CN109573030A - 一种无人机巡检方法及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及巡检监控技术领域，提供了一种无人机巡检方法及巡检系统，包括地面控制系统、无人机和若干站点，根据所需巡检的输送线路设置巡检路线，在巡检路线上设置若干站点，使无人机沿巡检路线飞行以获取待检测的信息，并依次抵达各站点；在每个站点的指定位置设置换电装置，并设置充电装置，无人机在抵达站点时，通过换电装置自动更换无人机的电源模块，充电装置对换下的电源模块进行自动充电，实现了无人机沿巡检路线的自动巡检，并且按巡检路线自动停靠站点更换电池，无需人为控制，也不需要在各站点设置管理人员，节省了大量人力物力，并节约无人机充电时间，从而缩短巡检时间，提高巡检效率。

Description

一种无人机巡检方法及巡检系统

技术领域

本发明涉及巡检监控技术领域，尤其涉及一种无人机巡检方法及巡检系统。

背景技术

电网配电、管道运输等运输网络实现了远距离跨越的资源输送，通常需要对电网或者管道进行巡检，以便及时发现问题并给予适当的维护，以保证输送网络的正常运行。如果通过人力进行巡检，需要配置较多的人员，并且在一些较复杂的环境下，巡检难度较大，费时费力，并且具有一定的安全风险，因此，目前采用无人机搭载可视拍摄设备进行输送网络的巡检，例如电网的巡检，可操作无人机沿输送线路飞行，进行输电的各种电力设备检查，并将现场情况回传地面控制台，以便排查电路故障，尤其适用于复杂或危险环境中，因此，利用无人机进行巡检也是巡检系统的一个趋势，但无人机通常搭载电池为飞行提供动力，续航能力有限，一架无人机一次飞行的距离有限，需要飞回指定地点充电或者更换电池，并且无人机的充电需要耗费一定的时间，所以需要安排工作人员在该指定的地点为无人机充电或更换电池，并进行相应的充电管理，所以目前的巡检系统仍然需要大量工作人员配合无人机进行巡检工作，尤其是跨越距离较长的线路，需要设置多个管理节点，依然需要耗费较高的人力物力，所以，现有技术的巡检系统存在人员配置多、管理成本高的问题。因此，需要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种无人机巡检方法及巡检系统，以解决巡检系统人员配置多、管理成本高的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种无人机巡检方法，包括以下步骤：

根据所需巡检的输送线路设置巡检路线，在所述巡检路线上设置若干站点；

使无人机沿所述巡检路线飞行以获取待检测的信息，并依次抵达各所述站点；

所述无人机在抵达所述站点时，执行对所述无人机的电源模块的自动更换操作，以及对替换后的电源模块的自动充电操作。

作为上述技术方案的改进，所述站点的设置条件满足：相邻所述站点之间沿所述巡检路线的间距小于所述无人机最大续航距离。

作为上述技术方案的进一步改进，所述待检测的信息包括地理位置信息，以及图像信息。

作为上述技术方案的进一步改进所述站点设置换电装置执行所述自动更换操作，设置充电装置执行所述自动充电操作。

作为上述技术方案的进一步改进在巡检路线两端的站点设置检测站，测试无人机各执行模块的运行状态是否正常。

还提供了一种无人机巡检系统，包括地面控制系统、无人机和若干站点，所述地面控制系统根据所需巡检的输送线路设置巡检路线；所述站点沿巡检路线间隔设置并与所述地面控制系统连接，所述无人机由电源模块供电，用于沿所述巡检路线飞行并获取输送线路现场的图像信息，并将该图像信息实时回传地面控制系统，所述无人机依次停靠巡检路线上的各站点，所述站点设置有用于更换无人机电源模块的换电装置和用于对所述换电装置换下的电源模块进行充电的充电装置。

作为上述技术方案的改进，所述无人机包括机体和设置在机体上的飞控模块、GPS定位模块、无线通信模块、图像模块、电源模块，所述GPS定位模块用于定位并向所述飞控模块发送地理位置信息，所述无线通信模块与所述地面控制系统无线连接，所述图像模块用于获取图像信息，所述飞控模块连接所述GPS定位模块、无线通信模块和电源模块；所述电源模块为所述飞控模块、GPS定位模块、无线通信模块、图像模块供电；所述地面控制系统与通过所述无线通信模块与所述飞控模块连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述站点还设置有停靠感应装置，所述停靠感应装置用于感应无人机是否停靠到位。

作为上述技术方案的进一步改进，所述换电装置包括机械手，所述机械手用于用于取出无人机上的电源模块、将取出的电源模块转运到所述充电装置上、以及将新的电源模块安装到无人机上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述充电装置包括充电座，充电座上设置有容置电源模块的充电槽和固定电源模块的固定装置。

本发明的有益效果是：

本发明根据所需巡检的输送线路设置巡检路线，在巡检路线上设置若干站点，使无人机沿巡检路线飞行以获取待检测的信息，并依次抵达各站点；在每个站点的指定位置设置换电装置，并设置充电装置，无人机在抵达站点时，通过换电装置自动更换无人机的电源模块，充电装置对换下的电源模块进行自动充电，实现了无人机沿巡检路线的自动巡检，并且按巡检路线自动停靠站点更换电池，无需人为控制，也不需要在各站点设置管理人员，节省了大量人力物力，并节约无人机充电时间，从而缩短巡检时间，提高巡检效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：

图1为本发明一种无人机巡检方法一个实施例的示意图；

图2为本发明一种无人机巡检系统一个实施例的原理框图；

图3为本发明一种无人机巡检系统中的站点的结构示意图；

图4为本发明中站点的充电装置一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

图1为本发明一种无人机巡检方法一个实施例的示意图，参考图1，无人机巡检方法包括以下步骤：

根据所需巡检的输送线路设置巡检路线，在所述巡检路线上设置若干站点；

使无人机沿所述巡检路线飞行以获取待检测的信息，并依次抵达各所述站点；

无人机在抵达上述站点时，执行对无人机的电源模块的自动更换操作，以及对替换后的电源模块的自动充电操作。

上述站点的设置条件满足：相邻站点之间沿所述巡检路线的间距小于无人机最大续航距离，以保证无人机可自当前站点飞行至相邻的下一站点。

上述待检测的信息包括地理位置信息，以及图像信息。可通过GPS定位模块获取地理位置信息，通过图像模块拍摄现场情况形成图像信息，通过无线通信模块将地理位置信息及图像信息回传地面控制系统，以便操作人员可通过分析图像信息，排查输送线路故障，及获取故障位置。

上述站点设置换电装置执行所述自动更换操作，设置充电装置执行所述自动充电操作。无人机通过搭载在无人机上的电源模块为无人机提供动力；在每个站点的指定位置设置换电装置，并设置充电装置，无人机在各站点停靠时，通过换电装置自动更换无人机的电源模块，以便为无人机继续飞行巡检提供充足的电能，充电装置对换下的电源模块进行自动充电，以便为下一架停靠站点的无人机提供充好电的电源模块。电源模块更换完成，无人机可继续飞行，继续进行巡检工作。

该方法实现了无人机沿巡检路线的自动巡检，并且按巡检路线自动停靠站点更换电池，巡检路线为设定路线，巡检路线上的站点位置也为设定位置，无人机可按设定路线飞行和停靠，无需人为操作，也不需要在各站点设置管理人员，节省了大量人力物力，并节约无人机充电时间，从而缩短巡检时间，提高巡检效率。

无人机的换电过程：无人机停靠在站点时，通过感应装置感应无人机停靠到位后，无人机飞控模块使无人机的电源舱打开，地面控制系统指令换电装置动作，取出无人机上的电源模块，放置在充电装置上进行充电，并取充电装置上另一个充好电的电源模块安装到无人机上，通过电源舱内的电源感应装置感应电源模块安装到位后，飞控模块使无人机的电源舱关闭，然后使无人机起飞，继续进行巡检飞行，直到停靠巡检路线前方的下一站点，在每个站点均可通过上述方法对无人机更换电源模块。无人机飞行至巡检路线终点处的站点时，可停止飞行，或反向飞行，继续巡检。

为保证无人机的安全飞行，在巡检路线两端的站点设置检测站，在检测站配置测试人员，以便测试无人机各执行模块的运行状态是否正常，各执行模块运行正常，即可放行起飞，若出现故障，则排除故障后再进行飞行，或者也可在检测站配置备用无人机，当前无人机出现故障时，可更换另一无人机继续进行巡检工作。当然，当巡检路线较长时，也可以在沿途的部分站点配置检测站。

图2为本发明一种无人机巡检系统一个实施例的原理框图，图3为本发明一种无人机巡检系统中的站点的结构示意图，同时参考图2、3,无人机巡检系统包括地面控制系统1、无人机2和若干站点3，地面控制系统1根据所需巡检的输送线路设置巡检路线；站点3沿巡检路线间隔设置并与地面控制系统1连接，无人机2由电源模块21供电，用于沿巡检路线飞行并获取输送线路现场的图像信息，并将该图像信息实时回传地面控制系统1，无人机2依次停靠巡检路线上的各站点3，站点3设置有用于更换无人机2电源模块21的换电装置31和用于对换电装置31换下的电源模块21进行充电的充电装置32。

无人机2包括机体和设置在机体上的飞控模块22、GPS定位模块23、无线通信模块24、图像模块25、电源模块21和照明模块26，GPS定位模块23用于定位并向飞控模块22发送地理位置信息，无线通信模块24与地面控制系统1无线连接，图像模块25可为高清摄像头，用于获取图像信息，照明模块26用于为无人机提供照明，避免光线较弱的情况下影响图像模块获取图像的清晰度，飞控模块22连接GPS定位模块23、无线通信模块24、电源模块21和照明模块；电源模块21为飞控模块22、GPS定位模块23、无线通信模块24、图像模块25供电；地面控制系统1与通过无线通信模块24与飞控模块22连接。

站点3上设置有停靠平台33、换电装置31和充电装置32，停靠平台33上还设置有定位槽34和停靠感应装置35，停靠感应装置35与换电装置31信号连接，换电装置31和充电装置32之间信号连接，停靠感应装置用于感应无人机是否停靠到位，当无人机下降时，起落架可陷入该定位槽34中，停靠感应装置设置在该定位槽34中，可感应起落架是否落位，从而判断无人机是否停靠到位。

换电装置31包括机械手311，机械手311可在停靠站点3的无人机和充电装置32之间移动，用于用于取出无人机上的电源模块、将取出的电源模块转运到充电装置32上、以及将另一电源模块安装到无人机上。电源模块上设置有视觉码，机械手311上设置有用于识别视觉码的视觉识别装置，可为通用的工业相机或者读码器，可读取电源模块的信息。机械手311的取物端为吸盘结构，吸盘结构连接真空装置，可通过真空吸附的方式获取电源模块，便于电源模块的取放，并且可避免电源模块被碰伤或夹伤。机械手311的动作通过设定的程序进行控制。

停靠感应装置感应无人机停靠到位时，无人机飞控模块使无人机的电源舱打开，地面控制系统指令换电装置31的机械手311动作，取出无人机上的电源模块，放置在充电装置32上进行充电，并取充电装置32上另一个充好电的电源模块安装到无人机上，通过电源舱内的电源感应装置感应电源模块安装到位后，飞控模块使无人机的电源舱关闭，然后使无人机起飞，继续进行巡检飞行，直到停靠巡检路线前方的下一站点3，在每个站点3均可通过上述方法对无人机更换电源模块，并对换下的电源模块进行充电。

图4为本发明中站点的充电装置一个实施例的结构示意图，同时参考图3、4，充电装置32包括充电座321，充电座321上设置有至少两个容置电源模块的充电槽322，以便容纳从停靠的无人机上换下的电源模块并对其进行充电。每个充电槽322设置用于固定电源模块的固定装置323，保证电源模块21的稳定安装。充电槽322还设置感应装置以检测其中的电源模块是否安装到位，判断安装到位时，可使固定装置323动作以固定电源模块，然后机械手可释放电源模块，开始充电。固定装置323为常规的气动夹钳装置，当充电源模块在充电槽322中安装到位时，气缸324动作使得夹钳325下压，从而将充电槽322中的电源模块21压持，实现对电源模块的夹持固定。

具体实施时，充电装置32可设置太阳能电池板326和太阳能蓄电器，太阳能电池板326固定安装在充电座321的外部，太阳能蓄电器固定安装在充电座321内部，为充电装置32提供能量。

本发明的无人机巡检方法和巡检系统解决了现有技术中人员配置多、管理成本高的问题，可根据具体所需巡检点输送线路合理设置无人机续航时间及站点的距离，避免了为增加巡检距离而增加电池，使得无人机重量过重的问题，利用本发明的无人机巡检方法和巡检系统进行输送线路的巡检，具有高效、快捷、可靠、不受地域影响的优点，并且可减少人员配置，可降低管理成本。

上述仅为本发明的较佳实施例，但本发明并不限制于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种无人机巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据所需巡检的输送线路设置巡检路线，在所述巡检路线上设置若干站点；

使无人机沿所述巡检路线飞行以获取待检测的信息，并依次抵达各所述站点；

所述无人机在抵达所述站点时，执行对所述无人机的电源模块的自动更换操作，以及对替换后的电源模块的自动充电操作。

2.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于：所述站点的设置条件满足：相邻所述站点之间沿所述巡检路线的间距小于所述无人机最大续航距离。

3.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于：所述待检测的信息包括地理位置信息，以及图像信息。

4.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于：所述站点设置换电装置执行所述自动更换操作，设置充电装置执行所述自动充电操作。

5.根据权利要求1所述的无人机巡检方法，其特征在于：在巡检路线两端的站点设置检测站，测试无人机各执行模块的运行状态是否正常。

6.一种无人机巡检系统，其特征在于：包括地面控制系统、无人机和若干站点，所述地面控制系统根据所需巡检的输送线路设置巡检路线；所述站点沿巡检路线间隔设置并与所述地面控制系统连接，所述无人机由电源模块供电，用于沿所述巡检路线飞行并获取输送线路现场的图像信息，并将该图像信息实时回传地面控制系统，所述无人机依次停靠巡检路线上的各站点，所述站点设置有用于更换无人机电源模块的换电装置和用于对所述换电装置换下的电源模块进行充电的充电装置。

7.根据权利要求6所述的无人机巡检系统，其特征在于：所述无人机包括机体和设置在机体上的飞控模块、GPS定位模块、无线通信模块、图像模块、电源模块，所述GPS定位模块用于定位并向所述飞控模块发送地理位置信息，所述无线通信模块与所述地面控制系统无线连接，所述图像模块用于获取图像信息，所述飞控模块连接所述GPS定位模块、无线通信模块和电源模块；所述电源模块为所述飞控模块、GPS定位模块、无线通信模块、图像模块供电；所述地面控制系统与通过所述无线通信模块与所述飞控模块连接。

8.根据权利要求6所述的无人机巡检系统，其特征在于：所述站点还设置有停靠感应装置，所述停靠感应装置用于感应无人机是否停靠到位。

9.根据权利要求6所述的无人机巡检系统，其特征在于：所述换电装置包括机械手，所述机械手用于用于取出无人机上的电源模块、将取出的电源模块转运到所述充电装置上、以及将新的电源模块安装到无人机上。

10.根据权利要求6所述的无人机巡检系统，其特征在于：所述充电装置包括充电座，充电座上设置有容置电源模块的充电槽和固定电源模块的固定装置。