CN112306092A - 一种无人机巡检系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种无人机巡检系统,包括:无人机、控制终端、通信单元;所述无人机用于根据所述控制终端发送的控制指令进行电力线路巡检以及环境信息采集;所述控制终端用于向所述无人机发送控制指令,所述控制终端还用于接收所述无人机采集的信息,并根据所述无人机采集的信息生成巡检报告以及更新控制指令;所述通信单元用于为所述控制终端与所述无人机提供信息传输。本发明能够自主进行巡检路径规划,实现自主避障,有效避免了无人机挂坏电力线路,或无人机与障碍物发生碰撞导致无人机损毁,保证了无人机巡检的安全性,同时,提高了无人机续航能力,有效降低了电力线路所需要的人力物力。
Description
技术领域
本发明涉及电力线路巡检技术领域,特别是涉及一种无人机巡检系统。
背景技术
随着经济的飞速发展,工业、生活用电的需求大幅增长,为了满足用电需求,电网建设进程也越来越快,电力系统的安全运行是关乎国家民生的重要方面,一旦用电出现问题,不论在日常生活中、商业活动中,还是在工业生产中,将会受到无法预估的巨大影响,因此,对电力线路进行巡检维护来保证用电的安全极为重要。传统电力线路的巡检通常采用人工方式,由于电网分布极为广阔,且大多是山区,巡检人员需要跨山涉水,任务繁重、危险系数极高,对巡检人员来说具有极大的挑战性;另外,一旦遇到恶劣的天气,如洪水、地震、泥石流等不可阻挡的自然灾害,巡检工作将不得不被迫停止。随着通讯飞控等技术的发展,无人机产品的性能日益得到了优化,且应用领域越来越广。在电力巡检行业的变革中,由于通过无人机对电力线路进行巡检利于操作、携带方便,且能够有效降低风险,提高巡检效率,降低人力成本,从而受到了业内的特别关注和广泛认可。然而,现有无人机在巡检过程中,只能沿预设巡检路径进行巡检,自主判断能力差,无人机距离基站越远则误差越大,巡检精度越低,且巡检过程中极易挂到电力线路,造成电力线路损坏,或与障碍物发生碰撞,造成无人机损毁;另外,无人机通常搭载电池为飞行提供动力,由于无人机电池续航能力的限制,一架无人机一次飞行的距离有限,使无人机在电力线路巡检的应用中受到限制。另外,现有的巡检系统仍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。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机巡检系统,以解决现有技术中存在的技术问题,能够自主进行巡检路径规划,实现自主避障,有效避免了无人机挂坏电力线路,或无人机与障碍物发生碰撞导致无人机损毁,保证了无人机巡检的安全性,同时,提高了无人机续航能力,有效降低了电力线路所需要的人力物力。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种无人机巡检系统,包括无人机、控制终端、通信单元;
所述无人机用于根据所述控制终端发送的控制指令进行电力线路巡检以及环境信息采集;
所述控制终端用于向所述无人机发送控制指令,所述控制终端还用于接收所述无人机采集的信息,并根据所述无人机采集的信息生成巡检报告以及更新控制指令;
所述通信单元用于为所述控制终端与所述无人机提供信息传输。
优选地,所述无人机上载有数据采集单元、定位单元、中央控制单元、存储单元、供电单元;
所述数据采集单元用于采集环境信息、电力线路信息;
所述定位单元用于实时采集无人机的位置信息;
所述中央控制单元用于根据所述控制终端发送的控制指令控制所述无人机运行;所述中央控制单元还用于根据所述测距单元采集的距离信息,控制所述无人机进行避障;所述中央控制单元还用于对所述供电单元进行充电控制;
所述存储单元用于对所述数据采集单元所采集的数据进行存储;
所述供电单元用于为无人机巡检提供电能。
优选地,所述数据采集单元包括环境监测单元、相机、红外探测单元、电量监测单元、测距单元;
所述环境监测单元用于实时采集无人机飞行过程中的环境信息,并将所采集的环境信息发送给所述控制终端;
所述相机用于实时采集电力线路图像信息,并将所采集的电力线路图像信息发送给所述控制终端;
所述红外探测单元用于采集电力线路的红外图像并将所采集的电力线路的红外图像发送给所述控制终端;
所述电量监测单元用于实时采集无人机电源的电量信息,并将所采集的电量信息实时反馈给所述控制终端;
所述测距单元用于实时采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离,并将距离信息发送至所述中央控制单元。
优选地,所述测距单元采用若干个设置在所述无人机不同方位的激光测距仪。
优选地,所述供电单元包括可充电电源、太阳能电池板、稳压单元、太阳能充电控制器。
优选地,所述中央控制单元控制所述无人机进行避障的方法具体包括:实时接收所述测距单元采集的距离信息,在部分激光测距仪采集的数据小于预设阈值的情况下,通过中央控制单元对无人机的巡检路径进行微调,在按照原巡检路径巡检的前提下,避免与电力线路或障碍物发生碰撞;在各方位激光测距仪采集的数据均小于预设阈值的情况下,则通过中央控制单元控制所述无人机原地不动,并通过通信单元将距离信息发送至所述控制终端,通过所述控制终端重新规划巡检路径。
优选地,所述控制终端包括人机交互单元、路径规划单元、数据处理单元;
所述人机交互单元用于用户根据电力线路巡检需求输入巡检路径,还用于对无人机飞行情况及巡检结果进行显示;
所述路径规划单元用于根据所述环境监测单元所采集的环境信息、测距单元所采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离信息,对巡检路径进行障碍物检测,并在有障碍物的情况下,根据障碍物位置信息、定位单元发送的无人机位置信息对巡检路径进行重新规划;所述路径规划单元还用于根据所述电量监测单元所采集的无人机电源的电量信息,计算无人机的剩余飞行里程,在无人机的剩余飞行里程低于预设阈值的情况下,根据无人机位置信息查找最近的无人机站点,根据无人机当前位置及最近的无人机站点生成巡检路径,使无人机到最近站点进行充电;
所述数据处理单元用于根据所述无人机采集的电力线路图像信息、电力线路的红外图像,对电力线路进行故障检测,根据故障检测结果、无人机的位置信息,生成巡检报告。
优选地,所述无人机上还设有防抖云台,所述环境监测单元、相机、红外探测单元设于所述防抖云台上。
本发明公开了以下技术效果:
(1)本发明通过环境监测单元实时采集无人机飞行过程中的环境信息,通过测距单元实时采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离,并通过控制终端对巡检路径中的障碍物进行提前预测,通过中央控制单元对巡检路径的微调,或通过控制终端对巡检路径进行重新规划,实现了巡检路径的自动优化调整,能够有效避免无人机将电力线路挂坏,或无人机与障碍物发生碰撞导致无人机损毁,保证了无人机巡检的安全性;
(2)本发明通过设置太阳能电池板,在无人机巡检过程中能够自主充电,有效提高了无人机电池的续航时间,提高了无人机的单次飞行距离;
(3)本发明无人机巡检系统能够自主进行路径规划、无人机巡检控制、巡检报告生成,有效降低了电力线路所需要的人力物力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明无人机巡检系统结构示意图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1所示,本实施例提供一种无人机巡检系统,用于电力线路巡检,包括:无人机、控制终端、通信单元;
所述无人机用于根据所述控制终端发送的控制指令进行电力线路巡检以及环境信息采集;所述无人机上载有数据采集单元、定位单元、中央控制单元、存储单元、供电单元;
所述数据采集单元用于采集环境信息、电力线路信息;所述数据采集单元包括环境监测单元、相机、红外探测单元、电量监测单元、测距单元;
所述环境监测单元用于实时采集无人机飞行过程中的环境信息,并将所采集的环境信息发送给控制终端;所述控制终端通过所述环境监测单元采集的环境信息,检测所发送的巡检路径是否有障碍物,在有障碍物的情况下,根据障碍物位置信息及时对巡检路径进行重新规划,并发送至无人机;从而能够对障碍信息进行提前预测并及时对巡检路径进行修正,保证了巡检路径的有效性。
所述相机用于实时采集电力线路图像信息,并将所采集的电力线路图像信息发送给控制终端;通过采集电力线路图像信息进行电力线路外观缺陷、电力线路环境通道的检测;电力线路外观缺陷包括导地线断股、损伤、覆冰、悬挂异物,绝缘子烧伤、破碎、断裂、伞裙脱落,杆塔倾斜、塔材变形、塔材缺失、塔材锈蚀;电力线路环境通道的检测包括建筑物、树木生长、线路保护区内机械施工对电力线路的影响。
所述红外探测单元用于采集电力线路的红外图像,并将所采集的电力线路的红外图像发送给控制终端;通过采集电力线图的红外图像进行电力线路温度异常的检测;通过温度异常的检测,能够有效检测出绝缘子局部及导线头异常发热缺陷,还能准确发现热源,检测出明火、余火、烟点隐患。
所述电量监测单元用于实时采集无人机电源的电量信息,并将所采集的电量信息实时反馈给控制终端。
所述测距单元采用若干个设置在无人机不同方位的激光测距仪,用于实时采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离,并将距离信息发送至所述中央控制单元;本实施例中,所述测距单元包括设置在无人机上、下、左、右、前、后共六个方位的激光测距仪。
所述定位单元用于实时采集无人机的位置信息;所述定位单元采用GPS模块。
所述存储单元用于对所述数据采集单元所采集的数据进行存储,能够有效避免在恶劣环境中通信质量差的情况下,数据无法正常发送而造成的数据丢失;还能根据所述存储单元中的历史信息进行巡检路径的制定,例如障碍物信息,提高巡检路径的有效性,最大限度降低巡检过程中无人机的损毁几率。
所述供电单元用于为无人机巡检提供电能;所述供电单元包括可充电电源、太阳能电池板、稳压单元、太阳能充电控制器;在无人机巡检过程中,能够通过太阳能电池板有效将太阳能转化为电能,通过稳压单元对电能进行稳压处理,并通过太阳能充电控制器为所述可充电电源充电,有效提高无人机的续航时间。
所述中央控制单元用于根据所述控制终端发送的控制指令控制所述无人机运行;所述中央控制单元还用于根据所述测距单元采集的距离信息,控制所述无人机进行避障;所述中央控制单元还用于对所述供电单元进行充电控制;
所述中央控制单元控制所述无人机进行避障的方法具体包括:实时接收所述测距单元采集的距离信息,在部分激光测距仪采集的数据小于预设阈值的情况下,通过中央控制单元对无人机的巡检路径进行微调,在按照原巡检路径巡检的前提下,避免与电力线路或障碍物发生碰撞;在各方位激光测距仪采集的数据均小于预设阈值的情况下,则通过中央控制单元控制所述无人机原地不动,并通过通信单元将距离信息发送至所述控制终端,通过所述控制终端重新规划巡检路径;从而能够有效避免无人机将电力线路挂坏,或无人机与障碍物发生碰撞导致无人机损毁;同时,通过所述中央控制单元对巡检路径的微调,在恶劣环境中通信质量差的情况下,能够有效避免碰撞事故的发生。
所述控制终端用于向所述无人机发送控制指令,所述控制终端还用于接收所述无人机采集的信息,并根据所述无人机采集的信息生成巡检报告以及更新控制指令;所述控制指令包括巡检路径、飞行速度;所述控制终端包括人机交互单元、路径规划单元、数据处理单元;
所述人机交互单元包括可触摸式显示屏,用于用户根据电力线路巡检需求输入巡检路径,还用于对无人机飞行情况及巡检结果进行显示;
所述路径规划单元用于根据所述环境监测单元所采集的环境信息、测距单元所采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离信息,对巡检路径进行障碍物检测,并在有障碍物的情况下,根据障碍物位置信息、定位单元发送的无人机位置信息对巡检路径进行重新规划;所述路径规划单元还用于根据所述电量监测单元所采集的无人机电源的电量信息,计算无人机的剩余飞行里程,在无人机的剩余飞行里程低于预设阈值的情况下,根据无人机位置信息查找最近的无人机站点,根据无人机当前位置及最近的无人机站点生成巡检路径,使无人机到最近站点进行充电。
所述数据处理单元用于根据所述无人机采集的电力线路图像信息、电力线路的红外图像,通过深度学习卷积神经网络对电力线路进行故障检测,根据故障检测结果、无人机的位置信息,生成巡检报告。
所述通信单元用于为所述控制终端与所述无人机提供信息传输。
进一步地优化方案,所述无人机上还设有防抖云台,所述环境监测单元、相机、红外探测单元设于所述防抖云台上,能够有效避免在图像采集过程中产生抖动所造成的图像采集不清晰。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种无人机巡检系统,其特征在于,包括无人机、控制终端、通信单元;
所述无人机用于根据所述控制终端发送的控制指令进行电力线路巡检以及环境信息采集;
所述控制终端用于向所述无人机发送控制指令,所述控制终端还用于接收所述无人机采集的信息,并根据所述无人机采集的信息生成巡检报告以及更新控制指令;
所述通信单元用于为所述控制终端与所述无人机提供信息传输。
2.根据权利要求1所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述无人机上载有数据采集单元、定位单元、中央控制单元、存储单元、供电单元;
所述数据采集单元用于采集环境信息、电力线路信息;
所述定位单元用于实时采集无人机的位置信息;
所述中央控制单元用于根据所述控制终端发送的控制指令控制所述无人机运行;所述中央控制单元还用于根据所述测距单元采集的距离信息,控制所述无人机进行避障;所述中央控制单元还用于对所述供电单元进行充电控制;
所述存储单元用于对所述数据采集单元所采集的数据进行存储;
所述供电单元用于为无人机巡检提供电能。
3.根据权利要求2所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述数据采集单元包括环境监测单元、相机、红外探测单元、电量监测单元、测距单元;
所述环境监测单元用于实时采集无人机飞行过程中的环境信息,并将所采集的环境信息发送给所述控制终端;
所述相机用于实时采集电力线路图像信息,并将所采集的电力线路图像信息发送给所述控制终端;
所述红外探测单元用于采集电力线路的红外图像并将所采集的电力线路的红外图像发送给所述控制终端;
所述电量监测单元用于实时采集无人机电源的电量信息,并将所采集的电量信息实时反馈给所述控制终端;
所述测距单元用于实时采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离,并将距离信息发送至所述中央控制单元。
4.根据权利要求3所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述测距单元采用若干个设置在所述无人机不同方位的激光测距仪。
5.根据权利要求2所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述供电单元包括可充电电源、太阳能电池板、稳压单元、太阳能充电控制器。
6.根据权利要求4所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述中央控制单元控制所述无人机进行避障的方法具体包括:实时接收所述测距单元采集的距离信息,在部分激光测距仪采集的数据小于预设阈值的情况下,通过中央控制单元对无人机的巡检路径进行微调,在按照原巡检路径巡检的前提下,避免与电力线路或障碍物发生碰撞;在各方位激光测距仪采集的数据均小于预设阈值的情况下,则通过中央控制单元控制所述无人机原地不动,并通过通信单元将距离信息发送至所述控制终端,通过所述控制终端重新规划巡检路径。
7.根据权利要求3所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述控制终端包括人机交互单元、路径规划单元、数据处理单元;
所述人机交互单元用于用户根据电力线路巡检需求输入巡检路径,还用于对无人机飞行情况及巡检结果进行显示;
所述路径规划单元用于根据所述环境监测单元所采集的环境信息、测距单元所采集无人机与电力线路以及障碍物之间的距离信息,对巡检路径进行障碍物检测,并在有障碍物的情况下,根据障碍物位置信息、定位单元发送的无人机位置信息对巡检路径进行重新规划;所述路径规划单元还用于根据所述电量监测单元所采集的无人机电源的电量信息,计算无人机的剩余飞行里程,在无人机的剩余飞行里程低于预设阈值的情况下,根据无人机位置信息查找最近的无人机站点,根据无人机当前位置及最近的无人机站点生成巡检路径,使无人机到最近站点进行充电;
所述数据处理单元用于根据所述无人机采集的电力线路图像信息、电力线路的红外图像,对电力线路进行故障检测,根据故障检测结果、无人机的位置信息,生成巡检报告。
8.根据权利要求3所述的无人机巡检系统,其特征在于,所述无人机上还设有防抖云台,所述环境监测单元、相机、红外探测单元设于所述防抖云台上。
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