CN108872808A - 一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，它包括无人机，无人机上设有红外检测模块，包括至少2个无人机，无人机上设有图像采集装置、无人机运行控制装置、通信装置，多架无人机通过通信装置交互传输与接收数据信息。本发明的目的是要解决现有技术未考虑在一定区域内如何将分散的多架无人机检测结果进行信息交互，并且智能地协调控制各无人机之间的检测时长，导致无人机无法实现对整个区域在宏观上准确、真实的模拟的技术问题。

Description

一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测方法

技术领域

本发明属于输电线路检测领域领域，具体涉及一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测方法。

背景技术

随着社会的迅速发展，现代城市的规模不断扩大，输电线路绝缘子检测的规模也不断扩大。无人机可实现高分辨率的智能影像采集，因此利用无人机对输电线路绝缘子进行检测避免了人工检测带来的安全性问题，同时也提高了电力系统检测的工作效率。

现有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。综合保障分系统是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。然而，这种巡检系统必须在有现场采集人员的情况下对无人机进行操控和信息收集，且仅只能在一小片范围内检测。这样的检测方法无法覆盖对整个区域输电线路绝缘子的智能化检测，且较难控制检测的时间，也造成了一定的人力成本和能源的消耗。因此，迫切需要一种结合城市输电线路分布，具有分散，协调智能控制的节能无人机检测方法。

专利文献CN107765096A公开了一种绝缘子零值检测无人机，包括无人机，无人机下方固定连接伸缩电动推杆，伸缩电动推杆的下端固定连接支撑架，支撑架与耐张绝缘子检测机固定连接，无人机的旋翼支杆上对称设有位置传感器。位置传感器设有垂直的折叠探杆。无人机顶部设有无人机控制器，无人机控制器与检测机控制器及地面遥控器无线通讯。专利文献CN107608375公开了一种基于无人机的劣化绝缘子检测方法及方法，涉及输电线路检修维护领域，包括导向罩和连接杆，连接杆固定在导向罩上；无人机固定在连接杆上，用于驱动导向罩沿绝缘子串上下移动；检测仪固定在导向罩上，包括电场传感器和光电传感器，电场传感器用于测量绝缘子串的轴向电场强度，光电传感器用于定位和采集劣化绝缘子检测方法的位置信息。无线传输模块包括测量端无线收发单元和地面端无线收发单元。电场分析模块与地面端无线收发单元相连，其根据轴向电场强度和位置信息建立绝缘子串的电场分布曲线，并根据电场分布曲线分析是否存在劣化的绝缘子。以上专利并未考虑在一定区域内如何将分散的多架无人机检测结果进行信息交互，并且智能地协调控制各无人机之间的检测时长。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术未考虑在一定区域内如何将分散的多架无人机检测结果进行信息交互，并且智能地协调控制各无人机之间的检测时长，导致无人机无法实现对整个区域在宏观上准确、真实的模拟的技术问题。

发明的目的是这样实现的：

一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，它包括无人机，无人机上设有红外检测模块，包括至少2个无人机，无人机上设有图像采集装置、无人机运行控制装置、通信装置，多架无人机通过通信装置交互传输与接收数据信息。

所述无人机上设有太阳能光伏系统，太阳能光伏系统包括光伏电池。

在使用时，采用以下步骤：

1）对每架无人机完成组网并进行初始化；

2）无人机根据预先设定的启动时间，对无人机开启或关闭时间进行初步调整；

3）无人机的图像采集装置实时采集输电线路绝缘子的实时图像，通过数模转换装置将模拟量转换为数字量，并将数据传输给微处理器；微处理器可以对采集的图像进行处理和识别，如果微处理器未识别出绝缘子故障，则停留在本步骤，否则进入无人机检测系统的下一环节；

4）无人机的微处理器如果检测出绝缘子故障信息，通过信号发送装置发送给相邻无人机；

5）下一个无人机接收此无人机和其他地区的无人机所传送的故障信息，通过其微处理器的综合分析，依次通过信号处理装置、电路控制装置、无人机运行控制装置，实时改变自身的检测时长；

6）检测装置对本无人机的状态信息进行检测，并进行记录保存；

7）如无人机出现故障，通过无线信号收发单元模块将故障信息传输给上级无人机，此时故障无人机功能取消，由无人机直接代理控制，使故障无人机Agent控制方式由分布式控制转为上层集中式代理控制。

在步骤1）中，根据区域输电线路无人机的分布，区域中央控制系统进行布置，确保区域中央控制系统的无线或有线信号范围完全覆盖所有无人机无人机，在进行初始化时，每架无人机无人机都依据自身的物理信息通过无线或有线通信传输在区域中央控制系统注册并生成一个唯一的标识信息，区域中央控制系统对无人机无人机进行参数设定并完成初始化。

上述无人机的工作方式分为普通自主控制状态和直接代理控制状态，无人机功能正常时采取自主控制方式，当其发生故障时，自动转为上层直接代理控制。在普通状态下，每架无人机的管理都是自主的，只依靠自身规则、所处的环境信息和其他相邻无人机传输的信息决定无人机检测时长。

上述在无人机在行驶过程中，在上一个无人机已经离开检测范围后，实时将信息传输分享下一个或周边的无人机，下一个或周边无人机接受信息并且将信息传递下去。

在无人机上设置有小型风机。

采用上述技术方案，能带来以下技术效果：

1）本发明符合区域无人机检测系统的实际特征，各架无人机可以看成是独立自主运行的代理，每个代理都有自己的意图和行为，并且相互作用和协调，从而实现对整个区域无人机检测系统准确、真实地模拟。同时本专利也解决了单个智能代理的信息不完整性，并通过协调层进行目标协同，解决输电线路检测网络中的资源、目标和结果冲突，最终实现控制的优化；

2）本专利的供电控制系统的供电策略采取2种供电方式，分别是太阳能电池板、风力发电等新能源发电设备、内置蓄电储能设备进行供电，这2种供电方式的优先级按照风光新能源发电设备>内置蓄电储能设备，以期望更多的选择新能源发电设备供电，以此达到节能环保的目的；

3）本发明利用输电线路绝缘子广泛的分布式的地理特点，解决了现有无人机检测彼此无通信无数据传输的问题，形成一个多智能体系统；

4）本发明中单个无人机根据自身的资源、所处环境变化以及相邻无人机传输的信息实时作出反应，并告知其他无人机相关信息，实现分布式无人机的协调合作。在单个无人机发生故障时，原有无人机立即退出，系统可及时切换原有控制策略，由自主控制转为上层代理控制，实现高度智能化；

5）本发明相对于传统无人机检测，本专利能及时有效的传递和输送检测信息，分配检测时长，降低人力成本，具有更高的智能性；

6）另外该系统还具有风光互补的新能源供电方式，有效节省能源，同时通过蓄电池可以不间断供电，有效避免因电源不足而导致的无人机无法正常工作的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中单个无人机的结构示意图；

图2为实施例中多个无人机系统部署示意图；

图3为无人机检测系统结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，它包括无人机7，无人机7上设有红外检测模块，包括至少2个无人机7，无人机7上设有图像采集装置4、无人机运行控制装置6、通信装置2，多架无人机通过通信装置2交互传输与接收数据信息。

进一步改进的，无人机7上设有太阳能光伏系统1，太阳能光伏系统1包括光伏电池3，在无人机上设置有小型风机。这样，本专利的供电控制系统的供电策略采取2种供电方式，分别是太阳能电池板、风力发电等新能源发电设备、内置蓄电储能设备进行供电，这2种供电方式的优先级按照风光新能源发电设备>内置蓄电储能设备，以期望更多的选择新能源发电设备供电，以此达到节能环保的目的。

以上系统在使用时，采用以下步骤：

1）对每架无人机7完成组网并进行初始化；

2）无人机7根据预先设定的启动时间，对无人机开启或关闭时间进行初步调整；

3）无人机7的图像采集装置实时采集输电线路绝缘子的实时图像，通过数模转换装置将模拟量转换为数字量，并将数据传输给微处理器；微处理器可以对采集的图像进行处理和识别，如果微处理器未识别出绝缘子故障，则停留在本步骤，否则进入无人机7检测系统的下一环节；

4）无人机7的微处理器如果检测出绝缘子故障信息，通过信号发送装置发送给相邻无人机；

5）下一个无人机7接收此无人机和其他地区的无人机7所传送的故障信息，通过其微处理器的综合分析，依次通过信号处理装置、电路控制装置、无人机运行控制装置，实时改变自身的检测时长；

6）检测装置对本无人机7的状态信息进行检测，并进行记录保存；

7）如无人机出现故障，通过无线信号收发单元模块将故障信息传输给上级无人机，此时故障无人机功能取消，由无人机直接代理控制，使故障无人机Agent控制方式由分布式控制转为上层集中式代理控制。

在步骤1）中，根据区域输电线路无人机的分布，区域中央控制系统8进行布置，确保区域中央控制系统的无线或有线信号范围完全覆盖所有无人机无人机，在进行初始化时，每架无人机无人机都依据自身的物理信息通过无线或有线通信传输在区域中央控制系统注册并生成一个唯一的标识信息，区域中央控制系统对无人机无人机进行参数设定并完成初始化。

所述无人机的工作方式分为普通自主控制状态和直接代理控制状态，无人机功能正常时采取自主控制方式，当其发生故障时，自动转为上层直接代理控制。在普通状态下，每架无人机的管理都是自主的，只依靠自身规则、所处的环境信息和其他相邻无人机传输的信息决定无人机检测时长。

所述在无人机在行驶过程中，在上一个无人机已经离开检测范围后，实时将信息传输分享下一个或周边的无人机，下一个或周边无人机接受信息并且将信息传递下去。

本专利将多代理系统应用于区域无人机检测输电线路绝缘子控制领域中，能符合区域无人机检测系统的实际特征，各架无人机可以看成是独立自主运行的代理，每个代理都有自己的意图和行为，并且相互作用和协调，从而实现对整个区域无人机检测系统准确、真实地模拟，同时本专利也解决了单个智能代理的信息不完整性，并通过协调层进行目标协同，解决输电线路检测网络中的资源、目标和结果冲突，最终实现控制的优化。

Claims (7)

1.一种基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，它包括无人机（7），无人机（7）上设有红外检测模块，其特征在于：包括至少2个无人机（7），无人机（7）上设有图像采集装置（4）、无人机运行控制装置（6）、通信装置（2），多架无人机通过通信装置（2）交互传输与接收数据信息，无人机（7）上安装有Agent系统。

2.根据权利要求1所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于：所述无人机（7）上设有太阳能光伏系统（1），太阳能光伏系统（1）包括光伏电池（3）。

3.根据权利要求2所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于，在使用时，采用以下步骤：

1）对每架无人机（7）完成组网并进行初始化；

2）无人机（7）根据预先设定的启动时间，对无人机开启或关闭时间进行初步调整；

3）无人机（7）的图像采集装置实时采集输电线路绝缘子的实时图像，通过数模转换装置将模拟量转换为数字量，并将数据传输给微处理器；微处理器可以对采集的图像进行处理和识别，如果微处理器未识别出绝缘子故障，则停留在本步骤，否则进入无人机（7）检测系统的下一环节；

4）无人机（7）的微处理器如果检测出绝缘子故障信息，通过信号发送装置发送给相邻无人机；

5）下一个无人机（7）接收此无人机和其他地区的无人机（7）所传送的故障信息，通过其微处理器的综合分析，依次通过信号处理装置、电路控制装置、无人机运行控制装置，实时改变自身的检测时长；

6）检测装置对本无人机（7）的状态信息进行检测，并进行记录保存；

7）如无人机出现故障，通过无线信号收发单元模块将故障信息传输给上级无人机，此时故障无人机功能取消，由无人机直接代理控制，使故障无人机Agent控制方式由分布式控制转为上层集中式代理控制。

4.根据权利要求3所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于：在步骤1）中，根据区域输电线路无人机的分布，区域中央控制系统进行布置，确保区域中央控制系统的无线或有线信号范围完全覆盖所有无人机，在进行初始化时，每架无人机都依据自身的物理信息通过无线或有线通信传输在区域中央控制系统注册并生成一个唯一的标识信息，区域中央控制系统对无人机无人机进行参数设定并完成初始化。

5.根据权利要求3或4所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于：所述无人机的工作方式分为普通自主控制状态和直接代理控制状态，无人机功能正常时采取自主控制方式，当其发生故障时，自动转为上层直接代理控制，在普通状态下，每架无人机的管理都是自主的，只依靠自身规则、所处的环境信息和其他相邻无人机传输的信息决定无人机检测时长。

6.根据权利要求3或4所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于：所述在无人机在行驶过程中，在上一个无人机已经离开检测范围后，实时将信息传输分享下一个或周边的无人机，下一个或周边无人机接受信息并且将信息传递下去。

7.根据权利要求1或2所述的基于多代理的风光互补式无人机绝缘子检测系统，其特征在于：在无人机上设置有小型风机（5）。