CN106909169A - 一种全自动电力巡线无人机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动电力巡线无人机系统，涉及无人机技术领域，包括地面集中指挥中心、地面移动控制站和智能巡检无人机，本发明的巡检装置采用智能化的巡检模式，飞行精度高，执行多任务能力强，可自动避障以及集群作业，且操作便捷性好。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种全自动电力巡线无人机系统。
背景技术
我国的国土幅员辽阔，地形也相对复杂，丘陵较多、平原较少，加上气象条件的复杂多变，给跨区电网和超高压输电线路工程的建设带来一定难度，加上建成之后的维护与保养，仅仅依靠现有的检查手段和常规测试并不能满足高效快速的要求，也不能达到很好的效果。无人机技术的运用，能够很好的完成电力巡检和建设规划任务，随着技术的不断成熟和优化，无人机巡线也将逐步得到电力企业的认可及大规模应用。如中国专利申请号为CN 201610684047.3公开了一种无人机自动化巡检系统，包括无人机、控制中心和搭载在无人机上的取像装置，无人机按控制中心预设的路径飞行，所述无人机设有通信装置、数据存储装置、定位装置、降落伞和弹出装置，其中取像装置和定位装置的数据存储到数据存储装置中，数据存储装置固定连接通信装置并经通信装置与控制中心通信；定位装置控制弹出装置弹出，弹出装置的弹出端探出无人机表面，所述数据存储装置和通信装置藏于弹出装置的弹出端内，数据存储装置上绑有降落伞；当定位装置检测到无人机不按预设的路径飞行时，弹出装置弹出数据存储装置和通信装置。又如中国专利申请号为CN 201510241271.0公开了一种无人机巡检系统，其中，地面控制终端可通过中继直升机与进行巡检作业的任务直升机进行双向通信，进而实现图像数据传输以及任务直升机的飞行控制等功能，大大提高了无人机的飞行控制距离，同时本发明技术方案因采用126cc水冷发动机解决了80cc发动机动力不足、载荷量偏小以及寿命短缺陷，并参照汽车发电原理加装一款200W发电机以及整流滤波模块，一定程度上解决了机载设备所需电源问题
当前的无人机巡检系统一般由无人机分系统、任务载荷分系统和综合保障分系统组成。无人机分系统指由无人驾驶航空器、地面站和通讯系统组成，通过遥控指令完成飞行任务的无人飞机系统。任务载荷分系统指为完成检测、采集和记录架空输电线路信息等特定任务功能的系统，一般包括光电吊舱、云台、相机、红外热像仪和地面显控单元等设备或装置。综合保障分系统指保障无人机巡检系统正常工作的设备及工具的集合，一般包括供电设备、动力供给(燃料或动力电池)、专用工具、备品备件和储运车辆等。无人机技术的发展为架空电力线路的巡线提供了新的移动平台，而传统的无人机巡线系统依然存在以下几点问题：
1、任务载荷与飞行器匹配较低，需要多人协作，分工操控飞行器、巡检设备，效率低下，对人员的技术水平要求高；
2、飞行器定位精度低，无针对高压线缆、杆塔等巡检场景适用的避障系统，使用风险高，功能很单薄；
3、无人机系统缺乏大数据集群作业的实际应用，不够安全、智能，与现有的监控系统无法并行兼容，效果不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动电力巡线无人机系统，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种全自动电力巡线无人机系统，包括
地面集中指挥中心：包括指挥中心控制台，所述指挥中心控制台内嵌有集中指挥数据模块，集中指挥数据模块连接有动态可视化显示系统、智能专家分析系统、网络图传模块和巡检视频及图像归档系统，巡检视频及图像归档系统连接有无线图像接收模块一，所述动态可视化显示系统构建出三维可视化电子地图并实时显示巡检数据和无人机的飞行状态；
地面移动控制站：包括地面站的控制计算机，控制计算机连接有数据通信模块二、目标跟踪系统和无线图像接收模块二，所述数据通信模块二用于与智能巡检无人机上的数据通信模块一无线连接，可对无人机的飞行进行控制，所述无线图像接收模块二连接至网络图像上传模块，网络图像上传模块与网络图传模块通过互联网连接，所述目标跟踪系统内嵌有已制定好的航线规划模块，用于引导无人机按照规定航线进行巡检飞行；
智能巡检无人机：包括设置于无人机机体内的飞控系统，飞控系统连接有数据通信模块一、安全应急处理模块、导航模块、避障信息处理模块和多功能任务接口模块，所述避障信息处理模块连接有双摄像头视频采集模块，所述多功能任务接口模块连接有智能机载光电节能模块，智能机载光电节能模块连接有无线图传发射模块，无线图传发射模块分别与无线图像接收模块一和无线图像接收模块二无线连接，所述导航模块与目标跟踪系统连接并为其提供导航数据。
优选的，所述智能专家分析系统内嵌有分析处理单元以及存储有故障缺陷数据的数据库，分析处理单元与数据库连接，分析处理单元用于对从无人机处接收到的图像视频信息进行分析处理，辨别出其缺陷类型并存档。
优选的，所述分析处理单元还连接有报告生成模块，生成检测结果报告。
优选的，所述巡检视频及图像归档系统通过其内置的微处理器对巡检视频及图片进行自行归类和命名。
优选的，所述安全应急处理模块连接有陀螺仪和飞控系统，所述安全应急处理模块通过陀螺仪采集无人机的飞行姿态数据并利用飞控系统对其飞行姿态进行调整。
优选的，所述避障信息处理模块分别与双摄像头视频采集模块以及飞控系统连接，避障信息处理模块从双摄像头视频采集模块采集到当前的位置和环境图像信息，并及时判断当前是否需要进行避障飞行，然后通过控制飞控系统来控制无人机的飞行轨迹。
本发明的优点在于：
1、多旋翼无人机可垂直起飞和降落，无需任何辅助装置，不需要专门的机场和跑道，对环境要求极低，可在野外随处起飞和降落；
2、无人机飞行精度高，可长时间悬停、前飞、后飞、侧飞、盘旋等，多旋翼无人机能在平原、湖泊、高山等地形地貌下飞行巡检，可以利用空中优势，全方位、高精度检查输电线路运行情况，因此能够很好地弥补人工巡检的不足；
3、无人机速度可控范围大，智能化程度高，可实现程控自主飞行及自动返航等多种先进功能；操作十分简便有效，有较强的容错能力；系统性能稳定可靠、机动灵活，运营成本低；
4、无人机在制定了航线后，靠近铁塔和线路的时候，需要拍照片，需要调整相机到最佳位置拍摄图像，飞控子系统能根据提供的位置移动、角度偏移来调整飞机的位置，自主优化巡检航线与飞行轨迹；
5、无人机光电吊舱可搭载设备丰富，除了可见光还有红外热像仪和紫外成像仪，在夜晚也能发挥作用；红外热像仪能够通过温度异常变化对比值，发现隐蔽性较强的发热故障点；紫外成像仪能够利用电晕和表面局部放电的产生和增强间接评估运行设备的绝缘状况和及时发现绝缘设备的缺陷；紫外成像仪和红外热像仪是一种互补性技术，结合传统可见光巡线，能够大大提高故障点检测的准确性，为故障抢修、预警赢得宝贵的时间。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明中地面集中指挥中心的原理框图。
图3为本发明中地面移动控制站的原理框图。
图4为本发明中智能巡检无人机的原理框图。
图5为本发明中巡检视频及图像归档系统的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，一种全自动电力巡线无人机系统，包括
地面集中指挥中心：包括指挥中心控制台，所述指挥中心控制台内嵌有集中指挥数据模块，集中指挥数据模块连接有动态可视化显示系统、智能专家分析系统、网络图传模块和巡检视频及图像归档系统，巡检视频及图像归档系统连接有无线图像接收模块一，系统采用4G无线网络传输，视频实时监控，并可在有网络覆盖的地方随时监控；
所述动态可视化显示系统构建出三维可视化电子地图并实时显示巡检数据和无人机的飞行状态，巡检数据与飞机状态实时显示，各项指标和参数一目了然；
所述智能专家分析系统内嵌有分析处理单元以及存储有故障缺陷数据的数据库，分析处理单元与数据库连接，分析处理单元用于对从无人机处接收到的图像视频信息进行分析处理，辨别出其缺陷类型并存档，将异常进行分级(正常、轻微、严重)，提升巡检、预警效率和精准度，所述分析处理单元还连接有报告生成模块，生成检测结果报告；
所述巡检视频及图像归档系统通过其内置的微处理器对巡检视频及图片进行自行归类和命名，由于巡检数据量大，对于巡检正常的照片，可采取压缩方式存储，亦可用表格记录情况；对于巡检有重大安全隐患的疑似目标，可保存清晰的图片；
上述指挥中心具有最高权限，可统一监测、指挥管辖内的飞行器，对所有云端数据有最高的编辑、搜索、处置权限，可同时指挥管辖范围内所有飞行器定时、定点接续完成巡检任务；
地面移动控制站：包括地面站的控制计算机，控制计算机连接有数据通信模块二、目标跟踪系统和无线图像接收模块二，所述数据通信模块二用于与智能巡检无人机上的数据通信模块一无线连接，可对无人机的飞行进行控制，所述无线图像接收模块二连接至网络图像上传模块，网络图像上传模块与网络图传模块通过互联网连接；
本系统具有常规无人机系统所有的航线规划与模拟巡检飞行功能，具有跟踪拍摄功能，通过地面站再回传图像中选取跟踪兴趣点，无人机将在巡检的计划中实现长时间跟拍功能，所述目标跟踪系统内嵌有已制定好的航线规划模块，用于引导无人机按照规定航线进行巡检飞行；
上述地面移动控制站集成数传电台模块、图像接收模块、RTK基准站模块，以及视频4G转发模块，快速作业；
智能巡检无人机：包括设置于无人机机体内的飞控系统，飞控系统连接有数据通信模块一、安全应急处理模块、导航模块、避障信息处理模块和多功能任务接口模块，所述避障信息处理模块连接有双摄像头视频采集模块；
所述多功能任务接口模块连接有智能机载光电节能模块，智能机载光电节能模块连接有无线图传发射模块，无线图传发射模块分别与无线图像接收模块一和无线图像接收模块二无线连接，所述导航模块与目标跟踪系统连接并为其提供导航数据；
所述安全应急处理模块连接有陀螺仪和飞控系统，所述安全应急处理模块通过陀螺仪采集无人机的飞行姿态数据并利用飞控系统对其飞行姿态进行调整
所述避障信息处理模块分别与双摄像头视频采集模块以及飞控系统连接，采用智能光电吊舱，可针对关键目标多维度跟踪拍摄，避免片面的照片影响故障判断，避障信息处理模块从双摄像头视频采集模块采集到当前的位置和环境图像信息，并及时判断当前是否需要进行避障飞行，然后通过控制飞控系统来控制无人机的飞行轨迹。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (6)
1.一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于，包括
地面集中指挥中心：包括指挥中心控制台，所述指挥中心控制台内嵌有集中指挥数据模块，集中指挥数据模块连接有动态可视化显示系统、智能专家分析系统、网络图传模块和巡检视频及图像归档系统，巡检视频及图像归档系统连接有无线图像接收模块一，所述动态可视化显示系统构建出三维可视化电子地图并实时显示巡检数据和无人机的飞行状态；
地面移动控制站：包括地面站的控制计算机，控制计算机连接有数据通信模块二、目标跟踪系统和无线图像接收模块二，所述数据通信模块二用于与智能巡检无人机上的数据通信模块一无线连接，可对无人机的飞行进行控制，所述无线图像接收模块二连接至网络图像上传模块，网络图像上传模块与网络图传模块通过互联网连接，所述目标跟踪系统内嵌有已制定好的航线规划模块，用于引导无人机按照规定航线进行巡检飞行；
智能巡检无人机：包括设置于无人机机体内的飞控系统，飞控系统连接有数据通信模块一、安全应急处理模块、导航模块、避障信息处理模块和多功能任务接口模块，所述避障信息处理模块连接有双摄像头视频采集模块，所述多功能任务接口模块连接有智能机载光电节能模块，智能机载光电节能模块连接有无线图传发射模块，无线图传发射模块分别与无线图像接收模块一和无线图像接收模块二无线连接，所述导航模块与目标跟踪系统连接并为其提供导航数据。
2.根据权利要求1所述的一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于：所述智能专家分析系统内嵌有分析处理单元以及存储有故障缺陷数据的数据库，分析处理单元与数据库连接，分析处理单元用于对从无人机处接收到的图像视频信息进行分析处理，辨别出其缺陷类型并存档。
3.根据权利要求2所述的一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于：所述分析处理单元还连接有报告生成模块，生成检测结果报告。
4.根据权利要求3所述的一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于：所述巡检视频及图像归档系统通过其内置的微处理器对巡检视频及图片进行自行归类和命名。
5.根据权利要求1所述的一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于：所述安全应急处理模块连接有陀螺仪和飞控系统，所述安全应急处理模块通过陀螺仪采集无人机的飞行姿态数据并利用飞控系统对其飞行姿态进行调整。
6.根据权利要求1所述的一种全自动电力巡线无人机系统，其特征在于：所述避障信息处理模块分别与双摄像头视频采集模块以及飞控系统连接，避障信息处理模块从双摄像头视频采集模块采集到当前的位置和环境图像信息，并及时判断当前是否需要进行避障飞行，然后通过控制飞控系统来控制无人机的飞行轨迹。
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