CN108039680A - 一种自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动巡航电力线路检测无人机，包括主机身，所述主机身上表面的四角均开设有安装涵道，所述安装涵道的内部固定安装有动力电机，所述动力电机的输出轴固定连接有扇叶连接板。该自动巡航电力线路检测无人机可以对电力线路进行温度检测和电磁检测，检测更加精准，能检测到无法用肉眼观测到的问题，使检测更加准确，不会存在检测盲点；具备自主巡航功能，可以分析拍摄画面中电力线路的延伸走向，并自适应调节飞行行进方向。

Description

一种自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法

技术领域

本发明涉及电力线路检测维护技术领域，具体为一种自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法。

背景技术

电力线路，主要分为输电线路和配电线路。其中，输电线路一般电压等级较高，磁场强度大，设施成本比较高，对国家工农业生产和人们生活的重要性比较强。由电厂发出的电经过升压站升压之后，输送到各个变电站，再将各个变电站统一串并联起来形成的一个输电线路网，连接这个"网"上各个节点之间的“线”就是输电线路。由于部分电力线路延伸距离远，输送电压高，一般采用电线杆或者高架铁塔凌空架设。

不可避免地，输电网的电力线路和电力设施会出现一些问题，比如局部漏电、线路折断损坏等，有些问题是肉眼可见的，有些问题则需要专门的检测仪器才能发现，因此，电网部门要组织相关力量在电力线路沿途进行定期巡视检测。由于电力线路延伸距离远，其中不乏荒郊野岭、交通不便的路段，不论是正常的例行检测，还是在电力线路出现问题时的突击性检修，工作量都是非常巨大的。于是，刚兴起的无人机就成为了电力线路检测的一大助力。

无人机是无人驾驶飞行器的简称，目前市场上比较常见的是多旋翼式无人机，其通过多个旋翼高速转动而提供的动力垂直升降并且沿各个方向行进。现有的无人机一般搭载GPS定位和巡航芯片，其可以对自身坐标给予实时定位，并且在自身坐标和目标点坐标的基础上，按照规划的路径进行自主巡航。与无人机搭配使用的还有地面的遥控设备，该遥控设备与无人机进行通信，控制无人机的飞行高度和行进方向，以及设定和调整无人机的飞行目的点坐标，包括将遥控设备自身的坐标设为目的点坐标以命令无人机返航。

将无人机应用于电力线路检测时，一般已经预先设定好自主巡航的路径，该路径与电力线路的走向基本一致，且飞行高度一般在电力线路架设高度之上的50米-100米，从而无人机搭载的摄像装置在飞行过程中可以拍摄电力线路及沿途电力设施的画面，画面实时回传给检测人员观看，从中发现异常。检测人员还可以同时操作遥控设备，人工调节无人机的飞行高度和行进方向，从而拉近拍摄位置以保证画面拍摄效果，或者是在预设的巡航路径与电力线路的实际走向发生较大偏离时通过人工操作来进行修正，检测人员还可以随时命令无人机中止行进而保持悬停，以便对电力线路中疑似异常的位置进行仔细观测。另外，用于电力线路检测的无人机除了配备常规的摄像装置，有的还配置专业化的检测设备。例如，我国发明专利CN 105292470 A提出了一种电力线路检测无人机，该无人机配备了热源探测器，可以对电力线路产生热量的部分进行检测，侦测着火点和局部高温点。

现有技术当中应用于电力线路检测的无人机存在以下方面的缺点：首先，当预设的巡航路径相对于电力线路走向出现偏差时，如前文所述，就只能依靠人工操作遥控设备来控制无人机的行进方向，不具备自主修正行进方向以保证无人机的巡航路径与电力线路延伸走向充分重合的能力，人工操作不但繁琐，而且很容易因操作不当造成无人机与电力线路或者设施碰撞，给无人机或线路本身带来损坏。其次，电力线路外围一定距离内存在比较强大的电磁辐射，会干扰无人机GPS定位和巡航芯片，一旦定位巡航功能失灵，无人机的飞行就不可控制，也很容易发生碰撞事故；为了避免这一问题，现有技术中无人机只能与电力线路及设施保持足够的间距，一般在50米以上，但是这样也就会给拍摄和检测的效果造成不利影响，例如热源检测当中对于一些发热量不大的局部放电问题在比较远的距离上就无法进行检测，这就导致无法及时发现电力线路存在的隐患，一旦小隐患演变成大问题，不仅补救起来更加麻烦，也势必会影响人们的正常工作生活。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法，该无人机具备自主巡航功能，可以分析拍摄画面中电力线路的延伸走向，并自适应调节飞行行进方向，保证无人机的巡航路径与电力线路延伸走向一致，即便在根据GPS定位设定的巡航路径发生偏离或GPS定位因电磁干扰而短时失灵的状态下，仍然可以维持沿电力线巡航的功能，不需要人工遥控。无人机搭载多类型的检测设备，检测设备搭载云台可以三轴全向调节检测朝向，支持抵近电力检测，能准确发现电力线路当中存在的细微隐患，解决了传统无人机巡航路径易发生偏离、需要人工遥控介入、意外事故概率高、无人机与电力线路的检测间距远、可靠性差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动巡航电力线路检测无人机，包括主机身，所述主机身上表面的四角均开设有安装涵道，所述安装涵道的内部固定安装有动力电机，所述动力电机的输出轴固定连接有扇叶连接板，所述扇叶连接板的外侧面均匀固定连接有旋翼扇叶，所述主机身的六个外表面均固定连接有障碍物防撞检测部件；

所述主机身的中心处开设有空腔，所述空腔的内部设置有信息处理装置，所述主机身底面的中心处开设有收纳槽，所述收纳槽的内部设置有滑动驱动电机，所述滑动驱动电机的输出轴通过联轴器与螺纹杆的顶端固定连接，所述螺纹杆的底端延伸至螺纹管的内部并与螺纹管螺纹连接，所述螺纹管的底端与电机座的上表面固定连接，所述收纳槽左右两侧的槽壁均开设有滑动槽，所述电机座通过滑板与滑动槽滑动连接；

所述电机座底面的中心处固定连接有平转驱动电机，所述平转驱动电机的输出轴与电机连接板的上表面固定连接，所述电机连接板的底面固定安装有俯仰驱动电机，所述俯仰驱动电机的输出轴固定连接有齿轮，所述俯仰驱动电机底侧外表面的前后两端均固定连接有转轴座，所述转轴座通过转动轴与齿牙板转动连接，所述齿牙板与齿轮啮合，所述齿牙板的底面固定连接有挂载板，所述挂载板底面的固定连接有红外感应器、摄像头以及电磁信号感应器；

所述信息处理装置包括电源模块、GPS模块、陀螺仪传感器、处理器模块和无线通信模块，所述GPS模块、障碍物防撞检测部件、红外感应器、摄像头、电磁信号感应器与陀螺仪传感器的输出端均与处理器模块的输入端电连接，所述处理器模块的输出端与无线通信模块的输入端电连接，所述无线通信模块用于与计算机双向无线信号连接；

所述处理器模块获得摄像头拍摄的影像画面信号、红外传感器感应的红外影像信号、电磁信号感应器感应的电磁波型信号，通过所述无线通信模块将上述信号数据实时无线传输给计算机；处理器模块还对各个所述驱动电机输出调节控制信号，实现拍摄以及检测朝向的调节；

所述处理器模块向动力电机发送启动、停止以及转速的控制信号，控制无人机的飞行状态；

所述处理器模块通过GPS模块定位无人机位置坐标，并且通过所述无线通信模块从计算机获得一个或者多个目的点位置坐标；处理器模块根据当前的无人机位置坐标以及各个目的点位置坐标，设定初始巡航路径；

并且，处理器模块根据摄像头拍摄的影像画面信号，从中分析电力线路的延伸走向，并基于该走向，自适应调节无人机飞行的行进方向，修正初始巡航路径。

优选的，所述主机身四个侧面的中心处均开设有凹进部，障碍物防撞检测部件固定安装在凹进部的槽底，且障碍物防撞检测部件均不突出凹进部，主机身上表面的中心处与主机身的下表面中心处均开设有卡槽，卡槽的内部安装有障碍物防撞检测部件。

优选的是，处理器模块还接收各个障碍物防撞检测部件传来的测距信号，在预定安全距离内出现障碍物时，处理器模块立即控制动力电机使无人机的飞行进入悬停状态。

优选的，所述动力电机外表面的左右两个侧均固定连接有固定杆，且固定杆远离动力电机的一端与安装涵道的孔壁固定连接，安装涵道的内部且位于上下表面的孔口均设置有保护网。

优选的，所述电机座左右两侧面的中心处均固定连接有滑板，滑板远离电机座的一端延伸至滑动槽的槽内与滑动槽滑动连接。

优选的，所述转轴座左侧面的底部开设有与转动轴相适配的转轴孔，转动轴的左端与齿牙板的右侧面固定连接，转动轴的右端依次贯穿两个转轴孔并延伸至转轴孔的外部，转动轴的外表面且位于两个转轴座的左右两侧均固定连接有限位板。

优选的，所述滑动驱动电机与主机身底面之间的距离大于电机座、平转驱动电机、电机连接板、俯仰驱动电机、齿牙板、挂载板与摄像头的高度之和，其中红外感应器和电磁信号感应器的高度均小于摄像头的高度。

优选的，所述电机座、挂载板与电机连接板的外径均小于收纳槽的直径，且电机座、挂载板、电机连接板与收纳槽的轴线位于同一竖直线。

优选的，处理器模块获得陀螺仪传感器感测的主机身平衡状态信号，并根据该信号独立调节位于主机身四角各个动力电机的转速，以便保持飞行过程中主机身平衡。

本发明另提出一种自动巡航电力线路检测方法，包括以下步骤：

1)、基于无人机位置坐标和目的点位置坐标，使无人机沿着初始巡航路径飞行；并且，无人机搭载的摄像头拍摄影像画面信号，并将影像画面信号逐帧输出至处理器模块；

2)、处理器模块针对每帧影像画面信号，从中识别电力线，并且确定电力线的走向；

3)处理器模块通过针对影像画面识别的电力线方向，对初始巡航路径进行修正，保证实际巡航路径与电力线走向的一致。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法，具备以下有益效果：

1、该自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法，通过平转驱动电机配合电机连接板、俯仰驱动电机、齿轮、齿牙板、转动轴、转轴座、挂载板和摄像头可以对电力线路进行各个角度全方位的检测，使检测更加准确，不会存在检测盲点。配合红外感应器、电磁信号感应器，可以对电力线路进行温度检测和电磁检测，检测更加精准，能检测到无法用肉眼观测到的问题。

2、该自动巡航电力线路检测无人机及其检测方法，通过障碍物防撞检测部件、能防止无人机受损。

3、通过针对影像画面识别电力线方向，可以对初始巡航路径进行修正，保证实际巡航路径与电力线走向的一致；由于电力线路和设施周围经常发生的电磁波动造成无人机的GPS定位失灵，无人机仍然可以基于影像画面中电力线方向识别确定的无人机飞行方向参数进行巡航，直至GPS定位恢复。

附图说明

图1为本发明提出的一种自动巡航电力线路检测无人机结构俯视图；

图2为本发明提出的一种自动巡航电力线路检测无人机搭载云台结构示意图；

图3为本发明提出的一种自动巡航电力线路检测无人机电机连接板与摄像头的连接结构示意图；

图4为本发明提出的一种自动巡航电力线路检测无人机控制系统图；

图5为无人机巡航初始路径设定示意图；

图6为无人机拍摄的电力线影像画面示意图。

图中：1主机身、2安装涵道、3动力电机、4扇叶连接板、5旋翼扇叶、6障碍物防撞检测部件、7空腔、8信息处理装置、9收纳槽、10滑动驱动电机、11螺纹杆、12螺纹管、13电机座、14滑动槽、15滑板、16平转驱动电机、17电机连接板、18俯仰驱动电机、19齿轮、20转轴座、21转动轴、22齿牙板、23挂载板、24红外感应器、25摄像头、26电磁信号感应器、27电源模块、28GPS模块、29陀螺仪传感器、30处理器模块、31无线通信模块、32计算机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种自动巡航电力线路检测无人机，包括主机身1，主机身1的四个角部均开设有安装涵道2，安装涵道2的内部固定安装有动力电机3，动力电机3外表面的左右两个侧均固定连接有固定杆，且固定杆远离动力电机3的一端与安装涵道2的孔壁固定连接，固定杆使得动力电机3与主机身1之间连接更加稳固。安装涵道2的内部且位于主机身1上下表面的孔口均设置有保护网，避免异物进入安装涵道2。动力电机3的输出轴固定连接有扇叶连接板4，扇叶连接板4的外侧面均匀固定连接有旋翼扇叶5。

主机身1的上、下、左、右、前、后六个外表面均固定连接有障碍物防撞检测部件6，主机身1左、右、前、后四个外表面的中心处均开设有凹进部，障碍物防撞检测部件6固定安装在每个凹进部的槽底，且障碍物防撞检测部件6均不突出凹进部，主机身1上表面的中心处与主机身1的下表面中心处均开设有卡槽，卡槽的内部安装有障碍物防撞检测部件6，防止障碍物防撞检测部件6受损。障碍物防撞检测部件6具有红外测距功能，当该部件检测到无人机前、后、上、下、左、右的预定距离(例如3米)之内存在其他物体，则立即中止无人机的行进，使其保持悬停，从而避免无人机在巡航检测电力线的过程中与障碍物发生碰撞，给无人机本身或者是电力线路及设施带来损坏。

主机身1的中心处内部开设有空腔7，空腔7的内部设置有信息处理装置8的电路板。

主机身1底面的中心处开设有收纳槽9，收纳槽9的内部固定设置有滑动驱动电机10，滑动驱动电机10的输出轴通过联轴器与螺纹杆11的顶端固定连接，螺纹杆11的底端延伸至螺纹管12的内部并与螺纹管12螺纹连接，螺纹管12的底端与电机座13的上表面固定连接，收纳槽9左右两侧的内部槽壁均开设有滑动槽14，电机座13通过滑板15与滑动槽14滑动连接，电机座13左右两侧面的中心处均固定连接有滑板15，滑板15远离电机座13的一端延伸至滑动槽14的槽内与滑动槽14滑动连接，在滑板15与滑动槽14的限位作用下，限制电机座13沿着滑动槽14限定的滑动方向上、下滑动。

电机座13底面的中心处固定连接有平转驱动电机16，平转驱动电机16的输出轴与电机连接板17的上表面固定连接，电机连接板17的底面固定安装有俯仰驱动电机18，俯仰驱动电机18的输出轴固定连接有齿轮19，俯仰驱动电机18底侧外表面的前后两端均固定连接有转轴座20，转轴座20通过转动轴21与齿牙板22转动连接，转轴座20左侧面的底部开设有与转动轴21相适配的转轴孔，转动轴21的左端与齿牙板22的右侧面固定连接，转动轴21的右端依次贯穿两个转轴孔并延伸至转轴孔的外部，转动轴21的外表面且位于两个转轴座20的左右两侧均固定连接有限位板，保证齿牙板22与齿轮19的相对位置，防止转动轴21偏移，齿牙板22与齿轮19啮合，齿牙板22的底面固定连接有挂载板23，挂载板23底面的左侧固定连接有红外感应器24，挂载板23底面的中部固定连接有摄像头25，挂载板23底面的右侧固定连接有电磁信号感应器26。滑动驱动电机10与主机身1底面之间的距离大于电机座13、平转驱动电机16、电机连接板17、俯仰驱动电机18、齿牙板22、挂载板23与摄像头25的高度之和，其中红外感应器24和电磁信号感应器26的高度均小于摄像头25的高度，电机座13、挂载板23与电机连接板17的外径均小于收纳槽9的直径，且电机座13、挂载板23、电机连接板17与收纳槽9的轴线位于同一竖直线，使电机座13、挂载板23、电机连接板17能收入收纳槽9中，可以保护摄像头25、红外感应器24和电磁信号感应器26。滑动驱动电机10配合联轴器、螺纹杆11、螺纹管12、电机座13，滑动驱动电机10输出轴的转动可以调节螺纹杆11在螺纹管12内的位置，可带动摄像头25、红外感应器24和电磁信号感应器26等检测设备沿着竖直方向进行升降。平转驱动电机16输出轴的转动可以通过连接板17带动摄像头25、红外感应器24和电磁信号感应器26等检测设备在水平面上绕竖直轴360度旋转。而俯仰驱动电机18输出轴的转动带动齿轮19转动，齿轮19配合齿牙板22，再通过转动轴21、转轴座20和挂载板23，可以带动摄像头25、红外感应器24和电磁信号感应器26等检测设备在180度范围内调整俯仰角度，从而本发明支持无人机从各个位置与角度上对电力线路及其设施进行抵近拍摄和检测，防止有检测盲点，使无人机检测更加精准。

在以上搭载云台的驱动下，摄像头25能够对电力线路及其沿线的电力设施进行全方位的影像拍摄，所拍摄的影像可以用于发现肉眼可见的故障和隐患，比如电力线路折断、设施外部破损等，并且如下文介绍，所拍摄的电力线路影像可以用于分析电力线路的延伸走向，并基于该走向自适应调节飞行行进方向，自主控制无人机的巡航路径。红外传感器24对电力线路及其电力设施进行红外热量检测，发现因局部放电等原因造成的发热区域。电磁信号感应器26对电力线路产生的电磁波型进行检测，若电力线路及其设施发生问题，经常伴随着周围电磁波型波动，通过电磁信号感应器26就可以发现该故障。

无人机内部的信息处理装置8具体包括：电源模块27、GPS模块28、陀螺仪传感器29、处理器模块30和无线通信模块31。处理器模块30为集成DSP数字处理芯片的嵌入式系统，该嵌入式系统具有FLASH闪存储存器，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路，处理速度快，精度高。GPS模块28、障碍物防撞检测部件6、红外感应器24、摄像头25、电磁信号感应器26与陀螺仪传感器29的输出端均与处理器模块30的输入端电连接。处理器模块30的输出端与无线通信模块31的输入端电连接，无线通信模块31与外部的计算机32执行双向无线信号传输。

处理器模块30获得摄像头25拍摄的影像画面信号、红外传感器24感应的红外影像信号、电磁信号感应器26感应的电磁波型信号，通过所述无线通信模块31将上述检测信号数据实时无线传输给计算机32。电力线检修工程师通过计算机32接收并查看无人机传来的上述信号，判断电力线路及其设施是否存在异常。处理器模块30还对搭载云台的各个驱动电机输出调节控制信号，以便如上文所述实现拍摄以及检测朝向的调节。

处理器模块30负责控制无人机的飞行状态。处理器模块30向动力电机3发送启动、停止以及转速的控制信号。动力电机3带动扇叶连接板4与旋翼扇叶5转动，为主机身1的上升、下降以及各个方向的行进提供动力。处理器模块30获得陀螺仪传感器9感测的主机身平衡状态信号，并根据该信号独立调节四角各个动力电机3的转速，以便保持飞行过程中主机身平衡。处理器模块30还接收各个障碍物防撞检测部件6传来的测距信号，在预定安全距离内出现障碍物时，处理器模块30立即控制动力电机3使无人机的飞行进入悬停状态，进而通过调节高度和行进方向来躲避障碍物。

处理器模块30通过GPS模块28定位无人机位置坐标，并且通过所述无线通信模块31从计算机32获得一个或者多个目的点位置坐标。如图5所示，当前无人机位置坐标为U1，电力线为实线L，电力线检修工程师可以在计算机32上显示描绘了电力线路地理位置的电子地图，从要被检测的电力线路段当中选取一个或者多个目的点，一般选取电力线L各个基本沿直线延伸的分段的起点和终点作为目的点。计算机32将目的点位置坐标传输给无人机，如图5中的U2、U3、U4、U5。处理器模块30根据当前的无人机位置坐标U1以及各个目的点位置坐标U2、U3、U4、U5，设定初始巡航路径，如图5中的细实线R所示，该初始巡航路径由依次连接无人机位置坐标U1和各个目的点位置坐标U2、U3、U4、U5的若干个直线段构成。从图5中可以看到，初始巡航路径虽然总体上与电力线L各段走向保持一致，但是由于各分段中电力线L的实际走向并不是严格按照直线延伸的，如果无人机仅依照初始巡航路径当中的直线段飞行，难免与实际的电力线位置发生偏离，造成无人机与电力线之间距离过远而不能有效拍摄和检测，甚至拍摄画面和检测范围当中根本不存在电力线，另外无人机因电力线附近常见的强电磁干扰而GPS失灵时，就难以再实现有效的巡航。为了解决上述困难，本发明的无人机在飞行过程中，处理器模块30根据摄像头25拍摄的影像画面信号，从中分析电力线路的延伸走向，并基于该走向，自适应调节无人机飞行的行进方向，修正初始巡航路径，以保证无人机与电力线路的间距始终保持在有效的拍摄和检测范围之内。

具体来说，无人机的处理器模块30在获得摄像头25拍摄的影像画面信号后，执行如下的自动巡航电力线路检测方法：

首先，无人机起飞后，基于无人机位置坐标和第一个目的点位置坐标，沿着初始巡航路径飞行；并且，摄像头25拍摄影像画面信号，并将影像画面信号逐帧输出至处理器模块30。

处理器模块30针对每帧影像画面信号，从中识别电力线，并且确定电力线的走向。由于本发明的无人机支持抵近的飞行检测，其一般是在电力线正上方或者斜上方5-10米的高度飞行，并且调节摄像头25进行俯拍。如图6的示意性影像画面，其中电力线L基本呈直线，且多条电力线基本平行，相互无交叉，但是与作为背景的公路S、山脊M存在一定的交叉，电力线宽度为1-2像素。针对电力线的以上特征，处理器模块30对于每帧影像画面执行降噪和对比度强化，然后将其转化为二值图像。针对该二值图像，运用微分算子通过卷积运算计算二值图像中每个像素的梯度值，并且将梯度值与预定的边缘梯度阈值进行比较，梯度值高于边缘梯度阈值的像素被认定为边缘像素，本步骤中采用的微分算子包括canny算子、sobel算子、ratio算子或者Gabor算子。所检测出来的边缘像素既包括每条电力线的两条边缘上的像素，也包括了背景中的公路、山脊等区域的边缘像素。利用电力线两条边缘上的边缘像素相互近间距(间距1-2像素)平行分布，而公路、山脊等区域的边缘就无此分布规律的特征，设定检测模板，检测模板为5乘5像素模板，将每一个边缘像素置于模板中心，判断模板区域范围内是否同时存在以下两种状态：(1)模板区域范围内具有与模板中心像素分布于同一直线上的边缘像素；(2)与模板中心像素不相邻的模板区域中存在分布于同一直线上的边缘像素。若以上两种状态均符合，则判定模板中心的边缘像素属于电力线边缘像素。在检测电力线边缘像素的基础上，通过合并相邻的边缘像素，在影像画面上获得若干条表示电力线的直线，分析各条直线的斜率是否一致(斜率偏差值不超过一定范围，如果超出则排除该直线)，对于斜率一致的直线，确定其在影像画面坐标系中的延伸方向。根据影像画面坐标系与无人机的运动方向坐标系的转换函数，将电力线在影像画面坐标系中的延伸方向转化为运动方向坐标系中的方向参数。处理器模块30根据该方向参数，调节无人机的行进方向，保持与电力线的实际延伸方向一致。

这样，处理器模块30通过针对影像画面识别电力线方向，可以对初始巡航路径进行修正，保证实际巡航路径与电力线走向的一致。并且，如果发现通过影像画面中电力线方向识别确定的无人机飞行方向参数与初始巡航路径确定的飞行方向参数的偏离度超过最大校正阈值，则说明初始巡航路径与电力线实际走向存在明显的不一致(一般是用于设定初始巡航路径的电子地图存在错误所导致的)，则此时向计算机32发送警告，提示工程人员重新设定该初始巡航路径。并且，当由于电力线路和设施周围经常发生的电磁波动造成无人机的GPS定位失灵，无人机仍然可以基于影像画面中电力线方向识别确定的无人机飞行方向参数进行巡航，直至GPS定位恢复。由于可以克服GPS短时定位失灵，增强了无人机对电力线路电磁干扰的适应性，故而能够支持抵近电力线至5米左右执行检测，能准确发现电力线路当中存在的尚不严重的局部放电等细微隐患。除了拍摄检测，由于搭载多种检测设备，无人机还可以对电力线路进行温度检测和电磁检测；通过搭载云台的全方位转动能力，可以对电力线路进行各个角度全方位的检测，不会存在检测盲点，还能检测到无法用肉眼观测到的问题，也能有效防止无人机碰撞受损。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，包括主机身，所述主机身上表面的四角均开设有安装涵道，所述安装涵道的内部固定安装有动力电机，所述动力电机的输出轴固定连接有扇叶连接板，所述扇叶连接板的外侧面均匀固定连接有旋翼扇叶，所述主机身的六个外表面均固定连接有障碍物防撞检测部件；

所述主机身的中心处开设有空腔，所述空腔的内部设置有信息处理装置，所述主机身底面的中心处开设有收纳槽，所述收纳槽的内部设置有滑动驱动电机，所述滑动驱动电机的输出轴通过联轴器与螺纹杆的顶端固定连接，所述螺纹杆的底端延伸至螺纹管的内部并与螺纹管螺纹连接，所述螺纹管的底端与电机座的上表面固定连接，所述收纳槽左右两侧的槽壁均开设有滑动槽，所述电机座通过滑板与滑动槽滑动连接；

所述电机座底面的中心处固定连接有平转驱动电机，所述平转驱动电机的输出轴与电机连接板的上表面固定连接，所述电机连接板的底面固定安装有俯仰驱动电机，所述俯仰驱动电机的输出轴固定连接有齿轮，所述俯仰驱动电机底侧外表面的前后两端均固定连接有转轴座，所述转轴座通过转动轴与齿牙板转动连接，所述齿牙板与齿轮啮合，所述齿牙板的底面固定连接有挂载板，所述挂载板底面的固定连接有红外感应器、摄像头以及电磁信号感应器；

所述信息处理装置包括电源模块、GPS模块、陀螺仪传感器、处理器模块和无线通信模块，所述GPS模块、障碍物防撞检测部件、红外感应器、摄像头、电磁信号感应器与陀螺仪传感器的输出端均与处理器模块的输入端电连接，所述处理器模块的输出端与无线通信模块的输入端电连接，所述无线通信模块用于与计算机双向无线信号连接；

所述处理器模块获得摄像头拍摄的影像画面信号、红外传感器感应的红外影像信号、电磁信号感应器感应的电磁波型信号，通过所述无线通信模块将上述信号数据实时无线传输给计算机；处理器模块还对各个所述驱动电机输出调节控制信号，实现拍摄以及检测朝向的调节；

所述处理器模块向动力电机发送启动、停止以及转速的控制信号，控制无人机的飞行状态；

所述处理器模块通过GPS模块定位无人机位置坐标，并且通过所述无线通信模块从计算机获得一个或者多个目的点位置坐标；处理器模块根据当前的无人机位置坐标以及各个目的点位置坐标，设定初始巡航路径；

并且，处理器模块根据摄像头拍摄的影像画面信号，从中分析电力线路的延伸走向，并基于该走向，自适应调节无人机飞行的行进方向，修正初始巡航路径。

2.根据权利要求1所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述主机身四个侧面的中心处均开设有凹进部，障碍物防撞检测部件固定安装在凹进部的槽底，且障碍物防撞检测部件均不突出凹进部，主机身上表面的中心处与主机身的下表面中心处均开设有卡槽，卡槽的内部安装有障碍物防撞检测部件。

3.根据权利要求2所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，处理器模块还接收各个障碍物防撞检测部件传来的测距信号，在预定安全距离内出现障碍物时，处理器模块立即控制动力电机使无人机的飞行进入悬停状态。

4.根据权利要求3所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述动力电机外表面的左右两个侧均固定连接有固定杆，且固定杆远离动力电机的一端与安装涵道的孔壁固定连接，安装涵道的内部且位于上下表面的孔口均设置有保护网。

5.根据权利要求4所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述电机座左右两侧面的中心处均固定连接有滑板，滑板远离电机座的一端延伸至滑动槽的槽内与滑动槽滑动连接。

6.根据权利要求5所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述转轴座左侧面的底部开设有与转动轴相适配的转轴孔，转动轴的左端与齿牙板的右侧面固定连接，转动轴的右端依次贯穿两个转轴孔并延伸至转轴孔的外部，转动轴的外表面且位于两个转轴座的左右两侧均固定连接有限位板。

7.根据权利要求6所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述滑动驱动电机与主机身底面之间的距离大于电机座、平转驱动电机、电机连接板、俯仰驱动电机、齿牙板、挂载板与摄像头的高度之和，其中红外感应器和电磁信号感应器的高度均小于摄像头的高度。

8.根据权利要求7所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，所述电机座、挂载板与电机连接板的外径均小于收纳槽的直径，且电机座、挂载板、电机连接板与收纳槽的轴线位于同一竖直线。

9.根据权利要求8所述的自动巡航电力线路检测无人机，其特征在于，处理器模块获得陀螺仪传感器感测的主机身平衡状态信号，并根据该信号独立调节位于主机身四角各个动力电机的转速，以便保持飞行过程中主机身平衡。

10.一种自动巡航电力线路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、基于无人机位置坐标和目的点位置坐标，使无人机沿着初始巡航路径飞行；并且，无人机搭载的摄像头拍摄影像画面信号，并将影像画面信号逐帧输出至处理器模块；

2)、处理器模块针对每帧影像画面信号，从中识别电力线，并且确定电力线的走向；

3)处理器模块通过针对影像画面识别的电力线方向，对初始巡航路径进行修正，保证实际巡航路径与电力线走向的一致。