CN107357313A - 一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统及方法，所述系统包括远程监控平台和无人机；所述无人机，用于根据巡检任务，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息传输给远程监控平台；所述的远程监控平台，用于规划巡检任务，制定巡检线路发送给所述无人机，同时监控巡检任务进程；并接收来自无人机巡检过程的实时信息，对无人机采集到的图像进行分类整理后供管理人员进行筛选和故障排查，得到输电线路的故障图像；对故障图像进行标记后，根据标记图像生成相应的维护任务，发送给维护人员。本发明提高了无人机巡检的工作效率，同时避免了人为误差，提高故障分析维护的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路监测领域，特别是涉及一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统及方法。
背景技术
随着科学技术的发展，电力资源已经成为社会生活中必不可缺的资源之一；而输电线路的是电力运输的关键，随着生活与工作中使用的用电设备越来越多，输电线路的供电将直接影响生活和工作的正常运行；因此，就需要对输电线路巡检和维护，以保证输电线路正常工作。
就目前而言，无人机巡检是输电线路最常见的检测方式，输电线路一般由若干杆塔和输电线组成，因此在进行电力巡线时，会根据杆塔的标号进行巡线；巡检过程中，在每个巡检点会拍摄多张图像；在巡检完成后，飞回监控中心，由工作人员手动对无人机拍摄的图像进行分类、筛选，并根据图像进行分析，以进行故障判断，并针对性地进行故障维修；但这种手动分类、筛选和处理的方式会浪费极大的人力物力，降低工作效率，也会带来大量误差。并且，杆塔的故障进行维修后，只能手工进行记录，因此，存在漏修的可能性，而手工记录也增加出错的概率；也增加了工作的繁琐度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统及方法，利用无人机依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并通过机载无线通讯模块传输到远程监控平台，由远程监控平台进行分类和保存，供管理人员进行筛选，并对筛选得到的图像进行故障分析和故障图像标记，远程监控平台定位故障图像对应的线路和杆塔位置，生成维护任务发送给维护人员，提高了无人机巡检的工作效率，同时避免了人为误差，提高故障分析维护的准确性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，包括远程监控平台和无人机；远程监控平台与无人机通过无线网络通讯；
所述无人机，用于根据巡检任务，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像与及其对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；具体地，所述无人机包括机载通讯模块、MCU模块、摄像头、实时时钟、定位模块、存储器和无人机飞行控制模块；所述摄像头、实时时钟和定位模块的输出端均与MCU模块连接，所述MCU模块还分别与无人机飞行控制模块、存储器以及机载通讯模块连接；所述记载通讯模块通过无线网络与远程监控平台连接；所述MCU模块，用于将来自远程监控平台的巡检线路传输给无人机飞行控制模块，以控制无人机按照巡检线路进行巡检，并在巡检线路上各个杆塔范围内，将来自摄像头的图像信息、来自定位模块的定位信息以及来自实时时钟的时间信息进行打包，通过机载无线通讯模块实时传输给所述远程监控平台；所述存储器用于对无人机采集到的图像信息和对应的定位信息、时间信息进行本地保存。
所述的远程监控平台，用于规划巡检任务，制定巡检线路，对巡检线路进行命名后将巡检线路发送给所述无人机，并监控巡检任务进程；或是接收来自无人机巡检过程的实时信息，对无人机采集到的图像进行分类整理后供管理人员进行筛选和故障排查，得到输电线路的故障图像；对故障图像进行标记后，根据标记图像生成相应的维护任务，发送给维护人员，再定位故障线路，生成相应的维护任务发送给维护人员；同时提供数据操作功能，实现数据的查看、导出和更新。具体地，所述远程监控平台，包括后台无线通讯模块与后台处理中心，后台处理中心通过后台无线通讯模块与无人机建立无线通讯；所述后台处理中心，包括：任务规划模块，用于规划巡检任务，制定巡检线路并对线路进行命名，通过后台无线通讯模块将命名后的巡检线路发送给所述无人机；所述巡检线路包括无人机所需巡检的各个杆塔标号、杆塔标号对应杆塔位置信息、杆塔类型以及杆塔巡检的先后顺序；进程显示模块，用于根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图进行展示；存储与日志模块，用于保存无人机发送的每幅图像，同时根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型；将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存，并生成无人机飞行巡检日志；图像分类模块，用于按照无人机飞行巡检日志，根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；故障维护模块，用于根据管理人员输入的杆塔标号，筛选出无人机巡检过程中拍摄的对应图像；根据筛选出的图像进行故障排查，对存在故障的图像进行标记，并定位故障线路以及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；数据操作模块，用于提供数据操作功能，供管理人员进行数据的查看、导出和更新。
优选地，所述输电线路维护系统还包括手持维护终端，用于接收远程监控平台下发的维护任务，并将维护任务完成进度上报给远程监控平台。
一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，包括以下步骤：
S1.远程监控平台规划巡检线路，对巡检线路进行命名后保存在存储模块中，并将命名后的巡检线路发送给无人机；
S2.无人机按照巡检线路进行飞行，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像与各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；
S3.远程监控平台根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型，将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存在存储模块中，并生成无人机飞行巡检日志；
S4.远程监控平台根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；
S5.对分类后的图像进行筛选和故障排查，生成故障维护任务发送给维护人员进行处理。具体地，所述步骤S5包括以下子步骤：S501.管理人员输入目标杆塔标号，远程监控平台自动筛选无人机巡检过程中拍摄的对应图像，并展示给管理人员；S502.管理人员根据筛选得到的图像进行故障排查，并对输电线路存在故障的图像进行标记；S503.远程监控平台根据标记的图像，定位故障线路及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；S504.维护人员通过手持维护终端，接收远程监控平台下发的维护任务，并在任务执行过程中上报维护任务的完成进度。
优选地，所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，还包括进程显示步骤：远程监控平台根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图展示给管理人员。
本发明的有益效果是：利用无人机依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并通过机载无线通讯模块传输到远程监控平台，由远程监控平台进行分类和保存，供管理人员进行筛选，并对筛选得到的图像进行故障分析和故障图像标记，远程监控平台定位故障图像对应的线路和杆塔位置，生成维护任务发送给维护人员，提高了无人机巡检的工作效率，同时避免了人为误差，提高故障分析维护的准确性；维护人员在任务执行过程中，能够通过手持维护终端上报维护任务的完成进度，供远程监控平台管理，无需手动记录维护进程，降低了工作的繁琐度。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图；
图2为本发明的方法流程图；
图3为本发明中故障分析维护的流程体。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，包括远程监控平台和无人机；远程监控平台与无人机通过无线网络通讯；
所述无人机，用于根据巡检任务，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像及其对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；具体地，所述无人机包括机载通讯模块、MCU模块、摄像头、实时时钟、定位模块、存储器和无人机飞行控制模块；所述摄像头、实时时钟和定位模块的输出端均与MCU模块连接，所述MCU模块还分别与无人机飞行控制模块、存储器以及机载通讯模块连接；所述记载通讯模块通过无线网络与远程监控平台连接；所述MCU模块，用于将来自远程监控平台的巡检线路传输给无人机飞行控制模块，以控制无人机按照巡检线路进行巡检，并在巡检线路上各个杆塔范围内，将来自摄像头的图像信息、来自定位模块的定位信息以及来自实时时钟的时间信息进行打包，通过机载无线通讯模块实时传输给所述远程监控平台；所述存储器用于对无人机采集到的图像信息和对应的定位信息、时间信息进行本地保存。
在本申请的实施例中，所述定位模块和实时时钟利用GPS模块实现，GPS模块在提供定位信息的同时，将内部包含的时间信息一起提供给MCU模块进行本地保存或无线传输。在该实施例中，无人机还包括云台，云台的控制输入端与MCU模块连接，上述摄像头安装于云台上，在进行图像拍摄过程中，通过MCU模块可控制云台转动，以实现从不同角度获取输电线路图像。
所述的远程监控平台，用于规划巡检任务，制定巡检线路，对巡检线路进行命名后将巡检线路发送给所述无人机，并监控巡检任务进程；或是接收来自无人机巡检过程的实时信息，对无人机采集到的图像进行分类整理后供管理人员进行筛选和故障排查，得到输电线路的故障图像；对故障图像进行标记后，根据标记图像生成相应的维护任务，发送给维护人员；同时提供数据操作功能，实现数据的查看、导出和更新。具体地，所述远程监控平台，包括后台无线通讯模块与后台处理中心，后台处理中心通过后台无线通讯模块与无人机建立无线通讯；所述后台处理中心，包括：任务规划模块，用于规划巡检任务，制定巡检线路并对线路进行命名，通过后台无线通讯模块将命名后的巡检线路发送给所述无人机；所述巡检线路包括无人机所需巡检的各个杆塔标号、杆塔标号对应杆塔位置信息、杆塔类型以及杆塔巡检的先后顺序；进程显示模块，用于根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图进行展示；存储与日志模块，用于保存无人机发送的每幅图像，同时根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型；将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存，并生成无人机飞行巡检日志；图像分类模块，用于按照无人机飞行巡检日志，根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；故障维护模块，用于根据管理人员输入的杆塔标号，筛选出无人机巡检过程中拍摄的对应图像；根据筛选出的图像进行故障排查，对存在故障的图像进行标记，并定位故障线路以及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；数据操作模块，用于提供数据操作功能，供管理人员进行数据的查看、导出和更新。
其中，所述任务规划模块包括：线路制定单元，用于规划巡检线路，所述线路包括无人机所需巡检的各个杆塔标号、杆塔标号对应杆塔位置信息、杆塔类型以及杆塔巡检的先后顺序；线路命名单元，用于对制定巡检线路进行命名。
所述存储与日志模块包括：线路保存单元，用于保存任务规划模块制定的巡检线路及线路名称；信息确定单元，用于根据无人机定位信息确定其对应的杆塔标号和杆塔类型；巡检信息保存单元，用于将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存；日志生成单元，用于生成无人机飞行巡检日志。
所述故障维护模块包括：筛选单元，用于根据管理人员输入的杆塔标号，筛选出无人机巡检过程中拍摄的对应图像；故障排查单元，用于展示筛选得到的图像，供管理人员对输电线路进行故障排查；标记单元，用于供管理人员对输电线路存在故障的图像进行标记；维护单元，用于根据标记的图像，定位故障线路及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员。
在本申请的实施例中，所述输电线路维护系统还包括手持维护终端，用于接收远程监控平台下发的维护任务，并将维护任务完成进度上报给远程监控平台。
如图2所示，一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，包括以下步骤：
S1.远程监控平台规划巡检线路，对巡检线路进行命名后保存在存储模块中，并将命名后的巡检线路发送给无人机；
S2.无人机按照巡检线路进行飞行，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像与各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；
S3.远程监控平台根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型，将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存在存储模块中，并生成无人机飞行巡检日志；
S4.远程监控平台根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；
S5.对分类后的图像进行筛选和故障排查，生成故障维护任务发送给维护人员进行处理。
利用无人机依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并通过机载无线通讯模块传输到远程监控平台，由远程监控平台进行分类和保存，供管理人员进行筛选，并对筛选得到的图像进行故障分析和故障图像标记，远程监控平台定位故障图像对应的线路和杆塔位置，生成维护任务发送给维护人员，提高了无人机巡检的工作效率，同时避免了人为误差，提高故障分析维护的准确性。
在本申请的实施例中，所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，还包括进程显示步骤：远程监控平台根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图展示给管理人员。
如图3所示，所述步骤S5包括以下子步骤：S501.管理人员输入目标杆塔标号，远程监控平台自动筛选无人机巡检过程中拍摄的对应图像，并展示给管理人员；S502.管理人员根据筛选得到的图像进行故障排查，并对输电线路存在故障的图像进行标记；S503.远程监控平台根据标记的图像，定位故障线路及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；S504.维护人员通过手持维护终端，接收远程监控平台下发的维护任务，并在任务执行过程中上报维护任务的完成进度。由于维护人员在任务执行过程中，能够通过手持维护终端上报维护任务的完成进度，供远程监控平台管理，无需手动记录维护进程，降低了工作的繁琐度。
Claims (10)
1.一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：包括远程监控平台和无人机；远程监控平台与无人机通过无线网络通讯；
所述无人机，用于根据巡检任务，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像及其对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；
所述的远程监控平台，用于规划巡检任务，制定巡检线路，对巡检线路进行命名后将巡检线路发送给所述无人机，并监控巡检任务进程；或是接收来自无人机巡检过程的实时信息，对无人机采集到的图像进行分类整理后供管理人员进行筛选和故障排查，得到输电线路的故障图像；对故障图像进行标记后，根据标记图像，生成相应的维护任务发送给维护人员。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述无人机包括机载通讯模块、MCU模块、摄像头、实时时钟、定位模块、存储器和无人机飞行控制模块；
所述摄像头、实时时钟和定位模块的输出端均与MCU模块连接，所述MCU模块还分别与无人机飞行控制模块、存储器以及机载通讯模块连接；所述记载通讯模块通过无线网络与远程监控平台连接；
所述MCU模块，用于将来自远程监控平台的巡检线路传输给无人机飞行控制模块，以控制无人机按照巡检线路进行巡检，并在巡检线路上各个杆塔范围内，将来自摄像头的图像信息、来自定位模块的定位信息以及来自实时时钟的时间信息进行打包，通过机载无线通讯模块实时传输给所述远程监控平台；所述存储器用于对无人机采集到的图像信息和对应的定位信息、时间信息进行本地保存。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述远程监控平台，包括后台无线通讯模块与后台处理中心，后台处理中心通过后台无线通讯模块与无人机建立无线通讯；
所述后台处理中心，包括：
任务规划模块，用于规划巡检任务，制定巡检线路并对线路进行命名，通过后台无线通讯模块将命名后的巡检线路发送给所述无人机；所述巡检线路包括无人机所需巡检的各个杆塔标号、杆塔标号对应杆塔位置信息、杆塔类型以及杆塔巡检的先后顺序；
进程显示模块，用于根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图进行展示；
存储与日志模块，用于保存无人机发送的每幅图像，同时根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型；将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存，并生成无人机飞行巡检日志；
图像分类模块，用于按照无人机飞行巡检日志，根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；
故障维护模块，用于根据管理人员输入的杆塔标号，筛选出无人机巡检过程中拍摄的对应图像；根据筛选出的图像进行故障排查，对存在故障的图像进行标记，并定位故障线路以及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；
数据操作模块，用于提供数据操作功能，供管理人员进行数据的查看、导出和更新。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述任务规划模块包括：
线路制定单元，用于规划巡检线路，所述线路包括无人机所需巡检的各个杆塔标号、杆塔标号对应杆塔位置信息、杆塔类型以及杆塔巡检的先后顺序；
线路命名单元，用于对制定巡检线路进行命名。
5.根据权利要求3所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述存储与日志模块包括：
线路保存单元，用于保存任务规划模块制定的巡检线路及线路名称；
信息确定单元，用于根据无人机定位信息确定其对应的杆塔标号和杆塔类型；
巡检信息保存单元，用于将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存；
日志生成单元，用于生成无人机飞行巡检日志。
6.根据权利要求3所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述故障维护模块包括：
筛选单元，用于根据管理人员输入的杆塔标号，筛选出无人机巡检过程中拍摄的对应图像；
故障排查单元，用于展示筛选得到的图像，供管理人员对输电线路进行故障排查；
标记单元，用于供管理人员对输电线路存在故障的图像进行标记；
维护单元，用于根据标记的图像，定位故障线路及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员。
7.根据权利要求1所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统，其特征在于：所述输电线路维护系统还包括手持维护终端，用于接收远程监控平台下发的维护任务，并将维护任务完成进度上报给远程监控平台。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.远程监控平台规划巡检线路，对巡检线路进行命名后保存在存储模块中，并将命名后的巡检线路发送给无人机；
S2.无人机按照巡检线路进行飞行，依次采集巡检线路上各个杆塔范围内的图像信息，并将各幅图像与各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息一起传输给远程监控平台；
S3.远程监控平台根据无人机定位信息确定图像对应的杆塔标号和杆塔类型，将各幅图像对应的定位信息、实时时钟信息、杆塔标号、杆塔类型、线路名与图像一起保存在存储模块中，并生成无人机飞行巡检日志；
S4.远程监控平台根据杆塔标号的不同，将存储模块中的图像进行分类，每个杆塔标号对应的图像为一组，各组之中的图像按照拍摄先后顺序排列；
S5.对分类后的图像进行筛选和故障排查，生成故障维护任务发送给维护人员进行处理。
9.根据权利要求8所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，其特征在于：还包括进程显示步骤：远程监控平台根据巡检线路和无人机的实时定位信息，确定巡检任务进程，通过甘特图展示给管理人员。
10.根据权利要求8所述的一种基于无人机巡检图像的输电线路故障维护系统进行故障维护的方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下子步骤：
S501.管理人员输入目标杆塔标号，远程监控平台自动筛选无人机巡检过程中拍摄的对应图像，并展示给管理人员；
S502.管理人员根据筛选得到的图像进行故障排查，并对输电线路存在故障的图像进行标记；
S503.远程监控平台根据标记的图像，定位故障线路及对应的杆塔位置，生成相应的维护任务发送给维护人员；
S504.维护人员通过手持维护终端，接收远程监控平台下发的维护任务，并在任务执行过程中上报维护任务的完成进度。
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