CN113077168A - 一种机巡作业风险管控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机巡作业风险管控系统及方法，涉及无人机巡检技术领域。所述系统包括空域报批模块、飞行规划模块和综合管理模块；所述空域报批模块，用于获取无人机的巡检计划信息；所述飞行规划模块，用于根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；所述综合管理模块，用于获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。本发明通过空域报批模块和飞行规划模块进行预先风险评估，通过综合管理模块进行过程风险控制和事后风险管理，能够构建立体化的机巡作业安全风险管理技术机制，对机巡作业风险进行全过程监控。

Description

一种机巡作业风险管控系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，尤其涉及一种机巡作业风险管控系统及方法。

背景技术

我国幅员辽阔，输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，分布于地广人稀等野外区域，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴漏在野外，会持续地受到机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，导致的故障明显高于其它设备，因此，对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，是供电部门一项重要且繁琐的日常工作。但现阶段，机巡作业飞行安全风险控制主要通过申请空域使用权限和人工预先计划调配来实现，手段相对单一，管理比较粗放。

因此需要针对可能存在的各类风险建立全面、有效的分析、管理及规避手段，提升无人机巡检安全。

发明内容

本发明目的在于，提供一种机巡作业风险管控系统及方法，以构建立体化的机巡作业安全风险管理技术机制，对机巡作业风险进行全过程监控。

为实现上述目的，本发明提供一种机巡作业风险管控系统，包括空域报批模块、飞行规划模块和综合管理模块；所述空域报批模块，用于获取无人机的巡检计划信息；所述飞行规划模块，用于根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；所述综合管理模块，用于获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

优选地，所述飞行规划模块，还包括风险识别模块和风险评估模块；所述风险识别模块，用于获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险；所述风险评估模块，用于根据所述巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。

优选地，所述飞行规划模块还包括巡检预演模块；所述巡检预演模块，用于根据所述作业规划信息和所述风险缓解措施，在仿真系统中进行模拟巡检。

优选地，所述综合管理模块还包括风险管控模块；所述风险管控模块，用于根据所述巡检计划信息和所述风险缓解措施，进行巡检前评估。

优选地，所述综合管理模块还包括空域交互模块；所述空域交互模块，用于从空域管理系统获取空域使用信息，并将所述作业规划信息上报至空域管理系统。

优选地，所述综合管理模块还包括现场模拟模块；所述现场模拟模块用于获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据所述位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况；所述现场模拟模块还用于根据所述飞行参数、所述位置信息、所述卫星地图和所述实时天气状况，生成3D仿真模型。

优选地，所述综合管理模块还包括风险统计模块；所述风险统计模块，用于记录无人机在巡检过程中发生的风险情况，并将所述风险情况根据巡检风险集中的人为风险、机器风险、环境风险或管理风险进行分类。

本发明还提供一种机巡作业风险管控方法，包括：获取无人机的巡检计划信息；根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

优选地，所述根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息，还包括：获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险；根据所述巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。

优选地，所述获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常，还包括：获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据所述位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况；根据所述飞行参数、所述位置信息、所述卫星地图和所述实时天气状况，生成3D仿真模型。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种机巡作业风险管控系统，包括空域报批模块、飞行规划模块和综合管理模块；所述空域报批模块，用于获取无人机的巡检计划信息；所述飞行规划模块，用于根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；所述综合管理模块，用于获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。本发明通过空域报批模块和飞行规划模块进行预先风险评估，通过综合管理模块进行过程风险控制和事后风险管理，能够构建立体化的机巡作业安全风险管理技术机制，对机巡作业风险进行全过程监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图3为本发明第三实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图4为本发明第四实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图5为本发明第五实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图6为本发明第六实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图7为本发明第七实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图；

图8是本发明第八实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图；

图9是本发明第九实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图；

图10是本发明第十实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图。

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作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。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

随着机巡作业量增加、混合作业需求提升、低空空域环境愈加复杂和国家管控政策日趋完善，在机巡作业过程中，以下问题将逐步凸显：一是对飞行安全风险的全过程管理能力不足，未针对可能存在的各类风险建立全面、有效的分析、管理及规避手段，存在飞行安全风险隐患；二是动态飞行安全风险应对能力不足，当出现突发事件或环境变化时，缺乏风险实时预警方法，难以及时采取措施有效降低风险；三是缺乏闭环的飞行安全风险管理手段，没有形成有效的风险经验积累、分析与作业风险指导途径；四是未与相关政府监管系统之间建立有效的飞行安全风险管理信息互联互通方法，存在风险管理的孤岛，无法有效利用政府监管资源并纳入其风险监管体系；五是机巡中心与作业队之间主要依靠地面2G/3G/4G移动通信链路进行联系和沟通，尚未配备卫星通信设备等通信手段，存在机巡作业不间断空管保障能力不足问题，影响飞行安全。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。本实施例提供的机巡作业风险管控系统，包括空域报批模块100、飞行规划模块200和综合管理模块300。

空域报批模块100，用于获取无人机的巡检计划信息。

在本实施例中，巡检计划信息包括无人机巡检的区域、时间(或周期)、目标和目的。例如，某次的巡检计划信息包括：区域(A市B区)、时间(2010年5月17日)或周期(每月两次)、目标(杆塔、绝缘子、电缆线或周边环境)和目的(杆塔、绝缘子或电缆线是否形变、倾斜、积尘、断线或被缠绕，周边环境是否存在山火隐患或违章建筑)。获取上述巡检计划信息的目的是为了针对不同的巡检区域、时间、目标和目的，针对性的匹配相应的无人机设备。无人机设备的功能和停放区域分别需要与巡检的目标/目的和区域相匹配。

飞行规划模块200，用于根据巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息。

在本实施例中，作业规划信息根据巡检计划信息中的无人机巡检的区域、时间、目标和目的，规划某段时间计划某地的某架无人机前往某地进行巡视。

例如，某个作业规划信息为：

根据某个巡检计划信息，需要在一年内对A市B区的绝缘子的形变或脱落情况进行四次巡检，则生成分别在2010年3月1日、2010年6月5日、2010年8月29日、2010年12月30日，分别安排位于A市C区的精细化无人机、A市D区的红外扫描无人机、A市C区的精细化无人机、A市C区的精细化无人机前往A市B区的对指定线路的绝缘子进行巡检。

综合管理模块300，用于获取无人机的实时飞行状况，结合作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

在本实施例中，无人机进行巡检过程中，需要对无人机的状态以及环境天气情况进行监视，避免风险发生。例如，风险预警告警可以包括：无计划飞行告警、偏离计划航线告警、气象预警、告警、超出无人机型号对应的安全转弯半径参数告警、超出安全航程告警、超出安全航程预警(超出安全航程*0.8情况下预警)、小于安全间隔预警、告警、进入空域危险源区域告警、飞行高度告警，高于杆塔顶端100米进行告警、超过安全飞行速度及国家相关规定中关于各类无人机飞行速度限制时告警、低电量告警等。

请参阅图2，图2为本发明第二实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。飞行规划模块200，还包括风险识别模块210和风险评估模块220。风险识别模块210，用于获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险。风险评估模块220，用于根据巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。

在进行作业规划过程中，并不是随机选择时间或者任意地点的无人机去执行任务，而是提前规划好，在指定时间规定制定飞机去某固定区域执行相应任务。而在执行任务过程中，由于无人机会受到各种因素干扰，造成风险，所以为了降低无人机在执行任务过程中的风险，需要对风险进行预判。例如，巡检风险集是通过分析无人机巡检作业整个过程中由于人的因素、无人机的因素、运行环境的因素以及管理的因素导致的各类风险，按照风险名称、风险类型、风险来源、风险发生的可能性、风险可能造成的后果的严重性等，对机巡作业过程风险进行识别和记录得到的。

在某一示例中，风险发生的可能性按照风险发生概率分为四类：非常可能(风险发生概率>90％)、可能(风险发生概率为60％～90％)、有可能(风险发生概率为30％～60％)、不太可能(风险发生概率<30％)。风险的严重程度按照风险造成后果的严重性分为五种：非常严重、严重、较严重、一般、轻微。其中风险造成后果的严重性评估标准如表1所示：

表1机巡作业风险严重性评估标准

基于风险识别形成的风险集，从风险可能性和后果严重性两个角度进行评估，采用定量和/或定性的方法进行计算和描述，建立风险评估二维矩阵，进行风险等级划分，将风险从高到低分为：重大风险(1级)、较大风险(2级)、一般风险(3级)、低风险(4级)，根据风险等级情况，制定风险缓解措施，原则上评估为重大风险等级的机巡作业尽量避免作业，较大风险、一般风险以及低风险运行可制定相应的风险缓解措施尽可能规避。

请参阅图3，图3为本发明第三实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。飞行规划模块200还包括巡检预演模块230。巡检预演模块230，用于根据作业规划信息和风险缓解措施，在仿真系统中进行模拟巡检。

为了使得风险缓解措施的指定更加形象合理，借助仿真系统，进行模拟巡检。通过仿真构建，或者现场扫描等现有技术，能够构建需要被巡检地区的3D地形图，同时在仿真系统中配备气象变化因素等其他巡检风险集中的风险，进行模拟现场巡检，然后根据多次仿真，通过综合管理模块300中的风险管控模块310选择最适合的风险缓解措施。

请参阅图4，图4为本发明第四实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。综合管理模块300还包括风险管控模块310。风险管控模块310，用于根据巡检计划信息和风险缓解措施，进行巡检前评估。

请参阅图5，图5为本发明第五实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。综合管理模块300还包括空域交互模块320。空域交互模块320，用于从空域管理系统获取空域使用信息，并将作业规划信息上报至空域管理系统。

请参阅图6，图6为本发明第六实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。综合管理模块300还包括现场模拟模块330。现场模拟模块330用于获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况。现场模拟模块330还用于根据飞行参数、位置信息、卫星地图和实时天气状况，生成3D仿真模型。

请参阅图7，图7为本发明第七实施例提供的机巡作业风险管控系统的结构示意图。综合管理模块300还包括风险统计模块340。风险统计模块340，用于记录无人机在巡检过程中发生的风险情况，并将风险情况根据巡检风险集中的人为风险、机器风险、环境风险或管理风险进行分类。

在某一具体实施例中，机巡作业风险管控系统的空域报批模块和飞行规划模块，主要提供机巡作业年度空域使用计划的申报审批、飞行计划的申报审批管理功能，是机巡作业中心与空域管理部门之间信息交互的工具。

机巡作业风险管控系统提供以地图为背景的空域报批计划可视化维护、查看、提交、审核功能。机巡中心人员填报空域报批计划(每年两次)后可以“提交”，提交后的空域报批计划状态变更为“待审”，待审状态的空域报批计划不能进行修改；对于“待审”状态的空域报批计划，军航座席的用户可以进行审核，批准后空域报批计划状态变更为“批准”，不能进行修改，驳回后空域报批计划状态变更为“驳回”，可以再次修改并提交。军航批准后的空域报批计划，自动转化为空域使用计划。

机巡作业风险管控系统提供以地图为背景的空域使用计划可视化维护、查看功能。空域使用计划可以来源于经过批准的空域报批计划，当军航座席暂时无法参与本系统的使用运行时，机巡中心人员可以直接使用本模块进行空域使用计划的维护。提供根据空域使用计划生成电子围栏功能，可以导出无人机飞控可用电子围栏数据。某个批次的空域使用计划一旦进行了编辑，则“围栏数据状态”变更为“未更新”，此时可以使用电子围栏数据更新功能根据空域使用计划重新生成最新的电子围栏数据，生成后“围栏数据状态”变更为“已更新”，只有“已更新”状态的电子围栏数据才提供导出功能。

机巡作业风险管控系统提供以地图为背景的航线飞行计划可视化维护、查看、提交、审核功能。机巡中心人员填报航线飞行计划后可以“提交”，提交后的航线飞行计划状态变更为“待审”，待审状态的航线飞行计划不能进行修改；对于“待审”状态的航线飞行计划，飞行管制部门的用户可以进行审核，批准后航线飞行计划状态变更为“批准”，不能进行修改，驳回后航线飞行计划状态变更为“驳回”，可以再次修改并提交。提供航线飞行计划导出功能，在飞行管制部门暂时无法参与本系统的使用运行时，可以通过文件传真的方式完成航线飞行计划报批。

在某一具体实施例中，机巡作业风险管控系统的综合管理模块，主要提供日作业计划的填报、审批，机巡作业无人机的起、降动态监控，基于三维地图的飞行过程实时动态监视，飞行过程风险预警告警以及作业完成后风险事件的查询、统计和分析功能。

机巡作业风险管控系统提供作业队伍日作业计划填报、提交、计划审核，作业飞行航线点的KML导入、导出功能以及航线点的三维地图展示功能。作业队伍机巡作业的放飞申请信息填报、放飞申请审批功能。飞行通报(起飞报告、降落报告)的报告功能，以及飞行通报的查询功能。以二维地图为背景的机巡作业实时监控功能，在地图上叠加显示航空器图标、航空器的飞行动态(包括无人机机载终端号、作业类型(倾斜摄影、激光雷达、可见光、红外)、海拔高度、速度、航向等)，空域危险源、线路杆塔信息、可用空域的使用状态、可用的无人机起降点、以及飞行过程中的风险预警告警信息，并提供历史飞行轨迹和历史告警事件调阅重演功能，能够对历史飞行航迹进行查看，并对历史告警事件进行调阅重演。

机巡作业风险管控系统提供风险事件查询功能，可以根据多种输入条件进行组合查询。飞行风险事件的查询和统计分析功能。可以根据多种输入条件对飞行风险事件进行组合查询。可根据风险事件发生的时间、发生的区段、发生的原因、风险类型、执行作业的飞行器、风险处置措施、风险处置结果以及风险事件发生的环境等维度，对风险事件进行统计分析。机巡作业风险集维护和查询功能。维护机巡作业风险集，包括：风险名称、风险类型、风险发生的概率、风险等级、风险发生的原因、处置措施、处置结果等；查询功能可以根据多种输入条件进行组合查询。

此外，为了系统的稳定运行，机巡作业风险管控系统还为中心机构、地市局、飞行管制、其它机构四种类别机构提供信息的维护和查询功能。系统配置参数的查看和维护功能，系统通过获取各个模块和硬件设备的运行状态、记录运行过程、捕获异常信息，用户可以通过系统监控模块了解系统的运行状态、及时发现异常、分析原因、提早解决，避免系统故障，确保系统的正常运行。系统监控包括硬件监控、系统监控、应用监控、网络监控、流量分析、日志监控、安全监控、API监控、性能监控、业务监控。

请参阅图8，图8是本发明第八实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图。在本实施例中与上述实施例相同的部分，在此不再赘述。本实施例提供的机巡作业风险管控方法包括以下步骤：S10，获取无人机的巡检计划信息。S20，根据巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息。S30，获取无人机的实时飞行状况，结合作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

请参阅图9，图9是本发明第九实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图。步骤S20，根据巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息，包括以下步骤：S21，获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险。S22，根据巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。例如，获取巡检线路周边的空域危险源、线路危险源、线路交叉跨越、气象预报、台风预报等数据，进行风险评估。

请参阅图10，图10是本发明第十实施例提供的机巡作业风险管控方法的流程示意图。步骤S30，获取无人机的实时飞行状况，结合作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常，包括以下步骤：S31，获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况。S32，根据飞行参数、位置信息、卫星地图和实时天气状况，生成3D仿真模型。

例如，对整个作业飞行过程中进行监控，对飞行过程中出现的偏航、飞入空域危险源区域，不利气象条件，飞行高度、速度、航程以及无人机转弯半径超出阈值等进行风险预警告警，以保障飞行安全。根据机巡作业空域监视与飞行风险管控系统的风险预警告警情况，向特定的机巡作业队伍发出预警告警信息，并根据航空器作业飞行预警告警严重程度和周边环境情况，通过系统软件向航空器发出返航、降落指令。

机巡作业执行完毕，机巡作业队伍向机巡中心提交航空器落地报告，并提交当日计划作业完成情况报告。根据机巡作业执行情况和作业队伍上报的起飞报告、降落报告、作业完成情况、作业过程中的风险及其预警告警情况，进行作业风险预警告警信息统计分析。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机巡作业风险管控系统，其特征在于，包括空域报批模块、飞行规划模块和综合管理模块；

所述空域报批模块，用于获取无人机的巡检计划信息；

所述飞行规划模块，用于根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；

所述综合管理模块，用于获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

2.根据权利要求1所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述飞行规划模块，还包括风险识别模块和风险评估模块；

所述风险识别模块，用于获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险；

所述风险评估模块，用于根据所述巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。

3.根据权利要求2所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述飞行规划模块还包括巡检预演模块；

所述巡检预演模块，用于根据所述作业规划信息和所述风险缓解措施，在仿真系统中进行模拟巡检。

4.根据权利要求1所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述综合管理模块还包括风险管控模块；

所述风险管控模块，用于根据所述巡检计划信息和所述风险缓解措施，进行巡检前评估。

5.根据权利要求1所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述综合管理模块还包括空域交互模块；

所述空域交互模块，用于从空域管理系统获取空域使用信息，并将所述作业规划信息上报至空域管理系统。

6.根据权利要求1所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述综合管理模块还包括现场模拟模块；

所述现场模拟模块用于获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据所述位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况；

所述现场模拟模块还用于根据所述飞行参数、所述位置信息、所述卫星地图和所述实时天气状况，生成3D仿真模型。

7.根据权利要求1所述的机巡作业风险管控系统，其特征在于，所述综合管理模块还包括风险统计模块；

所述风险统计模块，用于记录无人机在巡检过程中发生的风险情况，并将所述风险情况根据巡检风险集中的人为风险、机器风险、环境风险或管理风险进行分类。

8.一种机巡作业风险管控方法，其特征在于，包括：

获取无人机的巡检计划信息；

根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息；

获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常。

9.根据权利要求8所述的机巡作业风险管控方法，其特征在于，所述根据所述巡检计划信息，进行作业规划，生成作业规划信息，还包括：

获取无人机在历史巡检过程中出现的巡检风险集，巡检风险集包括人为风险、机器风险、环境风险和管理风险；

根据所述巡检风险集，评估风险发生的概率以及风险的严重性，得到风险缓解措施。

10.根据权利要求8所述的机巡作业风险管控方法，其特征在于，所述获取无人机的实时飞行状况，结合所述作业规划信息，监测无人机的巡检过程是否异常，还包括：

获取无人机的飞行参数和位置信息，并根据所述位置信息获取飞行区域的卫星地图和实时天气状况；

根据所述飞行参数、所述位置信息、所述卫星地图和所述实时天气状况，生成3D仿真模型。

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