CN112068591A - 输电线路自动巡检无人机、控制方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路自动巡检无人机、控制方法、计算机装置和存储介质，无人机包括拍摄模块、交互模块、存储模块、控制模块和飞行模块，控制模块用于根据第二图像确定相应的第一图像，将第一图像相应的第一塔型信息确定为第二塔型信息，将第二塔型信息发送至交互模块，在第三工作状态根据第二塔型信息获取飞行控制指令，以控制飞行模块进行飞行。本发明无人机的飞行路线能够与第二图像中的电线杆塔外形相适应，能够以较佳的飞行路线执行对电线杆塔的巡检任务，对对不同工作环境具有较强的适应能力；以无人机代替人工执行巡检，能够减少生命财产损失。本发明广泛应用于输电线路巡检技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路巡检技术领域，尤其是一种输电线路自动巡检无人机、控制方法、装置和存储介质。
背景技术
对输电线路的维护通常以巡检的方式进行。现有技术是安排人工进行巡检，工作效率低、容易出错，而且输电线路通常设置在偏僻的野外，工作环境恶劣，超高压输电线路需要进行高空作业，一旦发生意外容易造成严重的生命财产损失。
发明内容
针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种输电线路自动巡检无人机、控制方法、装置和存储介质。
一方面，本发明实施例包括一种输电线路自动巡检无人机，包括：
拍摄模块，用于在第一工作状态拍摄第一图像，在第二工作状态拍摄第二图像，所述第一图像中和所述第二图像中均包括电线杆塔；
交互模块，用于在所述第一工作状态获取第一塔型信息，在所述第二工作状态输出第二塔型信息，所述第一塔型信息用于表示所述第一图像中的电线杆塔的形状参数，所述第二塔型信息用于表示所述第二图像中的电线杆塔的形状参数；
存储模块，用于存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系；
控制模块，用于在所述第二工作状态根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，将所述第一图像相应的所述第一塔型信息确定为所述第二塔型信息，将所述第二塔型信息发送至所述交互模块，在第三工作状态根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令；
飞行模块，用于在所述第三工作状态根据所述飞行控制指令进行飞行。
进一步地，所述交互模块还用于获取工作状态信息；
所述控制模块还用于根据所述工作状态信息，确定工作状态为所述第一工作状态、所述第二工作状态和/或所述第三工作状态。
进一步地，所述存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系，具体为：
存储所述第一图像的特征信息与所述第一塔型信息的对应关系。
进一步地，所述根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，包括：
对所述第二图像进行图像识别，获得所述第二图像的特征信息；
查找与所述第二图像具有相同所述特征信息的所述第一图像；
返回查找到的所述第一图像。
进一步地，所述根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令，包括：
根据所述第二塔型信息确定飞行轨迹；
对所述飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点；
确定各所述轨迹点对应的停留时间，以及相邻两个所述轨迹点之间的移动速度；
根据所述停留时间和所述移动速度生成所述飞行控制指令。
进一步地，输电线路自动巡检无人机还包括：
通信模块，用于建立和维持所述控制模块与上位机之间的无线连接。
进一步地，所述根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令，包括：
通过所述通信模块，将所述第二塔型信息上传至所述上位机；所述上位机根据所述第二塔型信息确定飞行轨迹，对所述飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点，确定各所述轨迹点对应的停留时间，以及相邻两个所述轨迹点之间的移动速度，根据所述停留时间和所述移动速度生成所述飞行控制指令；
通过所述通信模块，接收所述上位机发送的所述飞行控制指令。
另一方面，本发明实施例还包括一种输电线路自动巡检无人机控制方法，包括：
第一工作状态拍摄第一图像和获取第一塔型信息；
存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系；
在第二工作状态拍摄第二图像，根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，将所述第一图像相应的所述第一塔型信息确定为所述第二塔型信息，输出第二塔型信息；所述第一图像中和所述第二图像中均包括电线杆塔，所述第一塔型信息用于表示所述第一图像中的电线杆塔的类型，所述第二塔型信息用于表示所述第二图像中的电线杆塔的类型；
在第三工作状态根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令；
在所述第三工作状态根据所述飞行控制指令进行飞行。
另一方面，本发明实施例还包括一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例所述方法。
另一方面，本发明实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例所述方法。
本发明的有益效果是：通过在第一工作状态下的数据采集，可以确定图像与塔型信息之间的对应关系，在第二工作状态下，可以通过现场拍摄所得的第二图像确定相应的第二塔型信息，从而确定飞行控制指令，该飞行控制指令所确定的飞行路线能够与第二图像中的电线杆塔外形相适应，使得无人机能够以较佳的飞行路线执行对电线杆塔的巡检任务；第一工作状态所采集到的数据可以存储，供第二工作状态重复调用，第一工作状态可以采集新的塔型信息，以增强无人机对不同工作环境的适应能力；以无人机代替人工执行巡检，能够减少生命财产损失。
附图说明
图1和图2为实施例中无人机的结构示意图；
图3为实施例中无人机控制算法的流程图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，用于对输电线路进行自动巡检的无人机包括：拍摄模块、交互模块、存储模块、控制模块和飞行模块。本实施例中，无人机可以工作在三个工作状态，包括第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态。这三个工作状态可以不同时进行，例如可以将无人机设置为同一时间只能工作在其中一个工作状态，如果需要切换到另一工作状态，需要先退出当前的工作状态。无人机也可以同时处于这三个工作状态中的至少两个，例如无人机可以同时工作在第一工作状态和第二工作状态。
本实施例中，拍摄模块具有将视野内的物体拍摄成图像数据的能力，拍摄模块上可以安装云台等驱动部件，从而在控制模块的控制下调整拍摄视野。可以使用触摸屏作为交互模块，交互模块既可以检测用户的操作以获取输入信息，也可以向用户显示输出信息。可以使用工控处理器作为控制模块，将工控处理器的内置或者外设存储器作为存储模块。本实施例中，飞行模块具体可以是固定翼飞行装置或者旋翼飞行装置，包括电机和机翼等部件，由控制模块生成飞行控制指令，飞行模块在飞行控制指令的控制下，可以调整其飞行速度和飞行方向。
本实施例中，交互模块可以通过设置界面显示第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态等按钮，检测用户选定其中一个或多个按钮，从而获得工作状态信息，交互模块将工作状态信息发送到控制模块，控制模块确定当前工作状态为第一工作状态、第二工作状态和/或第三工作状态。
本实施例中，第一工作状态为数据采集状态。在第一工作状态下：
拍摄模块拍摄第一图像，第一图像中包括电线杆塔；
交互模块获取第一塔型信息，第一塔型信息用于表示第一图像中的电线杆塔的形状参数；
控制模块从拍摄模块获取第一图像，从交互模块获取第一塔型信息，确定第一图像和第一塔型信息之间的映射关系，生成存储有这种映射关系的数据表，将数据表发送到存储模块；
存储模块存储控制模块发送的数据表，即存储第一图像与第一塔型信息的对应关系。
本实施例中，存储模块所存储的数据表中可以包括第一图像本身，也可以不包括第一图像本身，而包括从第一图像中提取出的特征信息。通过对控制模块的配置，使得控制模块运行卷积神经网络等程序，从而控制模块从第一图像中提取出特征信息，减少需要存储的数据量。在如图2所示，无人机还设有通信模块的情况下，控制模块还可以通过通信模块将第一图像发送至上位机，由上位机运行卷积神经网络等程序，从第一图像中提取出特征信息，上位机将特征信息发送到控制模块，从而减少对控制模块性能的要求。
本实施例中，工作人员可以将无人机设置为第一工作状态，然后放飞无人机，使得拍摄模块可以拍摄包括电线杆塔部分或全景的第一图像。工作人员通过交互模块输入第一塔型信息即电线杆塔的形状参数，包括塔型、层数、塔高、塔宽以及轮廓曲线等信息，也可以通过对控制模块的配置，使得控制模块通过通信模块，从上位机第一塔型信息即电线杆塔的形状参数，包括塔型、层数、塔高、塔宽以及轮廓曲线等信息。
本实施例中，第二工作状态为数据识别状态。在第二工作状态下：
拍摄模块拍摄第二图像，第二图像中包括要进行巡视的电线杆塔；
控制模块从拍摄模块获取第二图像，根据第二图像确定相应的第一图像，将第一图像相应的第一塔型信息确定为第二塔型信息，将第二塔型信息发送至交互模块，
交互模块获取第二塔型信息，将第二塔型信息显示出来。
本实施例中，在现场当场执行第一工作状态后，或者通过现场导入或者出场预置等方式获取其他无人机执行第一工作状态所获得的数据后，工作人员确定要进行巡视的电线杆塔，将无人机设置为第二工作状态，放飞无人机，使得拍摄模块可以拍摄包括电线杆塔部分或全景的第二图像。在存储模块中存储了第一图像的特征信息的情况下，控制模块本身运行卷积神经网络等程序，提取出第二图像的特征信息，或者控制模块将第二图像发送至上位机，由上位机运行卷积神经网络等程序，提取出第二图像的特征信息并反馈至控制模块。控制模块将第二图像的特征信息和第一图像的特征信息进行对比，查找出那些与第二图像具有相同的特征信息的第一图像，返回所查找到的第一图像，确定所查找到的第一图像的第一塔型信息，将第一塔型信息确定为第二塔型信息。
本实施例中，在执行第二工作状态后，控制模块获得第二塔型信息，根据第二塔型信息，控制模块控制飞行模块执行第三工作状态。在第三工作状态下：
控制模块根据第二塔型信息获取飞行控制指令，将飞行控制指令发送至飞行模块，用于控制飞行模块中的电机转速、机翼转向和倾角等参数，驱动无人机整体沿着特定轨迹飞行，实现对电线杆塔的巡视。
在第三工作状态下，控制模块根据第二塔型信息中的塔高、塔宽以及轮廓曲线等参数确定飞行轨迹，飞行轨迹可以用空间坐标表示，飞行轨迹可以是轮廓曲线的等比例放大；控制模块对飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点，从而对飞行轨迹进行离散化，轨迹点可以包括巡视任务点，无人机需要在巡视任务点执行拍摄等巡视任务，轨迹点也可以包括除巡视任务点以外的点，从而使离散化后的飞行轨迹也能保持平滑；控制模块根据巡视任务，确定无人机在轨迹点对应的停留时间，使得无人机可以在各轨迹点完成拍摄等巡视工作；控制模块根据现场测定或者从气象台获得的风速、降雨量等参数，确定相邻两个所述轨迹点之间的移动速度。控制模块根据轨迹点坐标、停留时间和移动速度，生成飞行控制指令，控制飞行模块根据飞行控制指令进行飞行。
本实施例中，根据第二塔型信息生成飞行控制指令的过程，也可以由上位机执行。控制模块通过通信模块将第二塔型信息上传至上位机，上位机执行根据第二塔型信息生成飞行控制指令的过程：根据第二塔型信息确定飞行轨迹，对飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点，确定各轨迹点对应的停留时间，以及相邻两个轨迹点之间的移动速度，根据轨迹点的坐标、停留时间和移动速度生成飞行控制指令。上位机将飞行控制指令传送到控制模块，由控制模块根据飞行控制指令控制飞行模块。
本实施例中，上位机可以是放置在作业现场的计算机设备，例如个人电脑，此时上位机和通信模块之间可以通过WiFi、蓝牙或者ZigBee等协议连接。上位机可以是设置在云端的计算机设备，例如服务器，此时上位机和通信模块之间可以通过5G等协议连接。
本实施例中的输电线路自动巡检无人机，可以达到以下技术效果：通过在第一工作状态下的数据采集，可以确定图像与塔型信息之间的对应关系，在第二工作状态下，可以通过现场拍摄所得的第二图像确定相应的第二塔型信息，从而确定飞行控制指令，该飞行控制指令所确定的飞行路线能够与第二图像中的电线杆塔外形相适应，使得无人机能够以较佳的飞行路线执行对电线杆塔的巡检任务；第一工作状态所采集到的数据可以存储，供第二工作状态重复调用，第一工作状态可以采集新的塔型信息，以增强无人机对不同工作环境的适应能力；以无人机代替人工执行巡检，能够减少生命财产损失。
本实施例中，通过编写计算机程序，如图3所示，控制无人机执行以下步骤：
S1.第一工作状态拍摄第一图像和获取第一塔型信息；
S2.存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系；
S3.在第二工作状态拍摄第二图像，根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，将所述第一图像相应的所述第一塔型信息确定为所述第二塔型信息，输出第二塔型信息；所述第一图像中和所述第二图像中均包括电线杆塔，所述第一塔型信息用于表示所述第一图像中的电线杆塔的类型，所述第二塔型信息用于表示所述第二图像中的电线杆塔的类型；
S4.在第三工作状态根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令；
S5.在所述第三工作状态根据所述飞行控制指令进行飞行。
无人机通过执行上述步骤S1-S5，可以实现本实施例中输电线路自动巡检无人机的功能，从而达到相同的技术效果。
本实施例中，一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例中的无人机库房管理方法，实现与实施例所述的相同的技术效果。
本实施例中，一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例中的无人机库房管理方法，实现与实施例所述的相同的技术效果。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (10)
1.一种输电线路自动巡检无人机，其特征在于，包括：
拍摄模块，用于在第一工作状态拍摄第一图像，在第二工作状态拍摄第二图像，所述第一图像中和所述第二图像中均包括电线杆塔；
交互模块，用于在所述第一工作状态获取第一塔型信息，在所述第二工作状态输出第二塔型信息，所述第一塔型信息用于表示所述第一图像中的电线杆塔的形状参数，所述第二塔型信息用于表示所述第二图像中的电线杆塔的形状参数；
存储模块，用于存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系；
控制模块，用于在所述第二工作状态根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，将所述第一图像相应的所述第一塔型信息确定为所述第二塔型信息，将所述第二塔型信息发送至所述交互模块，在第三工作状态根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令；
飞行模块，用于在所述第三工作状态根据所述飞行控制指令进行飞行。
2.根据权利要求1所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于：
所述交互模块还用于获取工作状态信息；
所述控制模块还用于根据所述工作状态信息，确定工作状态为所述第一工作状态、所述第二工作状态和/或所述第三工作状态。
3.根据权利要求1所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于，所述存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系，具体为：
存储所述第一图像的特征信息与所述第一塔型信息的对应关系。
4.根据权利要求3所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于，所述根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，包括：
对所述第二图像进行图像识别，获得所述第二图像的特征信息；
查找与所述第二图像具有相同所述特征信息的所述第一图像；
返回查找到的所述第一图像。
5.根据权利要求1所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于，所述根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令，包括：
根据所述第二塔型信息确定飞行轨迹；
对所述飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点；
确定各所述轨迹点对应的停留时间，以及相邻两个所述轨迹点之间的移动速度；
根据所述停留时间和所述移动速度生成所述飞行控制指令。
6.根据权利要求1-5任一项所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于，还包括：
通信模块，用于建立和维持所述控制模块与上位机之间的无线连接。
7.根据权利要求6所述的输电线路自动巡检无人机，其特征在于，所述根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令，包括：
通过所述通信模块，将所述第二塔型信息上传至所述上位机；所述上位机根据所述第二塔型信息确定飞行轨迹，对所述飞行轨迹进行采样，获得多个轨迹点，确定各所述轨迹点对应的停留时间，以及相邻两个所述轨迹点之间的移动速度，根据所述停留时间和所述移动速度生成所述飞行控制指令；
通过所述通信模块，接收所述上位机发送的所述飞行控制指令。
8.一种输电线路自动巡检无人机控制方法，其特征在于，包括：
第一工作状态拍摄第一图像和获取第一塔型信息；
存储所述第一图像与所述第一塔型信息的对应关系；
在第二工作状态拍摄第二图像，根据所述第二图像确定相应的所述第一图像，将所述第一图像相应的所述第一塔型信息确定为所述第二塔型信息，输出第二塔型信息；所述第一图像中和所述第二图像中均包括电线杆塔，所述第一塔型信息用于表示所述第一图像中的电线杆塔的类型，所述第二塔型信息用于表示所述第二图像中的电线杆塔的类型；
在第三工作状态根据所述第二塔型信息获取飞行控制指令；
在所述第三工作状态根据所述飞行控制指令进行飞行。
9.一种计算机装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求8所述方法。
10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求8所述方法。
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