总体流程图,主要包括如下步骤:
步骤(1):无人机将巡检结果传输给地面监控站,地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台。
步骤(2):输电线路信息匹配,根据步骤(1)的巡检结果确定巡检图片拍摄时对应的输电线路杆塔编号和位置。
步骤(3):缺陷诊断,对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断。
步骤(4):缺陷标识,通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识,确定缺陷的位置;所有的坐标位置点,均是以图像像素为单位;在巡检图片中展示时,通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷,不对巡检图像进行编辑,确保巡检原始图像的完整性;缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。如图22所示,缺陷1的矩形标识方法为(figure_rectangle,P0(x0,y0),P1(x0,y1),P2(x1,y1),P3(x1,y0));如图23所示,缺陷的圆形标识方法为(figure_circle,P0(x0,y0),R);如图24所示,缺陷的三角形标识方法为(figure_triangle,P0(x0,y0),P1(x1,y1),P2(x2,y2));所有的坐标位置点,均是以图像像素为单位。在巡检图片中展示时,通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷,不对巡检图像进行编辑,确保巡检原始图像的完整性。
步骤(5):缺陷确认,对步骤(4)缺陷标识出的缺陷进行确定,如果不是缺陷,则将该缺陷图片标识为非缺陷;如果是缺陷,对相应缺陷图片进行标识。需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改,则对巡检缺陷信息进行调整和修改后,进入步骤(4);不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤(6)。
步骤(6):缺陷上传,完成缺陷的标识和确认后,将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后,上传到后台,结束巡检结果数据的处理。
所述步骤(1)的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志;
所述步骤(3)的具体步骤为:首先,对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别,删除清晰度不够和选景不够准确的图像,对诊断图像进行拼接和编辑;其次,将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析,分析出输电线路缺陷,确定巡检图片中的缺陷图片;最终,根据与专家库对比时的相似度默认为95%、90%、85%,确定不同的缺陷确定等级:高、中、低。
所述步骤(4)的缺陷标识的基本图形包含但不限于矩形、圆形、椭圆形和三角形。
确定巡检图像拍摄时的GPS位置的方法和匹配巡检图像的输电线路杆塔或者杆塔段的方法参见图18,图19,和图21。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明,但本领域技术人员应该明白,本发明并不局限于以上所述实施例,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (26)
1.一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,包括:巡检任务规划系统、调度系统、监控系统、巡检结果处理平台以及移动子站;巡检任务规划系统分别与巡检结果处理平台和调度系统通信,巡检结果处理平台和调度系统分别与监控系统通信,监控系统与移动子站以一对多的方式连接通信;
所述移动子站:用于飞行任务的规划和下发,对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控,对巡检图像数据进行预处理,以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断;
所述巡检任务规划系统:用于制定计划任务,并将任务列表发送至调度系统;
所述调度系统:用于接收巡检任务规划系统的任务列表,根据无人机巡检设备的状态信息,实现对无人机巡检要素的分配和巡检任务的调度,使无人机巡检设备、人员、线路和巡检时间得到优化配置;
所述监控系统:用于监控移动子站的状态信息,对无人机巡检结果数据进行处理;
所述巡检结果处理平台:对巡检结果数据进行处理,通过巡检结果数据检索相应的巡检图像,实现巡检图像的匹配;对巡检结果数据进行缺陷诊断和缺陷标识,对缺陷诊断出的缺陷进行编辑管理,并能够手工对巡检缺陷进行标识和编辑。
2.如权利要求1所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述调度系统包括:调度平台和调度终端,所述调度平台与调度终端之间实现一对多通信;
所述调度平台,包括调度服务器、第一人机交互模块、RFID读写器、第一身份证读取器、第一短信收发模块;
所述调度服务器,用于对无人机巡检设备、人员、输电线路和巡检任务进行管理和调度,实时读取巡检现场的气象、飞行状态、设备、人员信息,并依据巡检现场状态和巡检资源对任务调度方案进行调整,进行任务调度;
所述RFID读写器,用于对RFID设备标签信息进行读写,通过RFID电子标签进行设备信息的读取、写入和编辑;
所述第一身份证读取器,用于读取身份证信息;
所述第一短信收发模块,用于短信的收发;
所述第一人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到调度服务器,并展示出来。
3.如权利要求2所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述调度服务器包括数据处理模块、数据存储模块、任务评估模块、任务调度模块、任务管理模块、设备管理模块、人员管理模块、线路管理模块、第一GIS模块、气象监测模块和第一通信模块;
所述数据处理模块,用于完成外部指令数据的解析和处理,根据任务调度方案,下发调度指令,与调度终端进行调度交互,并对服务器数据的逻辑计算和处理;数据处理模块,还内置有对任务调度方案进行审核的任务审核模块,并根据任务审核的结果,进行调度任务下发执行,或者重新调度;
所述数据存储模块,用于实现调度数据及其辅助数据的存储;
所述任务评估模块,用于根据设置任务评估参数对巡检任务信息进行评估,给出巡检任务的工作量、任务优先级、所需设备,所需人员和任务间约束关系;
所述任务调度模块,用于根据输入的任务工作量、资源列表、任务优先级列表和任务间约束关系要素,对巡检任务进行调度,给出巡检任务的任务执行序列、设备列表、人员列表、巡检线路和任务执行时间信息,完成巡检任务的人员、设备和时间信息的调度,将调度结果输出;
所述任务管理模块,用于对巡检的任务信息进行导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作,并对巡检任务信息的导入格式进行校验,确保导入和导出的巡检任务信息的格式正确;
所述设备管理模块,用于对巡检设备信息进行查询、注册、维护、删除、导入、导出操作;
所述人员管理模块,用于对巡检人员的基本信息、巡检记录和巡检资质进行管理和评估;
所述线路管理模块,具有对巡检线路信息进行查询、维护、删除和导入导出的功能,实现相应输电线路信息在GIS地图上展示、浏览、编辑和删除,用于将输电线路信息导入和导出,还用于与调度终端中的线路数据的同步和共享;
所述第一GIS模块,用于巡检现场和无人机GPS定位信息的展示和管理,以及输电线路信息的展示和管理;
所述气象监测模块,用于对调度终端的气象环境信息进行监测和展示,对监测到的气象信息进行查询、浏览、导入和导出操作,提供气象环境信息给任务调度模块,为任务调度提供气象信息依据;
所述第一通信模块,用于调度平台与调度终端之间的数据通信,实现调度指令和任务信息的下发和同步,进行调度信息的交互。
4.如权利要求3所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述任务调度模块,包括调度方法管理单元、自动调度单元、手动调度单元、调度输入单元、调度输出单元、调度信息管理单元;调度方法管理单元选择调度方法,确定自动调度或者手工调度的调度方式,或者添加新的调度方法,并对调度方法进行注册、删除、修改和查询管理;自动调度单元,用于依据配置的自动调度方法,完成巡检任务的自动调度,给出巡检任务的自动调度结果,或者对手动调度的结果进行校验,确保手工调度的任务调度方案是可行;手动调度单元,用于根据任务评估出任务信息和调度参考信息,手工进行调度,制定的任务调度方案,并对任务调度方案进行自动校验,确保任务调度方案的可行性,或者用于对自动调度的任务调度结果进行手工调整,通过自动调度单元对手动调度结果进行校验;调度输入单元,用于完成任务调度数据的导入、管理和展示,还用于将调度终端监测到的无人机飞行状态信息和气象信息接入,为任务调度提供信息依据;调度输出单元用于调度结果数据的存储、导出和展示,对不同调度方法给出的调度结果进行对比,与调度终端进行信息交互,下发调度指令,将调度任务数据发送到调度终端上,完成任务调度;调度信息管理单元,用于对调度指令、调度信息和调度响应信息进行记录和存储,并进行增加、删除、编辑、查询和浏览管理。
5.如权利要求3所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述任务管理模块,包括任务信息导入单元、任务信息导出单元和任务信息维护单元;其中,任务信息导入单元,用于巡检任务信息的导入;任务信息导出单元,用于巡检任务信息的导出;任务信息维护单元,用于实现对巡检任务信息的查询、浏览、编辑和删除操作。
6.如权利要求2所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述调度终端,包括主控板、第二人机交互模块、第一GPS模块、气象监测仪、RFID扫描仪、第二身份证读取器和第二短信收发模块;
所述主控板,用于响应调度平台的调度指令,根据调度指令同步相应调度任务信息,执行调度任务,并对巡检任务中的无人机飞行状态和巡检现场环境进行监测;
所述第二人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到主控板,并展示出来;
所述第一GPS模块,用于接收并解析GPS定位信息,完成调度终端的GPS定位;
所述气象监测仪,用于实时监测巡检现场的气象监测环境信息;
所述RFID扫描仪,用于实时读取巡检现场的RFID设备标签信息,并上传到调度平台;
所述第二身份证读取器,用于读取身份证信息,并展示对应人员信息;
所述第二短信收发模块,用于短信的收发。
7.如权利要求6所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述主控板,包含调度响应模块、任务同步模块、第二通信模块、设备监控模块、人员管理模块、数据存储模块、第二GIS模块、气象监测模块、飞行监测模块;
所述调度响应模块,与调度平台进行信息交互,响应调度平台的调度指令和调度信息,对调度指令、调度信息和调度响应信息进行记录、存储、查询、浏览和删除;
所述任务同步模块,用于同步调度平台中调度到对应地面监控站的调度任务信息,还用与根据任务设备清单对巡检任务设备信息进行监控,并在设备缺失时发出设备缺失告警;实现同步调度任务的人员信息,并对巡检人员信息进行查询、浏览、编辑和权限控制操作;
所述第二通信模块,用于实现与调度平台的之间的数据交互和通信,进行调度指令和调度信息的响应,并通过图传链路和数传链路实现与无人机的信息交互;
所述设备监控模块,用于对巡检现场的设备信息通RFID技术进行实时的监控,实时读取设备信息;实现对巡检设备的监控,并根据巡检设备列表,对设备进行比对和监控,如果出现设备缺失,给出告警;还用于对巡检设备信息进行浏览、查询、状态维护、属性编辑和删除操作;
所述人员管理模块,用于巡检的人员信息进行维护管理,对巡检人员操作权限进行管理;
所述数据存储模块,用于存储调度和监测数数据,并提供数据的增删改查功能;
所述第二GIS模块,用于展示输电线路和杆塔信息,并对相应的输电线路信息提供相应的属性编辑、标色、导入、导出和展示操作;
所述气象监测模块,用于实时读取巡检现场气象环境信息,并通过通信模块将现场的气象信息实时上传到调度平台,为任务调度提供气象信息依据;
所述飞行监测模块,用于实时读取地面监控站和无人机的实时状态信息,并将其转发到调度平台。
8.如权利要求7所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述第二通信模块,包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元、图传单元和辅助通信单元,无线通信单元,用于实现与调度平台的远程信息交互和通信;有线通信单元,用于实现与调度平台之间大数据量的信息交互和同步;数传单元,与无人机通过数传通信链路相连接,用于与上述无人机进行交互,实时读取无人机的飞行状态信息;图传单元,用于无人机巡检图像信息传输;辅助通信单元,用于实时对无人机巡检的状态信息进行检测。
9.如权利要求7所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述第二GIS模块,包括线路接口单元、线路信息管理单元和导入导出单元,线路接口单元,用于导入任务信息中的输电线路信息;线路信息管理单元,用于实现对输电线路数据的增删改查操作;导入导出单元,用于实现输电线路数据的导入和导出操作。
10.如权利要求1所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述监控系统包括:
第三人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理,并将相应的处理结果展示出来;
巡检任务规划模块,用于对无人机巡检的输电线路进行任务划分,根据巡检设备的可靠性、人员的巡检记录、巡检地理环境、气象环境的影响因素,确定各巡检机组巡检的输电线路段、巡检所需设备以及巡检的机组人员,明确巡检的计划时间,并对规划出的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核以及巡检任务通知和下发操作,完成巡检任务的规划;
巡检任务监控模块,用于监控无人机巡检现场的气象环境信息、无人机飞行状态信息、移动子站状态信息、GPS位置信息、吊舱控制信息实时状态信息和电力环境信息,并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境;
巡检结果管理模块,用于无人机巡检结果数据的管理,其与通信模块和数据存储模块相连接,实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理,完成对巡检结果数据的管理;
巡检报告管理模块,用于生成无人机巡检任务的巡检任务报告,描述相应巡检任务的输电线路、设备、人员、时间、飞行任务报告和飞行日志信息以及发现的缺陷信息,并对巡检报告进行浏览、编辑、删除和审核操作,完成对巡检报告的管理;
缺陷消缺模块,用于对巡检报告中给出的巡检缺陷信息进行处理,通过巡检出的输电线路缺陷触发缺陷消缺流程,进行缺陷消缺任务的发布、分配、通知、消缺和消缺确认操作,完成无人机巡检所发现的巡检缺陷的消缺操作;
第三GIS模块,用于导入和导出输电线路信息,在GIS模块中展示输电线路信息,并提供输电线路的区间划分、框选操作,并能够用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息,还能够在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息;
第三通信模块,用于读取移动子站实时状态信息,响应人机交互模块的远程指令,实现巡检任务信息到移动子站下发,实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息,完成监控系统与移动子站之间信息的交互和通信;
输电线路管理模块,用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑操作,完成对输电线路信息的管理;
巡检人员管理模块,用于对巡检机组人员和巡检任务管理人员通过身份证信息进行人员基本信息的查询、维护、注册和删除管理,通过身份证读卡器实现人员信息的自动查询和展示,并对巡检机组人员的巡检记录信息进行查询、浏览、编辑和删除操作,完成巡检人员信息的管理;
巡检设备管理模块,用于对巡检的设备信息进行管理,实现设备信息的导入、导出、查询、浏览、注册、维护和删除操作,以及对巡检设备状态信息的维护,包括空闲、巡检使用、维护或者保养状态,实现对巡检设备的有效管理和使用;
第一数据存储模块,用于通过数据库和文件方式完成系统数据的存储,通过数据存储模块完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储,其中巡检的视屏数据通过文件存储,存储的文件路径存储到数据库。
11.如权利要求10所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述巡检任务规划模块包括巡检任务规划单元、巡检任务管理单元和巡检任务信息同步单元;巡检任务规划单元与巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、第三GIS模块和输电线路管理模块相连接,用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划,确定巡检要素;巡检任务管理单元与巡检任务规划单元相连接,用于对已规划好的巡检任务进行管理;巡检任务信息同步单元与巡检任务管理单元相连接,用于同步选定的无人机巡检任务信息到相应的移动子站。
12.如权利要求10所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述巡检任务监控模块,包括移动子站监控单元、飞行状态监控单元、吊舱监控单元和气象环境监测单元,其中移动子站监控单元,用于对移动子站的GPS信息进行监控,并在GIS地图记录移动子站的运动轨迹,并对历史运行轨迹进行记录;所述飞行状态监控单元,用于对无人机的飞行GPS坐标、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流、电池电量的状态信息进行监控;所述吊舱监控单元,用于对无人机飞行吊舱的角度、拍摄时间、拍摄GPS位置信息进行监控;所述气象环境监测单元,用于展示温度、湿度、风速、空气密度和海拔信息的气象环境信息。
13.如权利要求1所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述移动子站包括:
第四人机交互模块,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理,并将相应的处理结果展示出来,实现系统数据的输入和输出,完成人与系统的交互;
巡检任务同步模块,用于同步监控系统中的巡检任务信息到本地,对同步到本地的巡检任务进行查询、状态维护和当前巡检任务设定操作,完成巡检任务信息的同步和管理;
吊舱控制模块,用于实现对无人机飞行平台上吊舱的监测和控制,实时读取包括但不限于吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值吊舱信息,还能够根据外部指令,下发控制指令,控制吊舱的角度,执行拍摄和停止拍摄动作,完成对无人机飞行平台上的吊舱监控;
第四GIS模块,用于对巡检任务的输电线路信息进行导入、导出和展示功能,并提供GIS地图的框选、GPS位置定位操作,提供GIS地图上的GPS位置点的标定操作功能;
飞控模块,用于对无人机飞行平台的状态信息进行监测和控制,实时读取无人机飞行平台的GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量信息,并根据外部指令,下发命令到无人机飞行平台,对无人机飞行平台进行控制;
飞行任务规划模块,用于根据无人机巡检的输电线路信息、地理环境信息、气象环境信息,在GIS地图上规划出无人机巡检的起降点、悬停点、航迹点,以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距,生成相应的飞行航路,并对无人机飞行任务信息进行查询、浏览和删除、导入和导出操作,完成飞行任务的管理和规划;
缺陷预诊断模块,用于对图像进行编辑和拼接处理,将具有潜在缺陷可能性的图片筛选出来,在图像信息中标识缺陷信息和缺陷位置信息,并对相应的缺陷信息进行标识、修改、删除、查询和浏览操作,完成巡检结果的缺陷诊断和管理;
图像预处理模块,用于对巡检的图像信息进行预处理和管理,对相应的缺陷信息进行浏览、编辑、筛选和预处理操作,将拍摄图像中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉,对图进行去噪处理,调整图像的清晰度和对比度处理,实现图像信息的预处理;
气象监测模块,对无人机巡检现场的气象信息进行实时监测,通过匹配接口与飞行任务监控模块相连接,将监测气象信息发送到监控系统;
飞行任务监控模块,用于对飞行状态信息、巡检现场气象信息、GPS位置信息进行监控,在人机交互模块中展示出来;还能够将相应的飞行任务监控信息通过通信模块发送到监控系统;
第二数据存储模块,用于系统数据的存储,通过数据完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储,其中巡检的视屏数据通过文件存储,存储的文件路径存储到数据库;
第二GPS模块,用于移动子站的GPS定位,其与飞行任务监控模块通过串口相连接,将移动子站的GPS信息发送到监控系统;
第四通信模块,用于实现与监控系统之间的数据的交互,从监控系统中同步巡检任务信息,并将巡检数据和巡检监控数据上送到监控系统;还能够通过数传模块和图传模块,读取无人机飞行平台的无人机状态信息和巡检的视频信息。
14.如权利要求13所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述巡检任务同步模块,包括巡检任务信息同步单元、巡检任务查询单元和当前巡检任务设定单元,巡检任务信息同步单元用于巡检任务信息的同步;巡检任务查询单元,查询移动子站上的巡检任务信息;当前巡检任务设定单元,用于设定当前默认的巡检任务。
15.如权利要求13所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述飞行任务规划模块,包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元;其中飞行规划单元,规划出巡检无人机的起降点、悬停点、航迹点,以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距;飞行任务信息管理单元,用于查询、浏览和删除飞信任务信息;飞行任务导入导出单元导入、导出相应的飞行任务文件。
16.如权利要求1所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述巡检结果处理平台包括图像匹配管理模块和缺陷管理模块;
所述图像匹配管理模块,用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行匹配和编辑管理操作;
所述缺陷管理模块,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理;
所述巡检结果处理平台,还包括第五人机交互模块,所述第五人机交互模块与巡检图像管理模块通信,所述巡检图像管理模块分别与图像匹配管理模块、数据处理模块和缺陷管理模块通信,所述图像匹配管理模块与输电线路管理模块和第五GIS模块通信,所述数据处理模块分别与图像匹配管理模块、数据存储模块、第五通信模块和缺陷管理模块通信,所述缺陷管理模块与缺陷标识模块和缺陷播放模块通信。
17.如权利要求16所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,
所述第五人机交互模块包括无人机操控设备、遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器或者多通道环幕立体投影系统,用于获取并解析外部命令,将解析后的外部指令发送到相应巡检图像管理模块,通过音频、视频和图像方式展示出来;
所述巡检图像管理模块,用于巡检图像的查询、检索、浏览、播放、放大、缩小操作,并能够导入或者导出相应的图像文件;还用于图像的查询和检索,根据地理位置、所属行政区域、图片拍摄杆塔的编号、杆塔型号、材质、性质、档距、电压等级、GPS位置,运行维护班组和所属单位检索图像以及对应的图像属性信息,还能够查看检索出图像的缩率图,并对相应的图像属性信息进行编辑、删除和维护操作;
所述输电线路管理模块,用于对输电线路信息进行查询、编辑、删除、导入和导出操作,其中输电线路信息包括输电线路名称、线路类型、电压等级、起点杆塔编号、终点杆塔编号、所属单位以及杆塔信息包括杆塔编号、经纬度、杆塔材质、杆塔性质、杆塔型号、档距、杆塔高度、电压等级、运行单位和维护班组信息;
所述第五GIS模块,用于在GIS地图展示无人机巡检的输电线路信息,以及巡检线路以及杆塔对应的巡检图片和巡检缺陷信息的展示;
所述数据处理模块,包括外部识别单元、时钟同步单元和状态监测单元,所述外部识别单元分别与时钟同步单元和状态监测单元通信;所述数据处理模块用于对外部指令进行解析和处理,将相应处理结果发送到人机交互模块展示,并用于实现与地面监控站的系统时钟同步,读取地面监控站和无人机的状态信息;其中,外部识别单元,用于解析和响应外部指令,进行相应处理,并将处理结果发送到人机交互模块进行展示;时钟同步单元,用于同步巡检结果处理平台和地面监控站的系统时钟,保持时钟同步;状态监测单元用于实时监测无人机的飞行状态信息和吊舱状态信息,并能够读取和导入无人机巡检的结果数据;
所述数据存储单元,用于系统数据的存储,并提供系统数据的增删改查管理,所述系统数据包括巡检结果的图像数据、输电线路数据、巡检的GIS数据和巡检缺陷数据;通过图像名称和ID号对图像进行唯一性标识,确保每个图像对应唯一的ID号;还用于图像和缺陷信息的检索;
所述缺陷标识模块,用于通过矩形、椭圆和三角形图元标识图像中的缺陷,并对相应缺陷的信息进行文本说明和描述;所述缺陷的信息包括缺陷编号、缺陷等级、缺陷位置、所属巡检图像、缺陷描述,所述缺陷位置是图元的位置信息,图像颜色默认为红色,允许进行配置;
所述缺陷管理模块,包括缺陷诊断单元、缺陷编辑单元和缺陷查询单元,用于对巡检结果的图像文件进行自动的缺陷诊断,在巡检图像上通过图元标示缺陷位置,给出相应缺陷描述信息,并对诊断出的缺陷信息进行编辑和查询管理;其中缺陷诊断单元,用于对巡检结果进行自动缺陷诊断,标示缺陷位置信息,给出缺陷描述信息;缺陷编辑单元,用于对无人机巡检缺陷的位置和描述信息进行编辑,并将缺陷信息存储到数据库中;缺陷查询单元,用于查询已有的巡检缺陷,并展示查询到的缺陷;
所述缺陷播放模块,用于将获取的缺陷位置信息和缺陷描述信息,通过矩形、椭圆和三角形图元在巡检图像上展示出来。
18.如权利要求16所述的一种无人机输电线路智能巡检系统,其特征是,所述图像匹配管理模块,包括了GPS定位单元、图像与输电线路信息匹配单元、图像与GIS信息关联单元和图像属性编辑单元,所述图像属性编辑单元分别与GPS定位单元、输电线路信息匹配单元和图像与GIS信息关联单元通信,所述GPS定位单元将信息传输给输电线路信息匹配单元,所述输电线路信息匹配单元将信息传输给图像与GIS信息关联单元;所述图像匹配管理模块用于根据图像拍摄的时间和GPS位置信息,确定巡检图像中拍摄的输电线路设备信息和编号,并与GIS信息相关联,实现根据输电线路信息和GIS信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索、查询、编辑和删除管理;
其中,GPS定位单元,用于根据图像拍摄时间确定图像拍摄的GPS位置信息;图像与输电线路信息匹配单元,根据读取输电线路管理模块中的输电线路信息以及图像拍摄的GPS位置信息,确定巡检图像对应输电线路杆塔或者输电线路杆塔段,便于通过输电线路信息对巡检图像和巡检缺陷进行检索;图像与GIS信息关联单元,用于将巡检图像和从GIS模块中读取的GIS信息进行关联,使得通过GIS信息检索和查询相应的巡检图像和巡检缺陷;图像属性编辑单元,用于手工对巡检图像对应的输电线路杆塔信息和GIS信息属性信息进行编辑。
19.一种如权利要求1或2所述的无人机输电线路智能巡检系统的集中调度方法,其特征是,包括如下步骤:
1)任务导入:在调度平台中,进行任务信息的导入,导入需要调度的任务列表以及相应的任务信息;
2)任务评估:在调度平台中,根据导入的任务信息,设定任务评估的评估参数,调整任务评估参数权重;对任务调度信息进行评估,确定任务的优先级及任务的工作量,以及所需巡检任务设备和人员,为任务调度提供相应的依据;
3)任务调度:在调度平台中,根据任务工作量和任务紧急程度以及所需设备能否满足任务要求,完成任务自动调度,给出任务的自动调度方案;在此基础上,在已有的任务调度方案的基础上,手工对调度方案进行调整,调整调度人员、无人机、检测终端、车辆,以及调度的任务执行时间信息;调度完成后,由巡检任务管理人员对任务调度方案进行审核;
4)调度任务审核:在调度平台中对任务调度状态的任务调度方案进行审核,审核通过则将任务同步到调度终端,进入任务执行状态;审核不通过,需要对任务调度方案进行调整,则进入任务调度状态,进行调度任务方案的调整;审核不通过,需要重新的调度则需要进入任务评估状态,重新设置评估参数,进行任务调度;
5)任务执行:调度平台将相应的调度任务方案中的调度指令下发到对应的调度终端,调度终端解析并响应相应的调度指令;调度平台同步巡检任务信息到调度终端,按照调度任务要求执行无人机线路巡检任务;
6)任务完成:调度终端在执行完成相应的巡检任务后,将巡检任务执行信息发送到调度平台;调度终端将任务完成后的设备和人员并入巡检资源库中,用于下次任务调度;
7)任务关闭:调度平台根据调度任务执行信息,生成巡检任务报告,并将巡检任务关闭。
20.一种如权利要求1或10所述的无人机输电线路智能巡检系统的集中监控方法,其特征是,具体的流程如下:
第一步,巡检任务分配阶段,根据巡检的输电线路的信息和监控到的移动子站的状态信息,进行巡检任务分配,确定各个巡检任务对应的输电线路段、巡检时间、巡检类型和巡检目的信息,并对各个巡检任务进行巡检人员和设备的配置;该阶段对移动子站的状态信息的监控主要是对移动子站的GPS位置信息以及移动子站设备的完整度、机组成员的全员程度进行监控,便于对相应的巡检任务进行分配;
第二步,巡检任务执行阶段,将相应巡检任务信息进行审核,审核通过后将巡检任务信息下发对应的移动子站,执行相应的巡检任务;在巡检任务执行阶段,通过无线通信方式对巡检任务执行状况进行监控,对移动子站的设备状态、GPS位置信息、以及移动子站现场的气象环境信息进行监控;
第三步,飞行任务新建阶段,移动子站根据下发的巡检任务信息,对巡检任务对应的飞行任务进行规划,确定该巡检任务完成所需飞行任务,一个飞行任务对应飞机的一次起降飞行巡检;新建飞行任务,应确定飞行任务的对应的巡检杆塔和输电线路段,以及飞行任务对应的监测设备,规划出相应的飞行航路,如果已有飞行航路,则直接导入;
第四步,飞行任务执行阶段,移动子站将要执行的飞行任务中飞行航路信息发送飞控模块中,启动无人机,进行飞行巡检;在巡检过程中对飞行任务进行监控,主要是对飞行状态、吊舱状态、飞行航迹和气象信息进行监控;
第五步,飞行任务完成阶段,将相应的巡检结果数据导入到移动子站中,对巡检的图像信息进行预处理,结合飞行过程信息,生成飞行报告,并将飞行报告、飞行结果数据、飞行过程数据、飞行监控数据发送到监控系统中去,飞行监控数据实时传入监控系统;
第六步,巡检任务完成阶段,监控系统对巡检的结果数据,主要巡检的图像信息进行巡检缺陷诊断,确定出巡检缺陷;并对飞行报告中初步给出的缺陷核实和诊断;对巡检任务进行完成度检查,确保巡检任务完成度为100%;
第七步,巡检结果处理阶段;
第八步,巡检任务关闭阶段,集中管理子系统根据巡检过程信息、结果信息和缺陷信息,生成相应的巡检报告,给出巡检过程描述和巡检结果描述;将相应的巡检报告中巡检缺陷进行缺陷消缺,并将缺陷消缺结果反映到巡检报告中。
21.如权利要求20所述的一种无人机输电线路智能巡检系统的集中监控方法,其特征是,所述巡检结果处理流程如下所示:
第一步,图像预处理,对巡检结果中拍摄的图像副本信息进行预处理,将拍摄图片中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉,对图片进行去噪处理,调整图片的清晰度和对比度;
第二步,缺陷诊断,根据缺陷专家库给出的缺陷样本进行诊断,确认图像中的信息是否为缺陷,在图片上添加缺陷图层,在新的图像图层上,通过方形或者圆形以及文字说明标识出缺陷,并将诊断结果保存数据库;
第三步,缺陷手动处理,对保存到数据库中的缺陷信息,进行人工确认,确认诊断出的是否为缺陷,对缺陷进行重新标识、删除缺陷、修改缺陷以及浏览相应缺陷;通过图像管理,浏览原始图像信息,并对人工发现的缺陷进行标识。
22.一种如权利要求1所述的无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,其特征是,巡检图像的匹配过程包括如下步骤:
(1)巡检结果数据的导入:通过无线通信或者SD卡的方式将巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志导入到所述无人机巡检图像检索系统中;
(2)巡检图像GPS位置匹配:根据巡检的图像及数据确定巡检图像拍摄时的GPS位置;
(3)输电线路信息匹配:根据步骤(2)中确定的图像拍摄时的GPS位置以及飞控监测数据确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段;
(4)巡检图像与GIS信息关联:根据拍摄图像中的杆塔或者杆塔段与相应的GIS信息进行关联,确定巡检图像拍摄区域的信息,实现通过GIS信息查询相应的巡检图像及其属性信息;
(5)图像属性信息确认:如果是通过参考GPS位置确定的输电线路设备的,提示用户通过手工方式进行确认是否为拍摄的杆塔或者杆塔段,确认后,如果不需要调整和修改相应的属性信息的进入步骤(6);需要调整和修改的,则对拍摄图片对应的杆塔和杆塔段进行手工调整和修改后,进入步骤(4),并将相应图像信息标识为确认完成;
(6)图像匹配完成,可以根据巡检图像拍摄区域的GIS信息和输电线路信息进行相应图像信息检索。
23.一种如权利要求1所述的无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,其特征是,对巡检结果数据进行缺陷诊断和标识过程包括如下步骤:
步骤(1):无人机将巡检结果传输给地面监控站,地面监控站将巡检结果导入巡检结果处理平台;
步骤(2)巡检图像GPS位置匹配:根据巡检的图像及数据确定巡检图像拍摄时的GPS位置;
步骤(3)输电线路信息匹配:根据步骤(2)中确定的图像拍摄时的GPS位置以及飞控监测数据确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段;
步骤(4):缺陷诊断,对巡检图片进行输电线路缺陷自动诊断;
步骤(5):缺陷标识,通过标注图像像素坐标位置的方式对图像信息进行缺陷标识,确定缺陷的位置;所有的坐标位置点,均是以图像像素为单位;在巡检图片中展示时,通过原始巡检图像上绘制展示图层的方式展示巡检缺陷,不对巡检图像进行编辑,确保巡检原始图像的完整性;
步骤(6):缺陷确认,对步骤(5)缺陷标识出的缺陷进行确定,如果不是缺陷,则将该缺陷图片标识为非缺陷;如果是缺陷,对相应缺陷图片进行标识;需要通过手工方式对相应的缺陷位置和缺陷信息进行调整和修改,则对巡检缺陷信息进行调整和修改后,进入步骤(4);不需要调整和修改相应的缺陷的进入步骤(7);
步骤(7):缺陷上传,完成缺陷的标识和确认后,将相应的缺陷信息和缺陷图片保存后,上传到后台,结束巡检结果数据的处理。
24.如权利要求23所述的一种无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,其特征是,
所述步骤(1)的巡检结果包括巡检图像、巡检过程数据、巡检监测数据以及飞控日志;
所述步骤(4)的具体步骤为:
首先,对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别,删除清晰度不够和选景不够准确的图像,对诊断图像进行拼接和编辑;
其次,将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析,分析出输电线路缺陷,确定巡检图片中的缺陷图片;
最终,根据与专家库对比时的相似度默认为95%、90%、85%,确定不同的缺陷确定等级:高、中、低;
所述步骤5)中缺陷标识的基本图元包括矩形、圆形、椭圆形和三角形。
25.如权利要求22或23所述的一种无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,其特征是,所述确定巡检图像拍摄时的GPS位置的方法为:
(1)读取巡检图像的拍摄时间Photo_T;
(2)读取无人机飞行的GPS位置信息和GPS位置对应的时间,记为:<GPS,GPS_T>,其中,GPS的值包含了经度值和纬度值;
(3)根据巡检图像的拍摄时间Photo_T,到无人机GPS获取时间GPS_T中进行检索合格比对,在时间检索范围为Photo_T±1秒的范围内,获取最接近的时间;如果获取不到最为接近时间,则扩大时间检索范围为Photo_T±2秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±4秒,确定最接近时间GPS_T1;还无法获取的,则扩大时间检索范围为Photo_T±10秒,确定最接近时间GPS_T1;还是无法检索到的,查询到最接近的时间为参考时间GPS_T2,根据参考时间GPS_T2获取的GPS位置为参考GPS值;
(4)通过确定的GPS读取时间GPS_T1,确定巡检图像拍摄的photo_GPS1(photo_gps_x,photo_gps_y)位置;根据参考时间GPS_T2,确定巡检图像的参考photo_GPS2位置。
26.如权利要求22或23所述的一种无人机输电线路智能巡检系统的巡检结果处理方法,其特征是,所述确定对应的输电线路杆塔或者杆塔段的方法为:
(1)根据确定的巡检图像拍摄的photo_GPS1位置或者参考photo_GPS2位置,到数据存储模块中的飞行监测数据中,根据拍摄photo_GPS1位置查询巡检的水平线距L和拍摄水平视角A;
(2)计算杆塔GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置,以及对应的水平线距L和拍摄视角A,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1(line_gps_x,line_gps_y);具体计算算法如下:
(a)计算偏移距离tower_L:tower_L=L/sinA;
(b)计算偏移方向,从数据存储模块中的无人机飞行状态信息中,读取无人机的飞行航向,并根据飞行航线和拍摄视角,计算出偏移视角线与正北方向的偏移角度C;
(c)计算图像拍摄的输电线路设备的GPS位置,根据图像拍摄的photo_GPS1位置(photo_gps_x,photo_gps_y)、偏移距离tower_L和偏移角度C,计算对应的巡检图像拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1(line_gps_x,line_gps_y);
line_gps_x=photo_gps_x+tower_L*sinc;
line_gps_y=photo_gps_y+tower_L*cosc;
(3)匹配巡检图像的输电线路杆塔或者杆塔段;具体方法为:
(a)根据计算出的巡检图像中拍摄的输电线路设备的GPS位置photo_Line_GPS1,到输电线路信息数据库中查询对应的GPS位置最为接近的输电线路杆塔tower0;
(b)将tower0的GPS位置值tower0_GPS与拍摄杆塔位置的GPS位置值tower0进行比较,如果两个位置的偏差在默认偏差值w以内,则认为拍摄杆塔为对应杆塔tower0,进入步骤(c);否则,认为是输电线路杆塔段,进入步骤(d);
(c)查找相应杆塔信息中的杆塔标号,在图像文件属性信息的主题中写入对应的杆塔编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h);
(d)查询杆塔线路上的前序pre_tower为杆塔tower0前序的第一个杆塔,后续杆塔post_tower为后序的第一个杆塔;
(e)根据杆塔的tower0,和前序的杆塔pre_tower,确定该GPS值是否在(pre_tower,tower0)的杆塔段中,如果在图像文件属性信息主题中以pre_tower-tower0格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h);否则,查找后序杆塔post_tower,确定杆塔tower0是否在(tower0,post_tower)杆塔段中,如果在图像文件属性信息主题中以tower0-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h),否则进入步骤(f);
(f)判断前序杆塔或者后续杆塔与杆塔tower0的塔序号大于等于2的进入步骤(g),否则,将前序杆塔pre_tower和后续杆塔post_tower分别向外扩充一个杆塔,进入步骤(e);
(g)确定杆塔段为(pre_tower,post_tower),查询pre_tower杆塔和post_tower杆塔的杆塔号,在图像文件属性信息主题中以pre_tower-post_tower格式写入对应的杆塔段编号,图像的主题中写入杆塔所属的输电线路名称,进入步骤(h);
(h)确定巡检图片对应杆塔或者杆塔段,结束计算;
(4)巡检图像关联输电线路信息;根据巡检图像以及巡检图像对应的输电线路杆塔或者杆塔段,关联相应的输电线路信息,便于通过输电线路信息检索相应的巡检图像信息。
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