CN112256051A - 一种基于无人机的电网巡检精准控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种属于无人机领域的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，所述方法包括：存储巡检方案库；规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。所述方法用于调度无人机对电网线路进行智能巡检。解决了无人机完成电网巡检任务的精细化控制问题。
Description
技术领域
本发明涉及电网线路无人机巡检领域，更具体地，涉及一种基于无人机的电网巡检精准控制方法及系统。
背景技术
当前无人机技术发展正处于方兴未艾的阶段，无人机正应用于许多领域的自动化方面，其中，无人机的智能电网线路巡检正是人们所研究的课题之一。目前，无人机的巡检技术主要关注的技术点在于如何实现无人机的自我路线规划以及无人机的自我任务规划。更具体的，在于无人机如何形成并有效执行电网线路的巡检任务。目前，现有技术在如何解决调度无人机完成电网巡检任务的问题上，仍没有太好的解决方案。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，用于解决无法调度无人机完成巡检任务的问题。
一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，所述方法包括：
存储巡检方案库；
规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；
挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。
通过形成巡检方案库以为飞行任务的规划提供依据，规划路径和巡检任务以完善方案，最后将飞行任务部署至调度无人机，解决了无法调度无人机完成电网线路巡检任务的问题。
优选的，所述存储巡检方案库的步骤包括：
根据各个电网线路的巡检任务确定各个电网线路中无人机所需装载的巡检设备，将电网线路、巡检任务、所需装载的巡检设备形成巡检设备清单；
根据巡检设备清单筛选与所装载设备相匹配的无人机，根据各个电网线路的巡检历史数据计算所筛选的无人机完成对应电网线路巡检任务所需的时间和电量，形成巡检匹配清单；
将各个电网线路对应的巡检设备清单、巡检匹配清单储存至巡检方案库。
为使巡检方案库的有效性更高，确定每个电网电路中每个巡检任务所需装载的巡检设备，无人机完成巡检任务所需的时间、电量，可有效提升巡检效率同时全方面考虑整个电网线路各个巡检任务对设备的要求，确保整个电网线路的巡检任务能够执行。
优选的，所述规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务的步骤包括：
确定所需巡检的电网线路并根据所需巡检的电网线路的位置信息、延伸信息对无人机的预设飞行路径进行规划；
根据所需巡检的电网线路从巡检方案库中提取对应的巡检设备清单和巡检匹配清单；
计算规划后的预设飞行路径的长度并结合巡检匹配清单确定可用的无人机组及对应的预设飞行路径；
通过可用的无人机组中每个无人机的电量、所装载的巡检设备计算无人机的最低平均飞行速度；
根据无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径形成飞行任务。
优选的，所述方法还包括：根据所需巡检的电网线路对应的巡检设备清单提取对应的巡检任务，确定每个巡检任务的位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间；
每个巡检任务的、位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间和无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径共同形成飞行任务。
优选的，所述执行飞行任务包括：
在检测到所需巡检的电网线路存在异常的情况下，将异常位置所对应的预设飞行路径标记为待修改路径；
根据异常情况修改飞行任务中待修改路径所对应无人机的最低平均飞行速度、所需消耗时间及无人机的预设飞行路径。
优选的，所述执行飞行任务还包括：
获取所述无人机在执行飞行任务的过程中反馈的自身及外界的实时数据；
根据所述实时数据调整无人机的飞行任务。
优选的，所述根据所述实时数据调整无人机的飞行任务的步骤包括：
分析所述无人机反馈的实时数据；
根据所述实时数据的分析结果确定所述飞行任务是否需要调整；
若所述飞行任务需要调整，则对飞行任务中的预设的无人机的最低平均飞行速度和/或巡检任务和/或巡检方式和/或所需消耗时间进行调整后上传至执行飞行任务中的无人机对所述无人机的飞行任务进行更新。
加入反馈调节的流程，在无人机执行任务的过程中根据周围的环境参数进行实时调节以避免无人机在执行任务时发生意外，或实时的外界环境与规划时的外界环境不同时无人机无法及时作出处理。
本发明还提供一种基于无人机的电网巡检精准控制系统，所述系统包括：
方案库形成模块，用于存储巡检方案库；
飞行任务形成模块，用于规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；
调度模块，用于挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述所述的基于无人机的电网巡检精准控制方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的基于无人机的电网巡检精准控制方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.提出了一种基于无人机的电网巡检精准控制方法和系统，解决了无法精准调度无人机完成电网线路巡检任务的问题；
2.可以实时调整无人机的飞行任务以应对多种意外情况；
3.根据巡检方案库对任务进行调节使得无人机执行飞行任务所达到效果更好。
附图说明
图1为本发明一种基于无人机的电网巡检精准控制方法的流程图。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，为本发明一种基于无人机的电网巡检精准控制方法的实施例流程图，上述方法具体包括如下步骤：
S101.存储巡检方案库；其具体步骤包括：
S1011.根据各个电网线路的巡检任务确定各个电网线路中无人机所需装载的巡检设备，将电网线路、巡检任务、所需装载的巡检设备形成巡检设备清单。
电网线路不同，其上所分布的巡检任务各有不同，一般电网线路上的巡检任务分为精细巡检任务，范围巡检任务和定点巡检任务，精细巡检任务包括但不限于防震锤、拉线、耐张线夹、悬垂线夹、连接器、瓷瓶、弹簧销、绝缘子等巡检任务；范围巡检任务包括但不限于违章树木、违章建筑、新架线路、新加建筑物、施工、大型设备移动、偷窃等巡检任务；定点巡检任务包括但不限于混凝土杆、铁塔、基座、斜拉线、变电设备等巡检任务。不同的巡检任务所需的巡检设备不同，而通常不同类型的无人机其上所装载的巡检设备也有所不同，因此，根据各个电网线路的巡检任务预先确定所需的巡检设备，可以更精准地筛选能够完成电网线路的巡检任务的无人机。
S1012.根据巡检设备清单筛选与所装载设备相匹配的无人机，根据各个电网线路的巡检历史数据计算所筛选的无人机完成对应电网线路巡检任务所需的时间和电量，形成巡检匹配清单。
现有用于巡线作业的无人机，属于工业级无人机，按照机身构造又分为无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机，不同的无人机自带不同的功能和适用范围。无人直升机通常分为中型直升机和小型直升机。中型直升机一般适用于中等距离的多任务精细化巡检，小型直升机一般适用于短距离的多方位精细化巡检和故障巡检；固定翼无人机分为中型固定翼和小型固定翼，中型固定翼一般适用于大范围通道巡检、应急巡检和灾情普查，小型固定翼一般适用于小范围通道巡检、应急巡检和灾情普查，多旋翼无人机目前可以分为四、六、八旋翼。
根据巡检设备清单可以筛选到能够完成相关巡检任务的无人机，然后一并计算出无人机完成相关巡检任务所需的时间和电量，将无人机、巡检设备清单、完成巡检任务所需时间和电量等作为巡检匹配清单进行存储，方便后续针对具体电网线路时可以快速从巡检方案库中筛选到匹配的无人机执行相关巡检任务。
S1013.将各个电网线路对应的巡检设备清单、巡检匹配清单储存至巡检方案库。
步骤S101为使巡检方案库的有效性更高，确定每个电网电路中每个巡检任务所需装载的巡检设备，无人机完成巡检任务所需的时间、电量，可有效提升巡检效率同时全方面考虑整个电网线路各个巡检任务对设备的要求，确保整个电网线路的巡检任务能够执行。
S102.规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；其具体步骤包括：
S1021.确定所需巡检的电网线路并根据所需巡检的电网线路的位置信息、延伸信息对无人机的预设飞行路径进行规划；所述延伸信息指的是整个电网线路的结构走向，根据电网线路的起点位置信息、终点位置信息以及其延伸信息可以确定整个电网线路的布局，根据电网线路的布局可以进行无人机飞行路径的规划。
S1022.根据所需巡检的电网线路从巡检方案库中提取对应的巡检设备清单和巡检匹配清单；
S1023.计算规划后的预设飞行路径的长度并结合巡检匹配清单确定可用的无人机组及对应的预设飞行路径；无人机的类型、无人机现有的电量、无人机当前的位置都直接影响到是否可以执行相关巡检任务，因此，根据飞行路径的长度、巡检匹配清单中对无人机的要求等可以筛选出适合的无人机组，执行相关巡检任务的可以是一台无人机，也可以是多台无人机联合起来共同完成相关巡检任务。当多台无人机共同完成一个或多个巡检任务时，每台无人机各自对应预设的飞行路径。
S1024.通过可用的无人机组中每个无人机的电量、所装载的巡检设备计算无人机的最低平均飞行速度；无人机的飞行速度直接影响到巡检的精细程度，通过限制无人机的最低平均飞行速度，可以确保无人机在执行巡检任务过程中飞行稳定，同时确保整个巡检任务的精细度。
S1025.根据无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径形成飞行任务。根据飞行任务无人机即可执行飞行。
S103.挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。根据确定出可以执行的无人机组，从中选择最优或者核实的无人机或无人机组，调度这些无人机或无人机组执行相关飞行任务。具体实施过程中，巡检任务应当同时被无人机所知悉，使得无人机在执行飞行任务过程中可以根据巡检任务清单完成相关巡检任务。
本发明的实施例通过形成巡检方案库为飞行任务的规划提供依据，规划路径和巡检任务以完善方案，最后将飞行任务部署至调度无人机，解决了无法调度无人机完成电网线路巡检任务的问题。
在具体实施过程中，根据所需巡检的电网线路对应的巡检设备清单提取对应的巡检任务，确定每个巡检任务的位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间；每个巡检任务的、位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间和无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径共同形成飞行任务。对每个巡检任务进行细化，确定位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间等，可以使得无人机执行相关飞行任务时能精准地完成相关巡检任务。
在具体实施过程中，所述执行飞行任务除了在完成基本的巡检任务，还包括在检测到所需巡检的电网线路存在异常的情况下，将异常位置所对应的预设飞行路径标记为待修改路径；根据异常情况修改飞行任务中待修改路径所对应无人机的最低平均飞行速度、所需消耗时间及无人机的预设飞行路径。此方式在巡检过程中发现异常时，可以根据异常的情况及时调整飞行情况，包括调整最低平均飞行速度、巡检任务所需消耗时间、预设的飞行路径等，从而可以及时对异常情况进行排查或做进一步的处理。
进一步的，所述执行飞行任务还包括：获取所述无人机在执行飞行任务的过程中反馈的自身及外界的实时数据；根据所述实时数据调整无人机的飞行任务。具体的，分析所述无人机反馈的实时数据；根据所述实时数据的分析结果确定所述飞行任务是否需要调整；若所述飞行任务需要调整，则对飞行任务中的预设的无人机的最低平均飞行速度和/或巡检任务和/或巡检方式和/或所需消耗时间进行调整后上传至执行飞行任务中的无人机对所述无人机的飞行任务进行更新。
此步骤加入反馈调节的流程，在无人机执行任务的过程中根据周围的环境参数进行实时调节以避免无人机在执行任务时发生意外，或实时的外界环境与规划时的外界环境不同时无人机无法及时作出处理。
实施例2
本发明还提供一种基于无人机的电网巡检精准控制系统，所述系统包括：
方案库形成模块，用于存储巡检方案库；所述方案库形成模块包括：
巡检设备清单形成模块，用于根据各个电网线路的巡检任务确定各个电网线路中无人机所需装载的巡检设备，将电网线路、巡检任务、所需装载的巡检设备形成巡检设备清单。
电网线路不同，其上所分布的巡检任务各有不同，一般电网线路上的巡检任务分为精细巡检任务，范围巡检任务和定点巡检任务，精细巡检任务包括但不限于防震锤、拉线、耐张线夹、悬垂线夹、连接器、瓷瓶、弹簧销、绝缘子等巡检任务；范围巡检任务包括但不限于违章树木、违章建筑、新架线路、新加建筑物、施工、大型设备移动、偷窃等巡检任务；定点巡检任务包括但不限于混凝土杆、铁塔、基座、斜拉线、变电设备等巡检任务。不同的巡检任务所需的巡检设备不同，而通常不同类型的无人机其上所装载的巡检设备也有所不同，因此，根据各个电网线路的巡检任务预先确定所需的巡检设备，可以更精准地筛选能够完成电网线路的巡检任务的无人机。
巡检匹配清单形成模块，用于根据巡检设备清单筛选与所装载设备相匹配的无人机，根据各个电网线路的巡检历史数据计算所筛选的无人机完成对应电网线路巡检任务所需的时间和电量，形成巡检匹配清单。
现有用于巡线作业的无人机，属于工业级无人机，按照机身构造又分为无人直升机、固定翼无人机、多旋翼无人机，不同的无人机自带不同的功能和适用范围。无人直升机通常分为中型直升机和小型直升机。中型直升机一般适用于中等距离的多任务精细化巡检，小型直升机一般适用于短距离的多方位精细化巡检和故障巡检；固定翼无人机分为中型固定翼和小型固定翼，中型固定翼一般适用于大范围通道巡检、应急巡检和灾情普查，小型固定翼一般适用于小范围通道巡检、应急巡检和灾情普查，多旋翼无人机目前可以分为四、六、八旋翼。
根据巡检设备清单可以筛选到能够完成相关巡检任务的无人机，然后一并计算出无人机完成相关巡检任务所需的时间和电量，将无人机、巡检设备清单、完成巡检任务所需时间和电量等作为巡检匹配清单进行存储，方便后续针对具体电网线路时可以快速从巡检方案库中筛选到匹配的无人机执行相关巡检任务。
存储模块，用于将各个电网线路对应的巡检设备清单、巡检匹配清单储存至巡检方案库。
方案库形成模块的设置使巡检方案库的有效性更高，确定每个电网电路中每个巡检任务所需装载的巡检设备，无人机完成巡检任务所需的时间、电量，可有效提升巡检效率同时全方面考虑整个电网线路各个巡检任务对设备的要求，确保整个电网线路的巡检任务能够执行。
飞行任务形成模块，用于规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；飞行任务形成模块具体包括：
规划模块，用于确定所需巡检的电网线路并根据所需巡检的电网线路的位置信息、延伸信息对无人机的预设飞行路径进行规划；所述延伸信息指的是整个电网线路的结构走向，根据电网线路的起点位置信息、终点位置信息以及其延伸信息可以确定整个电网线路的布局，根据电网线路的布局可以进行无人机飞行路径的规划。
提取模块，用于根据所需巡检的电网线路从巡检方案库中提取对应的巡检设备清单和巡检匹配清单；
确定模块，用于计算规划后的预设飞行路径的长度并结合巡检匹配清单确定可用的无人机组及对应的预设飞行路径；无人机的类型、无人机现有的电量、无人机当前的位置都直接影响到是否可以执行相关巡检任务，因此，根据飞行路径的长度、巡检匹配清单中对无人机的要求等可以筛选出适合的无人机组，执行相关巡检任务的可以是一台无人机，也可以是多台无人机联合起来共同完成相关巡检任务。当多台无人机共同完成一个或多个巡检任务时，每台无人机各自对应预设的飞行路径。
计算模块，用于通过可用的无人机组中每个无人机的电量、所装载的巡检设备计算无人机的最低平均飞行速度；无人机的飞行速度直接影响到巡检的精细程度，通过限制无人机的最低平均飞行速度，可以确保无人机在执行巡检任务过程中飞行稳定，同时确保整个巡检任务的精细度。
飞行任务确定模块，用于根据无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径形成飞行任务。根据飞行任务无人机即可执行飞行。
调度模块，用于挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。调度模块根据确定出可以执行的无人机组，从中选择最优或者核实的无人机或无人机组，调度这些无人机或无人机组执行相关飞行任务。具体实施过程中，巡检任务应当同时被无人机所知悉，使得无人机在执行飞行任务过程中可以根据巡检任务清单完成相关巡检任务。
本发明的系统实施例通过形成巡检方案库为飞行任务的规划提供依据，规划路径和巡检任务以完善方案，最后将飞行任务部署至调度无人机，解决了无法调度无人机完成电网线路巡检任务的问题。
在具体实施过程中，飞行任务确定模块还用于根据所需巡检的电网线路对应的巡检设备清单提取对应的巡检任务，确定每个巡检任务的位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间；每个巡检任务的、位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间和无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径共同形成飞行任务。飞行任务确定模块对每个巡检任务进行细化，确定位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间等，可以使得无人机执行相关飞行任务时能精准地完成相关巡检任务。
在具体实施过程中，本发明的系统还包括异常标记模块，执行飞行任务除了在完成基本的巡检任务，还利用异常标记模块在检测到所需巡检的电网线路存在异常的情况下，将异常位置所对应的预设飞行路径标记为待修改路径；根据异常情况修改飞行任务中待修改路径所对应无人机的最低平均飞行速度、所需消耗时间及无人机的预设飞行路径。此方式在巡检过程中发现异常时，可以根据异常的情况及时调整飞行情况，包括调整最低平均飞行速度、巡检任务所需消耗时间、预设的飞行路径等，从而可以及时对异常情况进行排查或做进一步的处理。
进一步的，系统包括调整模块，用于获取所述无人机在执行飞行任务的过程中反馈的自身及外界的实时数据；根据所述实时数据调整无人机的飞行任务。调整模块具体用于分析所述无人机反馈的实时数据，；根据所述实时数据的分析结果确定所述飞行任务是否需要调整；若所述飞行任务需要调整，则对飞行任务中的预设的无人机的最低平均飞行速度和/或巡检任务和/或巡检方式和/或所需消耗时间进行调整后上传至执行飞行任务中的无人机对所述无人机的飞行任务进行更新。
此调整模块加入反馈调节的流程，在无人机执行任务的过程中根据周围的环境参数进行实时调节以避免无人机在执行任务时发生意外，或实时的外界环境与规划时的外界环境不同时无人机无法及时作出处理。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述方法包括：
存储巡检方案库；
规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；
挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述存储巡检方案库的步骤包括：
根据各个电网线路的巡检任务确定各个电网线路中无人机所需装载的巡检设备，将电网线路、巡检任务、所需装载的巡检设备形成巡检设备清单；
根据巡检设备清单筛选与所装载设备相匹配的无人机，根据各个电网线路的巡检历史数据计算所筛选的无人机完成对应电网线路巡检任务所需的时间和电量，形成巡检匹配清单；
将各个电网线路对应的巡检设备清单、巡检匹配清单储存至巡检方案库。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务的步骤包括：
确定所需巡检的电网线路并根据所需巡检的电网线路的位置信息、延伸信息对无人机的预设飞行路径进行规划；
根据所需巡检的电网线路从巡检方案库中提取对应的巡检设备清单和巡检匹配清单；
计算规划后的预设飞行路径的长度并结合巡检匹配清单确定可用的无人机组及对应的预设飞行路径；
通过可用的无人机组中每个无人机的电量、所装载的巡检设备计算无人机的最低平均飞行速度；
根据无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径形成飞行任务。
4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所需巡检的电网线路对应的巡检设备清单提取对应的巡检任务，确定每个巡检任务的位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间；
每个巡检任务的、位置、巡检类型、巡检方式、所需消耗时间和无人机的最低平均飞行速度、无人机的预设飞行路径共同形成飞行任务。
5.根据权利要求4所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述执行飞行任务包括：
在检测到所需巡检的电网线路存在异常的情况下，将异常位置所对应的预设飞行路径标记为待修改路径；
根据异常情况修改飞行任务中待修改路径所对应无人机的最低平均飞行速度、所需消耗时间及无人机的预设飞行路径。
6.根据权利要求4所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述执行飞行任务还包括：
获取所述无人机在执行飞行任务的过程中反馈的自身及外界的实时数据；
根据所述实时数据调整无人机的飞行任务。
7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的电网巡检精准控制方法，其特征在于，所述根据所述实时数据调整无人机的飞行任务的步骤包括：
分析所述无人机反馈的实时数据；
根据所述实时数据的分析结果确定所述飞行任务是否需要调整；
若所述飞行任务需要调整，则对飞行任务中的预设的无人机的最低平均飞行速度和/或巡检任务和/或巡检方式和/或所需消耗时间进行调整后上传至执行飞行任务中的无人机对所述无人机的飞行任务进行更新。
8.一种基于无人机的电网巡检精准控制系统，其特征在于，所述系统包括：
方案库形成模块，用于存储巡检方案库；
飞行任务形成模块，用于规划无人机的预设飞行路径并结合预存的巡检方案库形成飞行任务；
调度模块，用于挑选和巡检方案匹配的无人机并调度所述无人机执行飞行任务。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的基于无人机的电网巡检精准控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于无人机的电网巡检精准控制方法。
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