CN110989671A - 一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路维护设备领域，具体而言，涉及一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统及方法。一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：包括无人机系统和地面控制系统。无人机系统包括飞行组件、定位模块、测温模块、避障模块、控制单元、通讯模块和云台组件。使用时，无人机根据飞行指令飞行并在预定拍摄点拍摄杆塔和电线的关键部位。在飞行过程中，测温模块不断的监测沿线的电线或电塔是否有温度过高的异常情况。若存在，控制单元控制无人机悬停，并控制云台组件拍摄高温异常的部位。避障模块监测飞行前方是否有障碍物，控制单元根据避障模块监测的结果控制无人机飞行，避免无人机与障碍物相撞。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路维护设备领域，具体而言，涉及一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统及方法。
背景技术
目前，在使用无人机进行输电线路巡检工作时，往往需要对输电线路杆塔关键部位进行拍照。传统的工作方式是运维人员依靠无人机摄像系统对杆塔的关键部位一一拍照，耗费大量的人力物力，尤其当杆塔数量较多时，人力难以胜任。
为了解决上述技术问题，授权公告号为CN105790155B的中国发明专利公开了一种基于差分GPS的输电线路无人机自主巡检系统。其通过差分GPS模块导航以拍摄杆塔的关键部位。这种无人机自主巡检系统还存在一些问题。首先，无人机的飞行路线是根据地面控制系统根据杆塔图纸计算出的，这些路线实际中可能会存在障碍物。如果仅仅按照地面控制系统计算的飞行路径可能会导致坠机。另外，这种无人机自主巡检系统只能拍摄预定的拍摄点。如果杆塔出现其他异常将不会被拍摄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统及方法，其能够自动拍摄关键部位和异常部位并能够自动避障。
本发明的实施例是这样实现的：
一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：包括无人机系统和地面控制系统。无人机系统包括飞行组件、定位模块、测温模块、避障模块、控制单元、通讯模块和云台组件。
地面控制系统根据杆塔信息生成飞行指令。飞行指令包括飞行路径、拍摄点和拍摄角度。地面控制系统还将飞行指令通过无线发送至通讯模块。地面控制系统还用于接收通讯模块的图像信号并显示拍摄所得的图像。
定位模块用于定位并将位置信息发送至控制单元。
飞行组件用于接收控制单元的飞行信号并根据飞行信号动作，进而控制无人机的进退、升降、转向和悬停。
测温模块用于检测杆塔及电线温度并将温度值发送至控制单元。
避障模块用于监测飞行前方是否有障碍物并将障碍物情况发送至控制单元。
通讯模块用于无线连接控制单元和地面控制系统，以使控制单元和地面控制系统双向通信。
云台组件用于接收控制单元的拍摄信号并根据拍摄信号拍摄杆塔。云台组件还将拍摄所得的图像信号发送至控制单元。
控制单元根据杆塔及电线的温度值判断杆塔及电线的正常情况。控制单元还用于接收通信模块的飞行指令并结合位置信息、杆塔及电线的正常情况和障碍物情况生成飞行信号和拍摄信号。控制单元还通过通信模块将图像信号发送至地面控制系统。
进一步地，杆塔信息包括杆塔的坐标、海拔和塔型。
进一步地，定位模块为RTK套件。
进一步地，测温模块包括多个红外测温传感器。多个红外测温传感器分布于无人机的四周，以使无人机四周的电线或杆塔都能够被监测。
进一步地，避障模块包括激光雷达。
进一步地，通讯模块为4G通讯模块。
一种输电线路杆塔拍摄方法，其特征是：采用权利要求1-6任意一项的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统。拍摄方法包括如下步骤：
S1：地面控制系统根据杆塔信息生成飞行指令并将飞行指令发送至控制单元。
S2：控制单元根据飞行指令控制无人机起飞并按照飞行路径飞行。
S3：无人机飞行过程中，测温模块监测电线及杆塔的温度并将温度信息发送至控制单元。若温度过高，控制单元控制无人机悬停并控制云台组件拍摄温度过高处。
同时，避障模块还监测飞行前方是否有障碍物。若有障碍物，控制单元控制飞行组件动作并绕开障碍物飞行。
S4：到达拍摄位置后，控制单元控制云台组件拍摄杆塔及电线的关键位置。
S5：所有拍摄位置拍摄完毕后，无人机按照飞行路径返回。
本发明的有益效果是：
使用时，无人机根据飞行指令飞行并在预定拍摄点拍摄杆塔和电线的关键部位。在飞行过程中，测温模块不断的监测沿线的电线或电塔是否有温度过高的异常情况。若存在，控制单元控制无人机悬停，并控制云台组件拍摄高温异常的部位。
在飞行过程中，避障模块监测飞行前方是否有障碍物，控制单元根据避障模块监测的结果控制无人机飞行，避免无人机与障碍物相撞。
这种无人机的输电线路及杆塔拍摄系统能够监测飞行沿线的线路及杆塔的过热异常，并拍摄异常部位。同时，还能够在飞行过程中自动避障，保障飞行安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的无人机系统拍摄杆塔的示意图；
图2为本发明实施例的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统的框架图。
图标：
1-无人机，2-拍摄部位，3-杆塔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例：
请参照图1和图2，本实施例提供一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，包括无人机系统和地面控制系统。无人机系统包括飞行组件、定位模块、测温模块、避障模块、控制单元、通讯模块和云台组件。
地面控制系统根据杆塔3信息生成飞行指令。飞行指令包括飞行路径、拍摄点和拍摄角度。地面控制系统还将飞行指令通过无线发送至通讯模块。地面控制系统还用于接收通讯模块的图像信号并显示拍摄所得的图像。
实际中，地面控制系统根据杆塔3的精度、纬度和杆塔3的海拔大致确定无人机1的飞行方向和高度。同时，地面控制系统还要根据杆塔3的塔型，即杆塔3的形状和杆塔3各个部位的尺寸来精确的确定无人机1到达杆塔3所在位置时无人机1应该围绕杆塔3的准确飞行路径。保证无人机到达拍摄位置时，云台组件正对杆塔的拍摄位置2，保证云台组件能够很好拍摄杆塔3的同时，避免无人机1与杆塔3或电线相撞。地面控制系统还要根据杆塔3的塔型确定无人机1在杆塔3周围的悬停位置及悬停角度，保证无人机1能够清晰的拍摄杆塔3关键部位。飞行路径、拍摄点和拍摄角度等共同组成飞行指令。
定位模块用于无人机1自我定位并将位置信息发送至控制单元。
飞行组件用于接收控制单元的飞行信号并根据飞行信号动作，进而控制无人机1的进退、升降、转向和悬停。
飞行组件包括无人机1的动力组件和传动组件等。具体的，飞行组件包括电机、螺旋桨、传动轴等等。通过控制飞行组件的动作即可控制无人机
1的升降、进退、转向和悬停的飞行动作。
测温模块用于检测杆塔3及电线温度并将温度值发送至控制单元。测温模块可以是红外测温传感器。红外测温传感器具有一定的检测范围。实际中，无人机1四周设置有多个红外测温传感器。每个红外测温传感器测试一个方向，使得无人机1四周的杆塔3及电线均能够被同时监测。
避障模块用于监测飞行前方是否有障碍物并将障碍物情况发送至控制单元。避障模块可以是北醒光子科技有限公司的型号为TF03的激光雷达长距离传感器。这种传感器能够监测飞行前方是否有障碍物。
通讯模块用于无线连接控制单元和地面控制系统，以使控制单元和地面控制系统双向通信。通讯模块可以选择4G通信模块或者5G通信模块，其能够使得无人机1和地面控制系统相互发送数据。
云台组件用于接收控制单元的拍摄信号并根据拍摄信号拍摄杆塔3。云台组件还将拍摄所得的图像信号发送至控制单元。
控制单元根据杆塔3及电线的温度值判断杆塔3及电线的正常情况。控制单元还用于接收通信模块的飞行指令并结合位置信息、杆塔3及电线的正常情况和障碍物情况生成飞行信号和拍摄信号。控制单元还通过通信模块将图像信号发送至地面控制系统。
使用时，无人机1根据飞行指令飞行并在预定拍摄点拍摄杆塔3和电线的关键部位。在飞行过程中，测温模块不断的监测沿线的电线或电塔是否有温度过高的异常情况。若存在，控制单元控制无人机1悬停，并控制云台组件拍摄高温异常的部位。
在飞行过程中，避障模块监测飞行前方是否有障碍物，控制单元根据避障模块监测的结果控制无人机1飞行，避免无人机1与障碍物相撞。实际中，避障模块监测到飞行前方有障碍物时，无人机1也可以暂停飞行并向地面控制系统发出报警。操作者可通过地面控制系统远程控制无人机1避障。避开障碍物后，使得无人机1进入自动飞行状态即可。
这种无人机1的输电线路及杆塔3拍摄系统能够监测飞行沿线的线路及杆塔3的过热异常，并拍摄异常部位。同时，还能够在飞行过程中自动避障，保障飞行安全。
本实施例中，定位模块为RTK套件。RTK套件通过应用RTK差分定位技术对无人机1的定位精度进行了修正，使得无人机1的自我定位精准，保障飞行安全，同时确保了每个巡检位点拍摄主体完整，并且位于照片画面的中心位置。
一种输电线路杆塔3拍摄方法，采用上述的基于无人机1的输电线路及杆塔3拍摄系统。拍摄方法包括如下步骤：
S1：地面控制系统根据杆塔3信息生成飞行指令并将飞行指令发送至控制单元。
S2：控制单元根据飞行指令控制无人机1起飞并按照飞行路径飞行。
S3：无人机1飞行过程中，测温模块监测电线及杆塔3的温度并将温度信息发送至控制单元。若温度过高，控制单元控制无人机1悬停并控制云台组件拍摄温度过高处。
同时，避障模块还监测飞行前方是否有障碍物。若有障碍物，控制单元控制飞行组件动作并绕开障碍物飞行。
S4：到达拍摄位置后，控制单元控制云台组件拍摄杆塔3及电线的关键位置。
S5：所有拍摄位置拍摄完毕后，无人机1按照飞行路径返回。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：包括无人机系统和地面控制系统；无人机系统包括飞行组件、定位模块、测温模块、避障模块、控制单元、通讯模块和云台组件；
地面控制系统根据杆塔信息生成飞行指令；飞行指令包括飞行路径、拍摄点和拍摄角度；地面控制系统还将飞行指令通过无线发送至通讯模块；地面控制系统还用于接收通讯模块的图像信号并显示拍摄所得的图像；
定位模块用于定位并将位置信息发送至控制单元；
飞行组件用于接收控制单元的飞行信号并根据飞行信号动作，进而控制无人机的进退、升降、转向和悬停；
测温模块用于检测杆塔及电线温度并将温度值发送至控制单元；
避障模块用于监测飞行前方是否有障碍物并将障碍物情况发送至控制单元；
通讯模块用于无线连接控制单元和地面控制系统，以使控制单元和地面控制系统双向通信；
云台组件用于接收控制单元的拍摄信号并根据拍摄信号拍摄杆塔；云台组件还将拍摄所得的图像信号发送至控制单元；
控制单元根据杆塔及电线的温度值判断杆塔及电线的正常情况；控制单元还用于接收通信模块的飞行指令并结合位置信息、杆塔及电线的正常情况和障碍物情况生成飞行信号和拍摄信号；控制单元还通过通信模块将图像信号发送至地面控制系统。
2.根据权利要求1的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：所述杆塔信息包括杆塔的坐标、海拔和塔型。
3.根据权利要求1的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：所述定位模块为RTK套件。
4.根据权利要求1的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：所述测温模块包括多个红外测温传感器；多个红外测温传感器分布于无人机的四周，以使无人机四周的电线或杆塔都能够被监测。
5.根据权利要求1的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：所述避障模块包括激光雷达。
6.根据权利要求1的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统，其特征是：所述通讯模块为4G通讯模块。
7.一种输电线路杆塔拍摄方法，其特征是：采用权利要求1-6任意一项所述的基于无人机的输电线路及杆塔拍摄系统；拍摄方法包括如下步骤：
S1：地面控制系统根据杆塔信息生成飞行指令并将飞行指令发送至控制单元；
S2：控制单元根据飞行指令控制无人机起飞并按照飞行路径飞行；
S3：无人机飞行过程中，测温模块监测电线及杆塔的温度并将温度信息发送至控制单元；若温度过高，控制单元控制无人机悬停并控制云台组件拍摄温度过高处；
同时，避障模块还监测飞行前方是否有障碍物；若有障碍物，控制单元控制飞行组件动作并绕开障碍物飞行；
S4：到达拍摄位置后，控制单元控制云台组件拍摄杆塔及电线的关键位置；
S5：所有拍摄位置拍摄完毕后，无人机按照飞行路径返回。
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