CN112286221A - 一种远距离电力巡航无人机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机控制领域，具体的公开了一种远距离电力巡航无人机控制系统，用于对巡查路线进行巡航，包括具有第一无线通信域，所述第一无线通信域且覆盖所有巡查路线的终端平台，具有第二无线通信域且覆盖所有终端平台的分控平台，通过第一有线信道与分控平台相连的总控中心，以及被终端平台控制飞行的巡航无人机，本发明提供了一种稳定性高的远距离电力巡航控制系统，该系统具有安全性高，充分考虑故障处理的布局和设计，并通过将数据区分传输，集中处理和提前过滤实现了数据的快速传输，控制的快速响应。

Description

一种远距离电力巡航无人机控制系统

技术领域

本发明涉及电力巡航领域，更具体地，涉及一种远距离电力巡航无人机系统。

背景技术

随着电网在全国范围内的进一步扩张，所需跨越的区域越来越广，为了发展交通不便的边 缘地区，通电是首要任务。向边缘偏僻的地区供电离不开远距离电网布置，远距离电网需要 跨越各种交通不便和环境恶劣的偏远地区，这对电网线路的维护和安全保障提出了巨大的挑 战。线路巡查是电网线路安全维护的重要手段之一，传统的电网线路巡检是依赖巡检人员耗 费大量时间，跨越恶劣环境，亲自进行现场的巡查。由于电网线路长，跨越的范围大，建立 地的地理环境复杂，人力巡查耗时长，效率低且工作的环境恶劣。这给电网线路巡检带来了 很多的困难。随着无人机技术的发展，以无人机进行电力巡查替代传统的人力巡查逐步弥补 了这一缺陷。

远距离电网具有线路单一，单条线路长，线路分支少的特点，采用巡航无人机进行远距离 电力巡查时，需要多台巡航无人机分段接力，彼此组合才能完成一条线路的电力巡航，所以 巡航无人机对整个控制系统的依赖性很强，过程中人工可快速干预的设点少，无论是搭建系 统控制网络还是配置巡航无人机，每一条分支线路的巡航系统建立都需要耗费大量的时间， 一旦出现故障，巡航无人机系统的修复过程慢和维护时间长，所以如何使系统稳定可靠，且 能自动克服一些突发问题，避免整体瘫痪，并能快速反馈巡航所获取的信息非常重要。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种远距离电力巡航无人机控制系统， 用于解决如何使远距离电力巡查控制稳定可靠，并能快速实现远程控制，获取巡查信息反馈 的问题，提高远程控制的安全性和可靠性。

本发明采取的技术方案是，一种远距离电力巡航无人机控制系统，用于对巡查路线进行巡 航，包括：总控中心，总控中心集中发出控制指令，分析反馈的巡查数据；巡航网络，作为 始端与总控中心相连，主要负责传输、识别控制指令和过滤部分反馈数据；一台以上巡航无 人机，被巡航网络终端控制进行巡航，并在巡航过程中采集：通过巡航无人机的传感器、定 位器和检测装置收集的实时数据，实时数据先经过巡航网络过滤无用信息，有选择地将需要 的数据传输至总控中心；延时数据，通过巡航无人机的图像采集装置收集的数据，经巡航网 络发送至控制中心。

本技术方案中，整个巡航远距离电力巡航无人机控制系统中，控制核心是总控中心，控制 指令均由总控中心发出，由总控中心控制传输路径到达目标，获取巡航无人机采集的数据中 需要的部分，并进一步在巡航网络中设置数据过滤。通过数据的集中处理降低了巡航网络对 数据处理能力的需求，简化了巡航网络的设备，使巡航网络布局简单，有效降低了巡航网络 的成本，提高了整个控制系统的数据安全性和控制可靠性。巡航无人机由巡航网络直接控制 飞行，接受简单的方向和高度命令执行巡查大大降低了巡航无人机的数据处理需求，巡航无 人机可以将其数据分析能力和智能性的功能转变为续航和数据保存上，这样有利于简化巡航 无人机的需求，有助于使其更加可靠，同时又降低了成本。巡航无人机在远距离电力巡航的 过程中，实时数据为巡航无人机的传感器、定位器和检测装置收集的数据，是巡航过程中的 一些数字化的信息，例如通过距离传感器异常的遮挡物，常规线路上设备位置的变化，又或 者通过温度传感器测得的周围环境温度和设备表面温度等，这一部分的数据量相对少，而且 有实时反馈的意义和价值，为了提升实时数据的处理，节省实时数据识别后的响应，通过在 巡航网络中建立多个识别过滤点，由总控中心发送包含过滤信息的控制指令，识别点只需通 过实时数据与过滤信息的简单对比即可完成过滤。信息过滤能有效减少总控中心的数据处理 量，提升实时数据的分析速度，节省了不必要的数据传输时间，减少了传输网络的通道的占 用。延时数据是指巡航过程中拍摄的电力设备的外观以及设备周围景象的数据，这一部分的 数据量大，传输时间长，后续需要长时间进行分析。由于这部分数据难以发挥实时作用，所 以不需要实时传输。该部分数据最终需要统一发送至总控中心，由总控中心统一识别处理， 将数据量大的图像数据集中在总控中心处理的方式有助于降低巡航网络和巡航无人机的功能 需求，使传输结构和采集单元的工作更简单，减少对巡航网络中中转设备的需求。巡航无人 机通过延时数据和实时数据的区分设置和区分处理有助于整个无人机控制系统更加效率，提 升了数据的传输速度。

本技术方案中，所述巡航网络，包括：终端平台，依所述巡查路线而设，具有第一无线通 信域；所述第一无线通信域相互结合覆盖所有的巡查路线；所述终端平台按控制指令控制指 定的巡航无人机在其覆盖的巡查路线上实施巡航；所述终端平台通过第五无线信道与其第一 无线通信域内的其他终端平台进行数据传输；所述终端平台通过第三有线信道获取停在终端 平台上的巡航无人机的延时数据；所述终端平台通过第四无线信道获取第一无线通信域范围 内的巡航无人机的实时数据；所述终端平台通过第一无线信道向总控中心传输延时数据；分 控平台，依终端平台位置而设，具有第二无线通讯域，所述第二无线通讯域不小于第一无线 通信域；所述第二无线通信域相互结合覆盖所有的终端平台；所述分控平台通过第二有线信 道与其他相近的分控平台进行数据交换；所述分控平台通过第三无线信道与其第二无线通信 域覆盖下的终端平台进行数据交换；所述分控平台通过第一有线信道与总控中心进行数据交 换。

所述每个终端平台具有无线通信功能，根据每个终端平台的无线通信的范围，划分出一个 不大于终端平台无线通信范围的第一无线通信域。将巡查路线被分成多个小段，每一段巡查 路线都能被第一无线通信域完全覆盖。终端平台依巡查路线的位置设置，可以设置在巡查路 线附近，又可以直接设置在巡查路线上，采用第一无线通信域相互结合的方式，完全覆盖所 有的巡查路线。

每个终端平台都控制一定数据的量的巡航无人机，通过无人机的定位确定无人机的状态， 并用简单的飞行指令控制巡航无人机执行巡航。巡查的过程中，由于第一无线通信域的覆盖， 巡航无人机始终能把实时数据发送至终端平台。实时数据通过第四无线信道从巡航无人机传 输至终端平台，然后又通过第三无线信道传输至分控中心，实时数据采用无线传输的好处在 于数据传输不受巡航无人机位置的限制，而且实时数据的数据量相对较小，无线传输足以满 足其传输量。

延时数据在巡航过程中保存在巡航无人机的单元中，在完成一次巡查任务，巡航无人机 返回终端平台后，通过第三有线信道将储存单元中的延时数据传输至终端平台。并通过第五 无线信道向靠近总控中心的下一终端平台传输，最终通过第一无线信道传输至总控中心。延 时数据的分析集中在总控中心，所以所有的延时数据都传输至总控中心，为了避免影响实时 数据传输，延时数据通过独立的传输路径传输，延时数据从远至近传输至总控中心，当到达 总控中心时能便于形成一个连续的数据链，一定程度上更容易分析巡查路线的整体状态。

所述分控平台依照终端平台的位置而设，分控平台尽可能同时覆盖更多的终端平台以减 少分控平台的数量，根据每个分控平台的无线通信的范围，划分出一个不大于分控平台无线 通信范围的第二无线通信域。所有的终端平台都处于第二无线通信域的覆盖范围内，以保证 分控平台能把控制指令传输至终端平台。分控平台与分控平台之间通过第一有线信道进行有 线传输，有线传输的安全性高，传输速度快，分控平台作为控制指令的第一接收端，采用有 线通讯保证了高效、保密、避免干扰和安全的通信，弥补了集中式在远距离控制中响应速度 慢的问题。总控中心为整个系统的核心，所有的巡航计划，收到反馈后迅速识别，并实时进 行控制调整均依赖控制中心完成，由通过有线连接的总控中心和分控平台构件了核心控制传 输网，充分利用了有线传输的优势，使控制指令能在核心传输网中高效运作。控制指令从总 控中心通过第一有线信道传输发送至分控平台，分控平台之间通过第二有线信道传输至目标 分控平台，再经过第三无线信道将控制指令传输至目标终端平台。该传输路径区别于延时数 据传输，有效避免了通道占用、干扰和影响，使控制指令和反馈数据能快速地在总控中心和 终端平台之间传输，有效提升了控制响应速度。

本技术方案中，所述两个以上的分控平台，形成一条或多条有线串联分支；所述有线串 联分支内相邻的两个分控平台通过第二有线信道进行数据交换；所述串联分支中最靠近总控 中心的分控平台与总控中心通过第一有线信道进行数据交换。

按照分控平台的位置，将分控平台进行有线串联，并形成多个有线串联的分支，同一个 串联分支中，每个分控平台总是以总控中心为起始点，首尾相连地通过第二有线信道相连， 其中最靠近总控中心的分控平台与总控平台通过第一有线信道相连。采用串联设计的优势在 于简化分控平台间有线连接的布线结构，在实现有线连接的基础上使线路更简单，所需线缆 减少从而节约成本。

本技术方案中，所述分控平台还设有第二无线信道，所述分控平台通过第二无线信道能 与其第二无线通信域范围内的分控平台进行数据交换。

所述分控平台与所述分控平台之间设有第二无线信道是为了防止核心传输网中，通过有 线串联相连方式连接或其他有相互影响效果的连接方式，某一分控平台出现意外故障时，容 易造成系统局部瘫痪。第二无线信道提供了另一种可以用于暂时忽略分控平台影响的通信方 式，通过第二无线信道跨越故障分控平台，避免了系统局部瘫痪，减少了单个故障对巡航网 络的影响，增强了整个系统的可靠性和安全性。

本技术方案中，所述两个以上的终端平台在一段无分支的巡查线路上通过无线串联的方 式分布。

通过无线串联的分布方式，终端平台能更容易覆盖分支少，线路长的巡查路线。终端平 台通过第一无线通信域的两端相接，各自覆盖一段巡查路线，最终通过第一无线通信域的结 合对巡查路线全部覆盖。

本技术方案中，相近的第二无线通讯域通过叠加形成的第二叠加区域，所述第二叠加区 域至少由两个第二无线通讯域叠加而成，所述终端平台位于第二叠加区域内。

为了进一步提升分控平台的安全稳定性，确保分控平台的指令传输和对终端平台的监控， 通过第二无线通讯域叠加而成的第二叠加区域，保证了每个终端平台始终位于两个以上分控 平台的可通信范围内，避免一个分控平台出现故障时导致其通信范围内的终端平台失去联系。

本技术方案中，所述分控平台具有第三无线通信域，第三通信域的划分有助于进一步简 化终端平台的功能需求，明确划分需要与总控中心传输数据的终端平台。

本技术方案中，所述第三无线通信域内设有的终端平台为头终端，所述头终端第一无线 信道向总控中心传输延时数据，其他所述终端平台通过第五无线信道向头终端传输延时数据。

通过进一步对第三无线通信域范围内的终端平台进行划分，将该部分终端平台设为头终 端，除头终端外，其他终端平台可以不再保留与总控中心进行数据传输的第一无线信道，这 样进一步实现了终端平台的功能性简化。

本技术方案中，相近的所述第一无线通讯域叠加而成的第一叠加区域，所述第一叠加区 至少由两个第一无线通讯域叠加而成，所述巡检路线位于第一叠加区域内。

第一叠加区的形成有助于提升巡查路线覆盖中的数据传输稳定性，确保每一段巡查路线 始终位于两个以上终端平台的通信范围内，避免一个终端平台故障时导致巡查路线缺失的问 题。

本技术方案中，所述第二叠加区域内的终端平台，同一时间内只与由总控中心指定的其 中一个对其覆盖的分控平台传输数据。

所述第二叠加区域内，各个分控平台均可用于对终端平台发送控制指令，但由于终端平 台的状态数据和实时数据需要保持持续传输状态，同时向多个分控平台发送会导致数据重复， 增加分控平台识别和过滤的整合的数据处理负担，通过由总控中心指定，终端平台只与指定 的分控平台实施持续传输，能有效减少无效数据和重复数据，减轻巡航网络的数据处理负担， 从而提升整体效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：提供了一种稳定安全的远距离控制系统，该系 统具有全面而完善的故障处理设计，并通过数据的区分传输，独立的传输路径，再结合过程 数据过滤实现了数据的有效快传输，提升了整个系统的响应。

附图说明

图1为本发明的系统设置示意图。

图2为本发明的通信域覆盖示意图。

附图标识说明：总控中心100，分控平台200，终端平台300，巡查线路001，分段010，头终端210，第一有线信道201，第一无线通信域301，第二无线通信域201，第三无线通信 域101。

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

一种远距离电力巡航无人机控制系统，用于解决如何使远距离电力巡查控制稳定可靠， 并能快速实现远程控制，获取巡查信息反馈的问题，提高远程控制的安全性和可靠性。包括： 总控中心100，总控中心100集中发出控制指令，分析反馈的巡查数据；巡航网络，作为始 端与总控中心100相连，主要负责传输、识别控制指令和过滤部分反馈数据；一台以上巡航 无人机，在本实实施例中采用12台巡航无人机，根据实际需要，实施者可以对该数据进行增 减。

巡航无人机被巡航网络终端控制进行巡航，并在巡航过程中采集：通过巡航无人机的传 感器、定位器和检测装置收集的实时数据，实时数据先经过巡航网络过滤无用信息，有选择 地将需要的数据传输至总控中心100；延时数据，通过巡航无人机的图像采集装置收集的数 据，经巡航网络发送至控制中心。

整个巡航远距离电力巡航无人机控制系统中，控制核心是总控中心100，控制指令均由 总控中心100发出，由总控中心100控制传输路径到达目标，获取巡航无人机采集的数据中 需要的部分，并进一步在巡航网络中设置数据过滤。通过数据的集中处理降低了巡航网络对 数据处理能力的需求，简化了巡航网络的设备，使巡航网络布局简单，有效降低了巡航网络 的成本，提高了整个控制系统的数据安全性和控制可靠性。

巡航无人机由巡航网络直接控制飞行，接受简单的方向和高度命令执行巡查大大降低了 巡航无人机的数据处理需求，巡航无人机可以将其数据分析能力和智能性的功能转变为续航 和数据保存上，这样有利于简化巡航无人机的需求，有助于使其更加可靠，同时又降低了成 本。

巡航无人机在远距离电力巡航的过程中，实时数据为巡航无人机的传感器、定位器和检 测装置收集的数据，本实施例中，巡航无人机至少包括了电量检测模块、定位模块、距离检 测模块、无线通信模块、拍摄模块、有线连接模块和储存模块，但为了针对不同程度的巡航 需要，实施者可以适当增减模块的数量或种类，实时数据是巡航过程中的一些数字化的信息， 例如通过距离传感器异常的遮挡物，常规线路上设备位置的变化，又或者通过温度传感器测 得的周围环境温度和设备表面温度等，这一部分的数据量相对少，而且有实时反馈的意义和 价值，为了提升实时数据的处理，节省实时数据识别后的响应，通过在巡航网络中建立多个 识别过滤点，由总控中心100发送包含过滤信息的控制指令，识别点只需通过实时数据与过 滤信息的简单对比即可完成过滤。信息过滤能有效减少总控中心100的数据处理量，提升实 时数据的分析速度，节省了不必要的数据传输时间，减少了传输网络的通道的占用。

延时数据是指巡航过程中拍摄的电力设备的外观以及设备周围景象的数据，这一部分的 数据量大，传输时间长，后续需要长时间进行分析。由于这部分数据难以发挥实时作用，所 以不需要实时传输。该部分数据最终需要统一发送至总控中心100，由总控中心100统一识 别处理，将数据量大的图像数据集中在总控中心100处理的方式有助于降低巡航网络和巡航 无人机的功能需求，使传输结构和采集单元的工作更简单，减少对巡航网络中中转设备的需 求。巡航无人机通过延时数据和实时数据的区分设置和区分处理有助于整个无人机控制系统 更加效率，提升了数据的传输速度。

所述巡航网络，包括：终端平台300，依所述巡查路线001而设，具有第一无线通信域 301；所述第一无线通信域301相互结合覆盖所有的巡查路线001；所述终端平台300按控制 指令控制指定的巡航无人机在其覆盖的巡查路线001上实施巡航；所述终端平台300通过第 五无线信道与其第一无线通信域301内的其他终端平台300进行数据传输；所述终端平台300 通过第三有线信道获取停在终端平台300上的巡航无人机的延时数据；所述终端平台300通 过第四无线信道获取第一无线通信域301范围内的巡航无人机的实时数据；所述终端平台300 通过第一无线信道向总控中心100传输延时数据。

分控平台200，依终端平台300位置而设，具有第二无线通讯域，所述第二无线通讯域 不小于第一无线通信域301；所述第二无线通信域201相互结合覆盖所有的终端平台300；所 述分控平台200通过第二有线信道与其他相近的分控平台200进行数据交换；所述分控平台 200通过第三无线信道与其第二无线通信域201覆盖下的终端平台300进行数据交换；所述 分控平台200通过第一有线信道201与总控中心100进行数据交换。

所述每个终端平台300具有无线通信功能，根据每个终端平台300的无线通信的范围， 划分出一个不大于终端平台300无线通信范围的第一无线通信域301。将巡查路线001被分 成多分段010，每一段巡查路线001的分段010都能被第一无线通信域301完全覆盖。终端 平台300依巡查路线001的位置设置，可以设置在巡查路线001附近，又可以直接设置在巡 查路线001上，本实施例中，终端平台300设置在一段巡查路线001起始端和末端相连直线 的中点上，实际分布时，受限于地理位置和路线的特殊情况以及其他原因，实施者可以将终 端平台300放置在合适的位置上。终端平台300采用第一无线通信域301相互结合的方式， 完全覆盖所有的巡查路线001。

每个终端平台300都控制一定数据的量的巡航无人机，通过无人机的定位确定无人机的 状态，并用简单的飞行指令控制巡航无人机执行巡航。巡查的过程中，由于第一无线通信域 301的覆盖，巡航无人机始终能把实时数据发送至终端平台300。实时数据通过第四无线信道 从巡航无人机传输至终端平台300，然后又通过第三无线信道传输至分控中心，实时数据采 用无线传输的好处在于数据传输不受巡航无人机位置的限制，而且实时数据的数据量相对较 小，无线传输足以满足其传输量。

延时数据在巡航过程中保存在巡航无人机的单元中，在完成一次巡查任务，巡航无人机 返回终端平台300后，通过第三有线信道将储存单元中的延时数据传输至终端平台300。并 通过第五无线信道向靠近总控中心100的下一终端平台300传输，最终通过第一无线信道传 输至总控中心100。延时数据的分析集中在总控中心100，所以所有的延时数据都传输至总控 中心100，为了避免影响实时数据传输，延时数据通过独立的传输路径传输，延时数据从远 至近传输至总控中心100，当到达总控中心100时能便于形成一个连续的数据链，一定程度 上更容易分析巡查路线001的整体状态。

所述分控平台200依照终端平台300的位置而设，分控平台200尽可能同时覆盖更多的 终端平台300以减少分控平台200的数量，根据每个分控平台200的无线通信的范围，划分 出一个不大于分控平台200无线通信范围的第二无线通信域201。所有的终端平台300都处 于第二无线通信域201的覆盖范围内，以保证分控平台200能把控制指令传输至终端平台300。 分控平台200与分控平台200之间通过第一有线信道201进行有线传输，有线传输的安全性 高，传输速度快，分控平台200作为控制指令的第一接收端，采用有线通讯保证了高效、保 密、避免干扰和安全的通信，弥补了集中式在远距离控制中响应速度慢的问题。总控中心100 为整个系统的核心，所有的巡航计划，收到反馈后迅速识别，并实时进行控制调整均依赖控 制中心完成，由通过有线连接的总控中心100和分控平台200构件了核心控制传输网，充分 利用了有线传输的优势，使控制指令能在核心传输网中高效运作。

控制指令从总控中心100通过第一有线信道201传输发送至分控平台200，分控平台200 之间通过第二有线信道传输至目标分控平台200，再经过第三无线信道将控制指令传输至目 标终端平台300。该传输路径区别于延时数据传输，有效避免了通道占用、干扰和影响，使 控制指令和反馈数据能快速地在总控中心100和终端平台300之间传输，有效提升了控制响 应速度。

两个以上的分控平台200，形成一条或多条有线串联分支，本实施例中，分控平台200 形成了两条串联分支，对三条路线上的终端平台300进行覆盖，实际分布时，受限于地理位 置和路线的特殊情况以及其他原因，实施者在合适的位置上设置分控平台200。所述有线串 联分支内相邻的两个分控平台200通过第二有线信道进行数据交换；所述串联分支中最靠近 总控中心100的分控平台200与总控中心100通过第一有线信道201进行数据交换。

按照分控平台200的位置，将分控平台200进行有线串联，并形成多个有线串联的分支， 同一个串联分支中，每个分控平台200总是以总控中心100为起始点，首尾相连地通过第二 有线信道相连，其中最靠近总控中心100的分控平台200与总控平台通过第一有线信道201 相连。采用串联设计的优势在于简化分控平台200间有线连接的布线结构，在实现有线连接 的基础上使线路更简单，所需线缆减少从而节约成本。

所述分控平台200还设有第二无线信道，所述分控平台200通过第二无线信道能与其第 二无线通信域201范围内的分控平台200进行数据交换。所述分控平台200与所述分控平台 200之间设有第二无线信道是为了防止核心传输网中，通过有线串联相连方式连接或其他有 相互影响效果的连接方式，某一分控平台200出现意外故障时，容易造成系统局部瘫痪。第 二无线信道提供了另一种可以用于暂时忽略分控平台200影响的通信方式，通过第二无线信 道跨越故障分控平台200，避免了系统局部瘫痪，减少了单个故障对巡航网络的影响，增强 了整个系统的可靠性和安全性。

所述两个以上的终端平台300在一段无分支的巡查线路上通过无线串联的方式分布。通 过无线串联的分布方式，终端平台300能更容易覆盖分支少，线路长的巡查路线001。终端 平台300通过第一无线通信域301的两端相接，各自覆盖一段巡查路线001，最终通过第一 无线通信域301的结合对巡查路线001全部覆盖。

相近的第二无线通讯域通过叠加形成的第二叠加区域，所述第二叠加区域至少由两个第 二无线通讯域叠加而成，所述终端平台300位于第二叠加区域内。是为了进一步提升分控平 台200的安全稳定性，确保分控平台200的指令传输和对终端平台300的监控，通过第二无 线通讯域叠加而成的第二叠加区域，保证了每个终端平台300始终位于两个以上分控平台200 的可通信范围内，避免一个分控平台200出现故障时导致其通信范围内的终端平台300失去 联系。

所述分控平台200具有第三无线通信域101，第三通信域的划分有助于进一步简化终端 平台300的功能需求，明确划分需要与总控中心100传输数据的终端平台300。所述第三无 线通信域101内设有的终端平台300为头终端210，所述头终端210第一无线信道向总控中 心100传输延时数据，其他所述终端平台300通过第五无线信道向头终端210传输延时数据。

通过进一步对第三无线通信域101范围内的终端平台300进行划分，将该部分终端平台 300设为头终端210，除头终端210外，其他终端平台300可以不再保留与总控中心100进行 数据传输的第一无线信道，这样进一步实现了终端平台300的功能性简化。

相近的所述第一无线通讯域叠加而成的第一叠加区域，所述第一叠加区至少由两个第一 无线通讯域叠加而成，所述巡检路线位于第一叠加区域内。第一叠加区的形成有助于提升巡 查路线001覆盖中的数据传输稳定性，确保每一段巡查路线001始终位于两个以上终端平台 300的通信范围内，避免一个终端平台300故障时导致巡查路线001缺失的问题。

所述第二叠加区域内的终端平台300，同一时间内只与由总控中心100指定的其中一个 对其覆盖的分控平台200传输数据。

所述第二叠加区域内，各个分控平台200均可用于对终端平台300发送控制指令，但由 于终端平台300的状态数据和实时数据需要保持持续传输状态，同时向多个分控平台200发 送会导致数据重复，增加分控平台200识别和过滤的整合的数据处理负担，通过由总控中心 100指定，终端平台300只与指定的分控平台200实施持续传输，能有效减少无效数据和重 复数据，减轻巡航网络的数据处理负担，从而提升整体效率。

实施例2

如图1所示，一种远距离电力巡航无人机控制系统包括一个总控中心100，主要用于发 出控制指令；一个巡航网络，传输、识别控制指令，传输和过滤反馈信息；五十六台巡航无 人机，被巡航网络控制进行巡航，巡航无人机上设有距离传感器和温度传感器，用于巡航时 采集设备的温度和位置作为实时数据，并将实时数据发送并保存在巡航网络中；巡航无人机 同时装有视频拍摄装置以及储存装置，用于储存连续图像数据作为延时数据，经巡航网络发 送至控制中心。巡航无人机在远距离电力巡航的过程中一次巡检时间长，巡航过程中要拍摄 整个电力设备的外观以及设备周围景象，这一部分的数据量大，传输时间长，后续需要长时 间进行分析。由于这部分数据从收集，传输至识别反馈作用时间长，难以发挥实时作用，所 以不需要实时传输。由图像数据分析计算量大，所以集中在总控中心100进行处理，延时数 据最终需要统一发送至总控中心100，将数据量大的图像数据集中在总控中心100处理的方 式有助于降低巡航网络和巡航无人机的功能需求，使传输结构和采集单元的工作更简单，减 少对过巡航网络中，中转设备的需求，实现了整体的优化。感应器采集电力巡航过程中的距 离和温度是一些数字化的信息，如通过距离传感器异常的遮挡物，常规线路上设备位置的变 化和温度传感器测得的周围环境温度和设备表面温度等，这一部分的数据量相对少，而且有 实时反馈的意义和价值。为了提升实时数据的处理，节省实时数据识别后的响应，通过在巡 航网络的分控平台200中建立多个识别过滤点，由总控中心100发送包含过滤信息的控制指 令，分控中心作为识别点只需通过实时数据与过滤信息的简单对比即可完成识别，并根据总 控中心100的控制指令，进行常规化保存或转发至总控中心100。信息过滤能有效减少总控 中心100的数据处理量，提升实时数据的分析速度，节省了不必要的数据传输时间，减少了 传输网络的通道的占用。巡航无人机通过延时数据和实时数据的区分设置和区分处理有助于 整个无人机控制系统更加效率，提升了数据的传输速度。

巡航网络，包括二十八个终端平台300，控制通信范围内为的巡航无人机飞行，终端平 台300的控制和通信范围为十二公里，一个终端平台300控制控制两台巡航无人机；四个分 控平台200，每个分控平台200的通信范围为六十公里，用于监控通信范围内的终端平台300， 识别实时数据，有选择将实时数据发送至总控中心100；第一有线信道201，用于分控平台 200与总控中心100之间进行有线通讯；第二有线信道，用于分控平台200与分控平台200 之间进行有线通讯；第一无线信道，用于终端平台300与总控中心100之间进行无线通信； 第二无线信道，用于分控平台200与分控平台200之间进行无线通讯；第五无线信道，用于 终端平台300与终端平台300之间进行无线通信；第一无线通信域301，由每个终端平台300 的通信范围划分，按照巡查路线001分布，相互结合覆盖所有巡查路线001；第三有线信道， 在第一无线通信域301内用于终端平台300与巡航无人机进行有线通信；第四无线信道，在 第一无线通信域301内用于终端平台300与巡航无人机进行无线通信；第二无线通讯域，由 每个分控平台200的通信范围划分，按终端平台300的位置分布，相互结合覆盖所有终端平 台300；第三无线信道，在第二无线通信域201内用于分控平台200与终端平台300进行无 线通讯。巡航网络的构建采用的集中式系统布局，可以同时覆盖在三条具有起始端交点的， 每条九十公里的远距离电网线路。先将巡查路线001拆分为相连的多个小段，每个小段的起 点和终点间的直线距离为十公里，终端平台300以无无线串联的方式布置，每段巡查路线001 的中间和末端都设有一个终端平台300，一条电网线路交汇点起始端终端设有一个头终端210， 终端平台300识别总控中心100的控制指令，监控巡航无人机，通过简单的移动指令控制巡 航无人机飞行，接收和传输数据。分控平台200按照终端平台300的位置设置，位于三条线 路之间，在每两条线路中间各设立两个分控平台200，两个分控平台200相距五公里，并保 证每个终端平台300都在分控平台200的覆盖之内，过滤和发送实时数据，传递控制指令， 监测终端平台300的运行状态。

分控平台200与总控中心100通过第一有线信道201进行有线通信，有线通信的安全性 高，传输速度快，分控平台200作为控制指令的第一接收端，采用有线通讯保证了高效、保 密、避免干扰和安全的通信。分控平台200与分控平台200之间通过第二有线信道进行有线 通讯，有线通讯的延续继续保持控制指令的快速稳定的传输。由于总控中心100为整个系统 的核心，所有的巡航计划，收到反馈后迅速识别，并实时进行控制调整均依赖控制中心完成， 由通过有线连接的总控中心100和分控平台200构件了核心传输网，充分利用了有线传输的 优势，使控制指令能在核心传输网中高效运作。而用于分控平台200与分控平台200之间进 行无线通讯的第二无线信道为后备通信信道，防止核心传输网中分控平台200的意外故障， 第二无线信道提供了另一种可以用于暂时忽略分控平台200影响的通信方式，避免了系统局 部瘫痪，减少了故障对核心传输网的影响，增强了整个系统的可靠性和安全性。

终端平台300与总控中心100之间通过第一无线信道进行无线通信，该设置的作用在于 有别于分控平台200占用的通信通道，终端平台300通过另外的信道与总控中心100取得连 接，避免了信道的干扰和影响，同时通过区分传输方式直接区分两种不同的数据的处理方式， 减少了信息干扰和信道占用。终端平台300与终端平台300之间通过第五无线信道进行无线 通信，第五无线信道的设立主要用于延时数据的传输，采用无线通信的原因在于，虽然数据 量大，但相邻两个终端平台300之间距离近，由于终端平台300时依巡查线路而设的，巡查 线路多为单条远距离线路，每一条线路的终端平台300覆盖的过程中会以一种类似无线串联 的方式对巡查线路进行覆盖，从远至近，每一个终端平台300通过简单的数据标识，从远至 近逐个向总控中心100传输，当到达总控中心100时即为一条完整线路的所有延时数据，同 时该数据的传输路径单独设立，避免了对控制指令的传输的干扰和影响。

以每个终端平台300的通信范围划分出第一无线通讯域，第一无线通信域301的划分提 供了一个有限监控范围，该范围能帮助巡查线路的划分，同时限定每段巡查路线001都设置 有一个主控的终端平台300，第四无线信道是针对每个终端平台300本身的第一无线通信域 301内的无人机的与该终端平台300进行实时数据传输的。而第三有线信道是巡航无人机在 完成一次电力巡航任务，返回终端平台300后，在终端平台300上进行的延时数据的有线传 输。分控平台200也采用同样的划分方式形成第二无线通讯域，第二无线通信域201根据所 需覆盖终端平台300而决定了分控平台200需要设置的位置；总控中心100采用同样的方式 划分出第三无线通信域101，第三无线通信域101统一管理无线范围内围绕多条路线建立的 终端平台300的数据传输。

将远距离巡航的所有数据划分为有时限性的控制指令和属于控制反馈的实时数据，以及 没有时限性的延时数据两大部分，通过规划不同的传输方式实现两者的互不干扰。的控制属 于集中式系统，集中式系统具有部署结构简单，整体成本低的优势，本系统通过集中式系统 设计，以所有层级的智能化和多功能化换取稳定性和可靠性，将需要大量运算和数据分析放 在总控中心100，而分控平台200、终端平台300和巡航无人机的自主功能进行了压缩。整个 巡航系统中，总控中心100起核心控制作用，通过控制指令实现巡航网络的数据通信路线构 建，控制无人机的飞行路线，控制无人机的实时飞行调整，提供数据过滤和选择性获取数据 的指标等等。分控平台200主要负责传输指令和收集控制反馈，过滤和保存常规数据和监测 终端平台300；终端平台300主要负责识别控制指令中巡查路线001指令，控制无人机飞行， 监测无人状态并获取无人机采集的数据；巡航无人机负责常规采集数据，并进行发送和储存， 识别终端平台300简单的飞行指令进行巡航。巡航网络各个单元和巡航无人机仅保留最基本 的功能，大大减少了不稳定因素和造价成本，同时方便维护和检修。

如图2所示，巡航网络中，每一个终端平台300、每一个分控平台200都是巡航网络中 的一个单元，一个单元与另一个单元的通信通过独立的信道，同一个单元主要分为有线信道 和无线信道，有线信道速度快，适合需要快速和数据量大的传输，所以有时限性的控制指令 通过优先通过有线信道传输，如第一有线信道201和第二有线信道；数据量大的延时数据优 先传输通过第三有线信道传输。无线通讯的特点是范围大，位置灵活，为了方便位置与分散 的单元进行通信，所以巡航无人机与终端平台300采用第四无线信道，终端平台300和分控 平台200通过第三无线信道通信；同时，利用无线通信的大范围覆盖，将无线信道作为备用 通信，实现消除故障单元的手段更加有效并具有保障，如第二无线信道；而终端平台300之 间由于布置的距离近，一定程度上减少了远距离大数据量传输导致的时间长，速度慢的特点， 所以被用作终端平台300之间包括延时数据的传输，如第五无线信道，通过充分利用各个单 元之间的通信信道实现数据的快速传输。

两个分控平台200，形成两条串联分支；串联分支内相邻的两个分控平台200通过第二 有线信道通讯；每个串联分支中最靠近总控中心100的分控平台200与总控中心100通过第 一有线信道201通讯。

本网络中，两个位置靠近的分控平台200采用有线串联，并形成两个个有线串联的分支， 同一个串联分支中，分控平台200总是首尾相连地建立有线通信连接，其中最靠近总控中心 100的分控平台200与总控平台相连。采用串联设计的优势在于简化分控平台200间有线连 接的布线结构，在实现有线连接的基础上减少线路的复杂叠加。

任意分控平台200发生异常，导致串联分支重的第二有线信道进行通讯无法实施，通过 另一支路的分控平台200第二无线信道跳过异常的分控平台200进行通讯。

采用有线串联的方式虽然降简化了分控平台200的布局和设计，但分支中任一个分控平 台200发生故障，可能导致其后续连接完全瘫痪，数据无法往后传递，通过无线通信进行技 术补充，可以有效解决故障时数据的传输问题。

相近的分控平台200之间，存在第二无线通讯域叠加而成的第二叠加区域，第二叠加区 域至少由两个第二无线通讯域叠加而成，终端平台300位于第二叠加区域内。为了提升终端 分控平台200的安全稳定性，确保分控平台200的指令传输和对终端平台300的监控，通过 第二无线通讯域叠加而成的第二叠加区域，保证每个终端平台300始终位于两个分控平台200 的可通信范围内，避免一个分控平台200出现故障时导致其通信范围内的终端平台300失去 联系。

总控中心100具有第三无线通信域101，第三无线通讯域内的终端平台300为头终端210， 头终端210与总控中心100通过第一无线信道通讯，其他终端平台300通过第五无线信道与 头终端210通讯。

头终端210使部分位于第三无线通信域101外的终端平台300能进一步进行简化，减少 本身通信信道的预留数量。

相近的终端平台300之间，存在第一无线通讯域叠加而成的第一叠加区域，第一叠加区 由两个第一无线通讯域叠加而成，巡检路线位于第一叠加区域内。

第一无线通讯域叠加而成的第一叠加区域，具体体现为终端平台300依照巡查路线001 设置，每一个终端平台300的通讯区域都划分出第一无线通讯域，第一无线通信域301为十 二公里m，第一无线通讯域完全覆盖巡查路线001，并按照巡查线路的特点，采用无线串联 的方式对整个巡查路线001进行覆盖。同一段巡查路线001被两个终端平台300完全覆盖， 位于中间段的终端平台300为主终端，每个与主终端又成为相邻其他主终端的副终端，各覆 盖相邻的巡查线路的一半，且两个副终端有叠加的通信域，通过这种方式，使每一段的巡查 路线001至少处于两个终端平台300的第一无线通讯域的覆盖范围内，个别终端平台300的 故障不会导致某段巡查路线001信息的缺。通过相邻的两个终端平台300的信息补充，并控 制故障终端平台300的巡航无人机，能保证电力巡航的正常运行。

第一叠加区域内涉及的第一无线通讯域中，设有一个主管通讯域和一个以上后备通讯域， 终端平台300只与主管通讯域所属的分控平台200通讯。

实际过程中，无论是终端平台300的状态数据，巡航无人机的状态数据还是采集所得的 实时数据，都需要不断地从终端平台300传输至所属的分控平台200，该分控平台200与终 端平台300之间的第三无线信道始终保持建立，为了节省数据传输量，终端平台300同一时 间仅与一个分控平台200进行第三无线信道的传输，传输的目标分控平台200为主管分控平 台200，主管分控平台200的第一无线通信域301为主管通信域。第一叠加区域内的主管通 讯域和后备通讯域由总控中心100确定，由控制指令控制切换，在整个通信路径由总控中心 100指定。总控中心100发出控制指令，通过第一有线信道201传输至分控平台200，然后通 过第二有线信道或第二有线信道与第二无线信道通讯结合的方式发送至控制指令指定的分控 平台200，由该分控平台200通过第三无线信道发送至控制指令指定的终端平台300，该终端 平台300识别控制指令，控制巡航无人机巡航。

延时数据经巡航网络发送至控制中心的具体方式为：巡航无人机通过第三有线信道发送 延时数据至控制巡航无人机的终端平台300，终端平台300接收延时数据后，根据位置的不 同一次或多次通过第五无线信道将延时数据传输至头终端210，头终端210通过第一无线信 道将延时数据传输至总控中心100。实时数据发送并保存在巡航网络中具体为：巡航无人机 通过第四无线信道将实时数据发送至控制巡航无人机的终端平台300，终端平台300接收实 时数据后，通过第三无线信道将实时数据传输至主管分控平台200，头终端210通过第一无 线信道将实时数据传输至主管通讯域所属的分控平台200，分控平台200识别实时数据，按 控制指令要求将实时数据保存在分控平台200中或传输至总控中心100。

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)

1.一种远距离电力巡航无人机控制系统，用于对巡查路线进行巡航，其特征在于：包括：

总控中心；

巡航网络，与总控中心相连，传输、识别控制指令和进行数据过滤；

一台以上巡航无人机，与巡航网络相连，巡航网络控制巡航无人机巡航，采集：

实时数据，通过安装在巡航无人机上的传感器、定位器和检测装置收集的量化数据，实时通过巡航网络过滤，选择性传输至总控中心；

延时数据，通过安装在巡航无人机上的图像采集设备收集的图像数据，保存在巡航无人机中，后续通过巡航网络发送至控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述巡航网络，包括：

终端平台，依所述巡查路线位置而设，具有第一无线通信域；

所述第一无线通信域相互结合后覆盖所有的巡查路线；

所述终端平台识别控制指令，控制巡航无人机在其覆盖的巡查路线上巡航；

所述终端平台通过第五无线信道与其第一无线通信域内的其他终端平台进行数据传输；

所述终端平台通过第三有线信道获取停在终端平台上的巡航无人机的延时数据；

所述终端平台通过第四无线信道获取第一无线通信域范围内的巡航无人机的实时数据；

所述终端平台通过第一无线信道向总控中心传输延时数据；

分控平台，依终端平台位置而设，具有第二无线通讯域，所述第二无线通讯域不小于第一无线通信域；

所述第二无线通信域相互结合后覆盖所有的终端平台；

所述分控平台通过第二有线信道与其有线相连的分控平台进行数据交换；

所述分控平台通过第三无线信道与其第二无线通信域覆盖下的终端平台进行数据交换；

所述分控平台通过第一有线信道与总控中心进行数据交换。

3.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统：其特征在于：

所述两个以上的分控平台，形成一条或多条有线串联分支；

所述有线串联分支内相邻的两个分控平台通过第二有线信道进行数据交换；

所述串联分支中最靠近总控中心的分控平台与总控中心通过第一有线信道进行数据交换。

4.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述分控平台还设有第二无线信道，所述分控平台通过第二无线信道能与其第二无线通信域范围内的其他分控平台进行数据交换。

5.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述两个以上的终端平台在一段无分支的巡查线路上通过无线串联的方式分布。

6.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：相近的第二无线通讯域通过叠加形成的第二叠加区域，所述第二叠加区域至少由两个第二无线通讯域叠加而成，所述终端平台位于第二叠加区域内。

7.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述总控中心具有第三无线通信域。

8.根据权利要求7所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述第三无线通信域内设有的终端平台为头终端，所述头终端第一无线信道向总控中心传输延时数据，其他所述终端平台通过第五无线信道向头终端传输延时数据。

9.根据权利要求2所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：相近的所述第一无线通讯域叠加而成的第一叠加区域，所述第一叠加区至少由两个第一无线通讯域叠加而成，所述巡检路线位于第一叠加区域内。

10.根据权利要求6所述的一种远距离电力巡航无人机控制系统，其特征在于：所述第二叠加区域内的终端平台，同一时间内只与由总控中心指定的其中一个对其覆盖的分控平台传输数据。

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