CN108923326A - 一种全天候的电网无人机自动巡线系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全天候的电网无人机自动巡线系统及其运行方法,系统包括无人机端、无线传能装置端以及数据监测管理中心,所述无人机端包括无线传能接收侧电路模块、自动定位导航巡线模块、电能监测模块、故障探测模块、第二数据传输模块;所述无线传能装置端包括无线传能装置、频率自适应模块、第一数据传输模块;所述数据监测管理中心包括WiFi无线通讯模块、数据‑图像处理模块、云服务中心、监管平台。本发明能够有效地解决现有无人机对电缆巡检过程中所存在的问题,比如需要人工操作并监测收集信息、蓄电池容量低的问题有着极为重要的作用,为无人机对电缆进行全自动化巡检提供了可行性。
Description
技术领域
本发明涉及高压电缆巡检、智能控制、无线传能的技术领域,尤其是指一种全天候的电网无人机自动巡线系统及其运行方法。
背景技术
随着中国基础设施的不断完善,中国电网的覆盖率大大提升,同时由于我国的地域广大,能源分布的不平衡情况,这使得我国的输电线路总长大大增加。在输电线路总长度巨大、地域情况复杂情况下,运用传统的人工巡线检修方式明显已经落伍,不仅工作量巨大,而且存在极大的安全隐患。在近年来,无人机发展迅速,在电缆巡线领域已经有了一定的应用,但是由于无人机巡检时需要人工进行操和监测收集信息、蓄电池容量低,使得无人机在巡线领域中的应用中受到了极大的阻碍。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出了一种全天候的电网无人机自动巡线系统及其运行方法,能够有效地解决现有无人机对电缆巡检过程中所存在的问题,比如需要人工操作并监测收集信息、蓄电池容量低的问题有着极为重要的作用,为无人机对电缆进行全自动化巡检提供了可行性。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案如下:
一种全天候的电网无人机自动巡线系统,包括无人机端、无线传能装置端以及数据监测管理中心,所述无人机端包括无线传能接收侧电路模块、自动定位导航巡线模块、电能监测模块、故障探测模块、第二数据传输模块;所述无线传能装置端包括无线传能装置、频率自适应模块、第一数据传输模块;所述数据监测管理中心包括WiFi无线通讯模块、数据-图像处理模块、云服务中心、监管平台;
所述的无线传能装置,用于与无线传能接收侧电路建立电磁感应关系,对无人机进行无线传能;
所述的第一数据传输模块,用于采集无线传能装置的信息,并与数据监测管理中心和第二数据传输模块进行连接与数据交换;
所述的数据监测管理中心,用于接收和监测第一数据传输模块与第二数据传输模块的信息,数据-图像处理模块将对数据及图像进行处理,将数据以可视化图像在监管平台上展示,同时能够将获得数据上传至云服务中心进行保存;
所述的自动定位导航巡检模块,用于无人机对巡检线路实现完全自动化巡检飞行;
所述的频率自适应模块,用于调整无线传能过程中电路的频率,使无线传能的效率最高;
所述的第二数据传输模块,用于收集无人机巡检过程所得到的信息,并与数据监测管理中心和第一数据传输模块进行数据交换;
所述的电能监测模块,用于监测无人机的电池的各个电气参数,实时监控电池电量,实时反映监测的各类信息;
所述的故障探测模块,用于实时监测与采集电缆表面信息以及检测电缆的部分故障信息。
进一步,所述无线传能装置利用磁耦合谐振原理,通过线圈与无人机上的无线传能接收侧电路模块的线圈发生谐振,从而对无人机的电池进行充电。
进一步,所述数据监测管理中心通过WiFi无线通讯模块与第一数据传输模块和第二数据传输模块进行连接与数据交换,能够实时监测无线传能装置与无人机电池的各类信息参数,以及对无人机巡检的问题信息进行一系列处理,转化为可视化数据在监管平台上显示实时数据及图像,并且最终将获得的数据及图像上传至云服务中心保存起来,同时通过数据监测管理中心对无人机发送指令。
进一步,所述自动定位导航巡检模块,包括:
定位导航模块,利用GPS定位导航系统,使无人机沿预定路线飞行。
超声波测距模块,利用超声波进行测距,用于无人机降落时与地面或无线传能装置之间的距离测算。
进一步,所述频率自适应模块在无人机进行无线传能的过程中启动,自动计算无人机上的线圈中心与无线传能装置中心的距离偏差,根据距离偏差自动调节无线传能装置与无线传能接收侧电路模块的频率处于谐振状态,保持充电效率达到最高。
进一步,所述电能监测模块在无人机运行过程中实时监测与采集电池的各类信息,当无人机电量不足时,电能监测模块将会把信息通过第二数据传输模块传至自动定位导航巡检模块,自动定位导航巡检模块启动后定位到最近的无线传能装置,使无人机到最近的无线传能装置进行充电。
进一步,所述故障探测模块,包括:
摄像头模块,用于监测与采集电缆的表面情况信息及落地时用于扫描地面情况信息;
红外热成像模块,用于监测与采集电缆部分故障信息。
所述全天候的电网无人机自动巡线系统的运行方法,包括以下步骤:
S1、在相距预设距离的高压电缆杆塔上放置无线传能装置;
S2、将预设路线坐标录入无人机中,无人机按照预设路线对电缆进行巡检,在巡检过程中,故障探测模块会将收集到的信息及图像通过第二数据传输模块传送至数据监测管理中心,同时第一数据传输模块将无线传能装置的实时信息传送至数据监测管理中心;
S3、数据监测管理中心接收到第一数据传输模块和第二数据传输模块的数据及图像后,数据-图像处理模块将对数据及图像进行处理,将数据以可视化图像在监管平台上展示,同时将处理后的图像上传至云服务中心保存;
S4、无人机在巡检过程中,当电能监测模块监测到无人机电池电量不足时,将警报通过第二数据传输模块传送至自动定位导航巡线模块,自动定位导航巡线模块将自动定位并导航至最近的无线传能装置,同时通过第一数据传输模块和第二数据传输模块的连接及摄像头模块进行精准定位,若停放位置与预定位置出现偏差,频率自适应模块将自动启动,自动计算出两线圈中心的位置偏差后进行频率调整,将频率调整至无线传能装置与无线传能接收侧电路之间处于谐振状态,保持充电效率最高;
S5、充电完成后,无人机继续沿预设路线飞行进行巡检。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
1、无线传能频率自适应:本发明所应用的频率自适应模块,能够克服无人机在无线传能装置上停放位置不准确时导致的无线传能效率下降的问题,自动调节无线传能装置的频率,使传能过程中电路处于谐振状态,保证无线传能效率最大。
2、全自动化巡检:本发明利用自动定位导航巡检技术,让无人机摆脱人工操作,同时在电量不足时能够自行定位到最近的无线传能装置进行充电,充电完成后恢复巡检状态,使巡检过程摆脱人工操作,实现完全的自动化巡检。
3、自动收集故障信息:本发明的故障探测模块利用摄像头及红外热成像技术对被巡检电缆的实时状况进行监测,并且实时地将信息传至数据监测管理中心,便于人工监测。
4、信息实时交换处理:数据监测管理中心、第一数据传输模块、第二数据传输模块之间的数据交换实时进行,保证工作人员在数据监测管理中心可实时检测到无人机及无线传能装置所采集的各类信息,对整个系统进行实时监测。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,本实施例所提供的全天候的电网无人机自动巡线系统,包括无人机端1、无线传能装置端2、数据监测管理中心3;所述无人机端1包括无线传能接收侧电路模块4、自动定位导航巡线模块5、电能监测模块6、故障探测模块7、第二数据传输模块8;自动定位导航巡线模块3包括定位导航模块17和超声波测距模块18;故障探测模块7包括摄像头模块19和红外热成像模块16;所述无线传能装置端2包括无线传能装置9、频率自适应模块10、第一数据传输模块11;所述数据监测管理中心3包括WiFi无线通讯模块12、数据-图像处理模块13、云服务中心14、监管平台15。
所述的无线传能装置9,用于与无线传能接收侧电路建立电磁感应关系,对无人机进行无线传能。
所述的第一数据传输模块11,用于采集无线传能装置的信息,并与数据监测管理中心3和第二数据传输模块8进行连接与数据交换。
所述的数据监测管理中心3,用于接收和监测第一数据传输模块11与第二数据传输模块8的信息,并对信息进行可视化处理后在监管平台15上显示实时数据及图像,同时可将获得数据上传至云服务中心14进行保存。
所述的自动定位导航巡检模块5,用于无人机对巡检线路实现完全自动化巡检飞行。
所述的频率自适应模块10,用于调整无线传能过程中电路的频率,使无线传能的效率最高。
所述的第二数据传输模块8,用于收集无人机巡检过程所得到的信息,并与数据监测管理中心3和第一数据传输模块11进行数据交换。
所述的电能监测模块6,用于监测无人机的电池的各个电气参数,实时监控电池电量,实时反映监测的各类信息。
所述的故障探测模块7,用于实时监测与采集电缆表面信息以及检测电缆的部分故障信息。
所述无线传能装置9利用磁耦合谐振原理,通过线圈与无人机上的无线传能接收侧电路模块4的线圈发生谐振,从而对无人机的电池进行充电。
所述数据监测管理中心3通过WiFi无线通讯模块12与第一数据传输模块11和第二数据传输模块8进行连接与数据交换,可以实时监测无线传能装置9与无人机电池的各类信息参数,以及对无人机巡检的问题信息进行一系列处理,转化为可视化数据在监管平台15上显示实时数据及图像,并且最终将获得的数据及图像上传至云服务中心14保存起来。同时可通过数据监测管理中心3对无人机发送指令。
所述的自动定位导航巡检模块5包括:
定位导航模块17,利用GPS定位导航系统,使无人机沿预定路线飞行。
超声波测距模块18,利用超声波进行测距,用于无人机降落时与地面或无线传能装置之间的距离测算。
所述的频率自适应模块10在无人机进行无线传能的过程中启动,自动计算无人机上的线圈中心与无线传能装置9中心的距离偏差,根据距离偏差自动调节无线传能装置9与无线传能接收侧电路模块4的频率处于谐振状态,保持充电效率达到最高。
所述电能监测模块6在无人机运行过程中实时监测与采集电池的各类信息,当无人机电量不足时,电能监测模块6将会把信息通过第二数据传输模块8传至自动定位导航巡检模块5,自动定位导航巡检模块启动后定位到最近的无线传能装置9,使无人机到最近的无线传能装置9进行充电。
下面为本实施例上述全天候的电网无人机自动巡线系统的运行方法,具体情况如下:
S1、在相距一定距离的高压电缆杆塔上放置无线传能装置。
S2、将预设路线坐标录入无人机中,无人机按照预设路线对电缆进行巡检,在巡检过程中故障探测模块会将收集到的信息及图像通过第二数据传输模块传送至数据监测管理中心。同时第一数据传输模块将无线传能装置的实时信息传送至数据监测管理中心。
S3、数据监测管理中心接收到第一数据传输模块和第二数据传输模块的数据及图像后,数据-图像处理模块将对数据及图像进行处理,将数据以可视化图像在监管平台上展示,同时将处理后的图像上传至云服务中心保存。
S4、无人机在巡检过程中,当电能监测模块监测到无人机电池电量不足时,将警报通过第二数据传输模块传送至自动定位导航巡线模块,自动定位导航巡线模块将自动定位并导航至最近的无线传能装置,同时通过第一数据传输模块和第二数据传输模块的连接及摄像头进行精准定位,若停放位置与预定位置出现偏差,频率自适应模块将自动启动,自动计算出两线圈中心的位置偏差后进行频率调整,将频率调整至无线传能装置与无线传能接收侧电路之间处于谐振状态,保持充电效率最高。
S5、充电完成后,无人机继续沿预设路线飞行进行巡检。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,故凡依本发明之形状、原理所作的变化,均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于:包括无人机端、无线传能装置端以及数据监测管理中心,所述无人机端包括无线传能接收侧电路模块、自动定位导航巡线模块、电能监测模块、故障探测模块、第二数据传输模块;所述无线传能装置端包括无线传能装置、频率自适应模块、第一数据传输模块;所述数据监测管理中心包括WiFi无线通讯模块、数据-图像处理模块、云服务中心、监管平台;
所述的无线传能装置,用于与无线传能接收侧电路建立电磁感应关系,对无人机进行无线传能;
所述的第一数据传输模块,用于采集无线传能装置的信息,并与数据监测管理中心和第二数据传输模块进行连接与数据交换;
所述的数据监测管理中心,用于接收和监测第一数据传输模块与第二数据传输模块的信息,数据-图像处理模块将对数据及图像进行处理,将数据以可视化图像在监管平台上展示,同时能够将获得数据上传至云服务中心进行保存;
所述的自动定位导航巡检模块,用于无人机对巡检线路实现完全自动化巡检飞行;
所述的频率自适应模块,用于调整无线传能过程中电路的频率,使无线传能的效率最高;
所述的第二数据传输模块,用于收集无人机巡检过程所得到的信息,并与数据监测管理中心和第一数据传输模块进行数据交换;
所述的电能监测模块,用于监测无人机的电池的各个电气参数,实时监控电池电量,实时反映监测的各类信息;
所述的故障探测模块,用于实时监测与采集电缆表面信息以及检测电缆的部分故障信息。
2.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于:所述无线传能装置利用磁耦合谐振原理,通过线圈与无人机上的无线传能接收侧电路模块的线圈发生谐振,从而对无人机的电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于:所述数据监测管理中心通过WiFi无线通讯模块与第一数据传输模块和第二数据传输模块进行连接与数据交换,能够实时监测无线传能装置与无人机电池的各类信息参数,以及对无人机巡检的问题信息进行一系列处理,转化为可视化数据在监管平台上显示实时数据及图像,并且最终将获得的数据及图像上传至云服务中心保存起来,同时通过数据监测管理中心对无人机发送指令。
4.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于,所述自动定位导航巡检模块,包括:
定位导航模块,利用GPS定位导航系统,使无人机沿预定路线飞行。
超声波测距模块,利用超声波进行测距,用于无人机降落时与地面或无线传能装置之间的距离测算。
5.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于:所述频率自适应模块在无人机进行无线传能的过程中启动,自动计算无人机上的线圈中心与无线传能装置中心的距离偏差,根据距离偏差自动调节无线传能装置与无线传能接收侧电路模块的频率处于谐振状态,保持充电效率达到最高。
6.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于:所述电能监测模块在无人机运行过程中实时监测与采集电池的各类信息,当无人机电量不足时,电能监测模块将会把信息通过第二数据传输模块传至自动定位导航巡检模块,自动定位导航巡检模块启动后定位到最近的无线传能装置,使无人机到最近的无线传能装置进行充电。
7.根据权利要求1所述的一种全天候的电网无人机自动巡线系统,其特征在于,所述故障探测模块,包括:
摄像头模块,用于监测与采集电缆的表面情况信息及落地时用于扫描地面情况信息;
红外热成像模块,用于监测与采集电缆部分故障信息。
8.权利要求1至7任何一项所述的全天候的电网无人机自动巡线系统的运行方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、在相距预设距离的高压电缆杆塔上放置无线传能装置;
S2、将预设路线坐标录入无人机中,无人机按照预设路线对电缆进行巡检,在巡检过程中,故障探测模块会将收集到的信息及图像通过第二数据传输模块传送至数据监测管理中心,同时第一数据传输模块将无线传能装置的实时信息传送至数据监测管理中心;
S3、数据监测管理中心接收到第一数据传输模块和第二数据传输模块的数据及图像后,数据-图像处理模块将对数据及图像进行处理,将数据以可视化图像在监管平台上展示,同时将处理后的图像上传至云服务中心保存;
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