CN112306093B - 特高压电网无人机自主自动通道巡检系统 - Google Patents

特高压电网无人机自主自动通道巡检系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，包括注册登录单元、数据库、巡检单元、航点设置单元、无人机云平台、设备检测模块以及维修模块，通过巡检单元为巡检的无人机规划飞行路线，同时无人机云平台对无人机进行位置监测，同时对路线进行审核，提高了规划的飞行路线的可用性，提高了工作效率，降低了路线不符合带来的风险，通过航点设置单元对航点地面设备发送无人机的操作指令，若无人机拍摄的画面不清晰或者有遮挡物，航点地面设备会发送镜头调距指令或云台方向调整指令至无人机，降低了高压电网出现故障的概率，提高巡检作业的效率和质量。

Description

特高压电网无人机自主自动通道巡检系统
技术领域
本发明涉及无人机自动巡检技术领域，具体为特高压电网无人机自主自动通道巡检系统。
背景技术
无人机自身优势：携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境的要求低、自主飞行等。无人机巡线提高了电力维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的环境下迅速完成，确保了用电安全。采用无人机进行常规输配电线路巡查，可降低劳动强度，与有人直升机巡线相比，可提高巡线作业人员的安全性，并且降低了成本。无人机具有巡线速度快、应急瞬速的特点并及时发现缺陷，及时提供信息，避免了线路事故停电，挽回了高额的停电费用损失。
但是在现有技术中，无人机电力巡检目前仍存在过度依赖人工的问题，对操作人员要求高，工作强度大，效率低下，数据整理工作繁琐，容易出现疏漏和差错。
发明内容
本发明的目的就在于提出特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，通过巡检单元为巡检的无人机规划飞行路线，同时无人机云平台对无人机进行位置监测，同时对路线进行审核，提高了规划的飞行路线的可用性，提高了工作效率，降低了路线不符合带来的风险。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，包括注册登录单元、数据库、巡检单元、航点设置单元、无人机云平台、设备检测模块以及维修模块；
所述巡检单元用于为巡检的无人机规划飞行路线，具体规划过程如下：
步骤一、以无人机出发点的地理位置为原点建立直角坐标系，并设定原点坐标(X，Y)；
步骤二、通过地图设置若干巡检航点，通过互联网获取若干巡检航点的地理位置，并设定巡检航点坐标为(X1，Y1)，......，(Xn，Yn)；
步骤三、将若干坐标进行相连，模拟出飞行路线，并将飞行路线发送至无人机云平台；
步骤四、巡检过程中，无人机通过超声波发生装置向四周发送超声波，并根据最低碰撞距离阈值，计算出躲避障碍物的最低距离，同时记录躲避次数和对应的躲避时间，并将躲避时间发送至无人机云平台；
所述无人机云平台接收到飞行路线后，通过北斗卫星系统对巡检的无人机进行位置监测，若躲避次数＞次数设定阈值，则判定路线不妥当，生成航点重新制定信号，并将航点重新制定信号发送至巡检单元，若躲避次数≤次数设定阈值，则将对应躲避时间与时间设定阈值进行比较，若对应躲避时间＞时间设定阈值，则生成正常信号，并将正常信号发送至巡检单元，若对应躲避时间≤时间设定阈值，则生成故障信号，将改无人机标记为故障设备，并将故障信号和故障设备一同发送至设备检测模块。
进一步地，所述注册登录模块用于管理人员和维修人员通过手机终端提交管理人员数据和维修人员数据进行注册并将注册成功的管理人员数据和维修人员数据发送至数据库进行储存，管理人员数据包括管理人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码，维修人员数据包括维修人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码。
进一步地，所述航点设置单元用于对航点地面设备发送无人机的操作指令，无人机的操作指令包括无人机的镜头调距指令和云台方向调整指令，航点地面设备表示制定的航点位置安装在地面的传输设备，为具体发送过程如下：
S1：航点设置单元将操作指令传输至航点地面设备进行储存；
S2：当无人机到达任意一个航点时，若无人机镜头拍摄的画面被障碍物遮挡，无人机云平台生成遮挡信号，并将遮挡信号发送至航点地面设备；
S3：航点地面设备接收到遮挡信号，生成云台方向调整指令并将云台方向调整指令发送至无人机；
S4：若无人机镜头拍摄的画面不清晰，无人机云平台生成模糊信号，并将模糊信号发送至航点地面设备；
S5：航点地面设备接收到模糊信号，生成镜头调距指令并将镜头调距指令发送至无人机。
进一步地，所述设备检测模块用于对无人机设备数据进行检测，无人机设备数据包括无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，将无人机标记为i，i＝1，2，......n，具体检测过程如下：
P1：获取无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，并对应标记为Qi、Vi以及Ti；
P2：通过公式
Figure BDA0002752428410000031
获取无人机的检测系数Xi，其中，c1、c2以及c3均为预设比例系数，且c1＞c2＞c3，c1+c2+c3＝2.3215401，β为修正因子，取值为2.301452；
P3：将无人机的检测系数Xi与检测系数阈值进行比较：
若无人机的检测系数Xi≥检测系数阈值，则生成不需维修信号，并将该无人机标记为正常设备，随后将不需维修信号和正常设备的序号发送至无人机云平台进行存储；
若无人机的检测系数Xi＜检测系数阈值，则生成维修信号，并将该无人机标记为维修设备，随后将维修信号和维修设备的序号发送至维修模块。
进一步地，所述维修模块接收到维修信号和维修设备的序号后，将维修设备的序号发送至维修人员的手机终端，维修人员接收到维修设备的序号后将维修设备标记为暂停使用设备，同时设置维修时间t，随后将暂停使用设备和维修时间一同发送至无人机云平台进行存储，经过维修时间t，无人机云平台生成查询信号并将查询信号以短信的形式发送至维修人员的手机终端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过巡检单元为巡检的无人机规划飞行路线，同时无人机云平台对无人机进行位置监测，同时对路线进行审核，提高了规划的飞行路线的可用性，提高了工作效率，降低了路线不符合带来的风险；
2、通过航点设置单元对航点地面设备发送无人机的操作指令，若无人机拍摄的画面不清晰或者有遮挡物，航点地面设备会发送镜头调距指令或云台方向调整指令至无人机，降低了高压电网出现故障的概率，提高巡检作业的效率和质量。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，包括注册登录单元、数据库、巡检单元、航点设置单元、无人机云平台、设备检测模块以及维修模块；
注册登录模块用于管理人员和维修人员通过手机终端提交管理人员数据和维修人员数据进行注册并将注册成功的管理人员数据和维修人员数据发送至数据库进行储存，管理人员数据包括管理人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码，维修人员数据包括维修人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码；
巡检单元用于为巡检的无人机规划飞行路线，具体规划过程如下：
步骤一、以无人机出发点的地理位置为原点建立直角坐标系，并设定原点坐标(X，Y)；
步骤二、通过地图设置若干巡检航点，通过互联网获取若干巡检航点的地理位置，并设定巡检航点坐标为(X1，Y1)，......，(Xn，Yn)；
步骤三、将若干坐标进行相连，模拟出飞行路线，并将飞行路线发送至无人机云平台；
步骤四、巡检过程中，无人机通过超声波发生装置向四周发送超声波，并根据最低碰撞距离阈值，计算出躲避障碍物的最低距离，同时记录躲避次数和对应的躲避时间，并将躲避时间发送至无人机云平台；
无人机云平台接收到飞行路线后，通过北斗卫星系统对巡检的无人机进行位置监测，若躲避次数＞次数设定阈值，则判定路线不妥当，生成航点重新制定信号，并将航点重新制定信号发送至巡检单元，若躲避次数≤次数设定阈值，则将对应躲避时间与时间设定阈值进行比较，若对应躲避时间＞时间设定阈值，则生成正常信号，并将正常信号发送至巡检单元，若对应躲避时间≤时间设定阈值，则生成故障信号，将改无人机标记为故障设备，并将故障信号和故障设备一同发送至设备检测模块；
航点设置单元用于对航点地面设备发送无人机的操作指令，无人机的操作指令包括无人机的镜头调距指令和云台方向调整指令，航点地面设备表示制定的航点位置安装在地面的传输设备，为具体发送过程如下：
S1：航点设置单元将操作指令传输至航点地面设备进行储存；
S2：当无人机到达任意一个航点时，若无人机镜头拍摄的画面被障碍物遮挡，无人机云平台生成遮挡信号，并将遮挡信号发送至航点地面设备；
S3：航点地面设备接收到遮挡信号，生成云台方向调整指令并将云台方向调整指令发送至无人机；
S4：若无人机镜头拍摄的画面不清晰，无人机云平台生成模糊信号，并将模糊信号发送至航点地面设备；
S5：航点地面设备接收到模糊信号，生成镜头调距指令并将镜头调距指令发送至无人机；
设备检测模块用于对无人机设备数据进行检测，无人机设备数据包括无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，将无人机标记为i，i＝1，2，......n，具体检测过程如下：
P1：获取无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，并对应标记为Qi、Vi以及Ti；
P2：通过公式
Figure BDA0002752428410000061
获取无人机的检测系数Xi，其中，c1、c2以及c3均为预设比例系数，且c1＞c2＞c3，c1+c2+c3＝2.3215401，β为修正因子，取值为2.301452；
P3：将无人机的检测系数Xi与检测系数阈值进行比较：
若无人机的检测系数Xi≥检测系数阈值，则生成不需维修信号，并将该无人机标记为正常设备，随后将不需维修信号和正常设备的序号发送至无人机云平台进行存储；
若无人机的检测系数Xi＜检测系数阈值，则生成维修信号，并将该无人机标记为维修设备，随后将维修信号和维修设备的序号发送至维修模块；
维修模块接收到维修信号和维修设备的序号后，将维修设备的序号发送至维修人员的手机终端，维修人员接收到维修设备的序号后将维修设备标记为暂停使用设备，同时设置维修时间t，随后将暂停使用设备和维修时间一同发送至无人机云平台进行存储，经过维修时间t，无人机云平台生成查询信号并将查询信号以短信的形式发送至维修人员的手机终端；
数据整理单元用于将无人机云平台内的图片进行整理，无人机将图片发送至无人机云平台，无人机云平台接收到图片的同时记录图片的接收时间，并将接收时间发送至数据整理单元，数据整理单元将接收时间进行存储并按照接收时间的顺序将图片进行排序，当图片存储L1时间后，若图片被查阅次数＜L2时，数据整理单元将删除给图片，L1为存储时间阈值，L2查阅次数阈值。
本发明工作原理：通过巡检单元为巡检的无人机规划飞行路线，具体规划过程如下：
步骤一、以无人机出发点的地理位置为原点建立直角坐标系，并设定原点坐标(X，Y)；
步骤二、通过地图设置若干巡检航点，通过互联网获取若干巡检航点的地理位置，并设定巡检航点坐标为(X1，Y1)，......，(Xn，Yn)；
步骤三、将若干坐标进行相连，模拟出飞行路线，并将飞行路线发送至无人机云平台；
步骤四、巡检过程中，无人机通过超声波发生装置向四周发送超声波，并根据最低碰撞距离阈值，计算出躲避障碍物的最低距离，同时记录躲避次数和对应的躲避时间，并将躲避时间发送至无人机云平台；
无人机云平台接收到飞行路线后，通过北斗卫星系统对巡检的无人机进行位置监测，若躲避次数＞次数设定阈值，则判定路线不妥当，生成航点重新制定信号，并将航点重新制定信号发送至巡检单元，若躲避次数≤次数设定阈值，则将对应躲避时间与时间设定阈值进行比较，若对应躲避时间＞时间设定阈值，则生成正常信号，并将正常信号发送至巡检单元，若对应躲避时间≤时间设定阈值，则生成故障信号，将改无人机标记为故障设备，并将故障信号和故障设备一同发送至设备检测模块。
上述公式均是去量化取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，其特征在于，包括注册登录单元、数据库、巡检单元、航点设置单元、无人机云平台、设备检测模块以及维修模块；
所述巡检单元用于为巡检的无人机规划飞行路线，具体规划过程如下：
步骤一、以无人机出发点的地理位置为原点建立直角坐标系，并设定原点坐标(X，Y)；
步骤二、通过地图设置若干巡检航点，通过互联网获取若干巡检航点的地理位置，并设定巡检航点坐标为(X1，Y1)，......，(Xn，Yn)；
步骤三、将若干坐标进行相连，模拟出飞行路线，并将飞行路线发送至无人机云平台；
步骤四、巡检过程中，无人机通过超声波发生装置向四周发送超声波，并根据最低碰撞距离阈值，计算出躲避障碍物的最低距离，同时记录躲避次数和对应的躲避时间，并将躲避时间发送至无人机云平台；
所述无人机云平台接收到飞行路线后，通过北斗卫星系统对巡检的无人机进行位置监测，若躲避次数＞次数设定阈值，则判定路线不妥当，生成航点重新制定信号，并将航点重新制定信号发送至巡检单元，若躲避次数≤次数设定阈值，则将对应躲避时间与时间设定阈值进行比较，若对应躲避时间＞时间设定阈值，则生成正常信号，并将正常信号发送至巡检单元，若对应躲避时间≤时间设定阈值，则生成故障信号，将改无人机标记为故障设备，并将故障信号和故障设备一同发送至设备检测模块。
2.根据权利要求1所述的特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，其特征在于，所述注册登录单元用于管理人员和维修人员通过手机终端提交管理人员数据和维修人员数据进行注册并将注册成功的管理人员数据和维修人员数据发送至数据库进行储存，管理人员数据包括管理人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码，维修人员数据包括维修人员的姓名、年龄、工作时长以及本人实名认证的手机号码。
3.根据权利要求1所述的特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，其特征在于，所述航点设置单元用于对航点地面设备发送无人机的操作指令，无人机的操作指令包括无人机的镜头调距指令和云台方向调整指令，航点地面设备表示制定的航点位置安装在地面的传输设备，为具体发送过程如下：
S1：航点设置单元将操作指令传输至航点地面设备进行储存；
S2：当无人机到达任意一个航点时，若无人机镜头拍摄的画面被障碍物遮挡，无人机云平台生成遮挡信号，并将遮挡信号发送至航点地面设备；
S3：航点地面设备接收到遮挡信号，生成云台方向调整指令并将云台方向调整指令发送至无人机；
S4：若无人机镜头拍摄的画面不清晰，无人机云平台生成模糊信号，并将模糊信号发送至航点地面设备；
S5：航点地面设备接收到模糊信号，生成镜头调距指令并将镜头调距指令发送至无人机。
4.根据权利要求1所述的特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，其特征在于，所述设备检测模块用于对无人机设备数据进行检测，无人机设备数据包括无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，将无人机标记为i，i＝1，2，......n，具体检测过程如下：
P1：获取无人机的起飞时间、接收指令的反应速度以及做出指令操作的时间，并对应标记为Qi、Vi以及Ti；
P2：通过公式
Figure FDA0003982474300000031
获取无人机的检测系数Xi，其中，c1、c2以及c3均为预设比例系数，且c1＞c2＞c3，c1+c2+c3＝2.3215401，β为修正因子，取值为2.301452；
P3：将无人机的检测系数Xi与检测系数阈值进行比较：
若无人机的检测系数Xi≥检测系数阈值，则生成不需维修信号，并将该无人机标记为正常设备，随后将不需维修信号和正常设备的序号发送至无人机云平台进行存储；
若无人机的检测系数Xi＜检测系数阈值，则生成维修信号，并将该无人机标记为维修设备，随后将维修信号和维修设备的序号发送至维修模块。
5.根据权利要求1所述的特高压电网无人机自主自动通道巡检系统，其特征在于，所述维修模块接收到维修信号和维修设备的序号后，将维修设备的序号发送至维修人员的手机终端，维修人员接收到维修设备的序号后将维修设备标记为暂停使用设备，同时设置维修时间t，随后将暂停使用设备和维修时间一同发送至无人机云平台进行存储，经过维修时间t，无人机云平台生成查询信号并将查询信号以短信的形式发送至维修人员的手机终端。
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