CN113110566A - 一种用于输电线路的无人机智能巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电线路巡检系统技术领域，且公开了一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，包括无人机组，嵌入式计算单元，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制。该一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，采用多旋翼无人机为传感器载荷平台，设计实现了一套能够自动识别跟踪塔间多回线、自主过塔的导线及通道飞行巡检设备，并配备了实时缺陷检测系统，解决目前班组级别无人机精细巡检以手动模式巡检为主，工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后等问题，实现无人机自主巡视及导线类缺陷实时智能识别，提升巡视效率及缺陷发现率，并保障作业安全，降低作业强度，提升输电线路智能化运维水平。

Description

一种用于输电线路的无人机智能巡检系统

技术领域

本发明涉及输电线路巡检系统技术领域，具体为一种用于输电线路的无人机智能巡检系统。

背景技术

输电线路巡检是指对输电线路进行巡视检查，其目的是掌握输电线路的运行状况并及时发现输电线路存在的故障，当前班组级别无人机精细巡检具有以下作业特点，

1、导线缺陷相比于其它缺陷更加隐蔽，难以发现；

2、导线拍摄过程中，整段导线必须全部被拍摄，不能有遗漏，因此，需要等间隔进行数据采集；

3、导线巡检过程中每隔几米即会产生一张图像数据，在整段作业过程中将产生大量数据；

4、导线巡检任务量大，数据量大。因此需要提高作业效率，包括数据采集的效率以及数据分析的效率，因此需要贴近导线飞行拍摄图片，以获得更高质量的图像数据。

现有技术存在以下缺陷与不足：

当前班组级别无人机精细巡检以手动模式巡检为主，工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了为加快推进机巡在输配电线路巡检作业中的应用，充分发挥机巡作业优质高效的特点，提高运维和自动化水平。本发明采用多旋翼无人机为传感器载荷平台，设计实现了一套能够自动识别跟踪塔间多回线、自主过塔的导线及通道飞行巡检设备，并配备了实时缺陷检测系统，解决目前班组级别无人机精细巡检以手动模式巡检为主，工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后等问题，实现无人机自主巡视及导线类缺陷实时智能识别，提升巡视效率及缺陷发现率，并保障作业安全，降低作业强度，提升输电线路智能化运维水平。

为实现上述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统目的，本发明提供如下技术方案：一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，包括无人机组，嵌入式计算单元，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制。

优选的，所述无人机组包括若干个多旋翼无人机设备，所述多旋翼无人机设备均采用通用的飞行平台，所述无人机组内置了GPS、RTK传感器、陀螺仪、速度计、气压计、磁罗盘等多种传感器。

优选的，所述摄像头包括红外和可见光相机模块，所述摄像头固定搭载在无人机组平台上，所述摄像头用于实现仿线自动巡检和影像数据的同步采集。

优选的，所述三维激光雷达模组固定搭载在无人机组上，所述三维激光雷达模组用于实现三维建模功能，所述三维建模功能实现需要将POS数据和含有GPS时间戳的三维点云流文件进行离线的后期解算处理，其中POS数据中含有GPS时间戳、RTK坐标信息、三轴方向上的角速度和加速度、航向角等信息，所述三维激光雷达模组用于采集无人机组飞行过程中的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息。

优选的，所述无人机组，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制分别与嵌入式计算单元电性连接，所述嵌入式计算单元固定搭载在无人机组上，所述嵌入式计算单元用于实现对无人机的飞行控制，所述嵌入式计算单元用于对三维激光雷达传感器采集到的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息，调整无人机进行导线跟随飞行、记录下方树障距离和位置、导线弧垂距离，实时进行响应处理，实现无人机导线跟随飞行功能。

优选的，所述遥控器显示通过雷达与无人机组无线连接，所述遥控器显示用于显示PSDK图像流，雷达数据以及缺陷位置。

优选的，所述云台控制固定搭载在无人机组上，所述云台控制用于自动对摄像装置进行自动调整控制。

优选的，所述IMU用于对无人机飞行过程中的各轴方向的线性运动进行测量，用于无人机组通过实时的IMU数据，进行矫正，得出实际准确的树障距离。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，具备以下有益效果：

本一种用于输电线路的无人机智能巡检系统采用三维激光雷达、惯导IMU、双光(可见光、红外光)摄像头和RTK的多传感器数据，实现导线跟随飞行、三维建模和导线缺陷实时检测，三维建模功能实现需要将POS数据和含有GPS时间戳的三维点云流文件进行离线的后期解算处理，其中POS数据中含有GPS时间戳、RTK坐标信息、三轴方向上的角速度和加速度、航向角等信息。导线跟随飞行功能实现是嵌入式计算单元根据三维激光雷达采集到的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息，调整无人机进行导线跟随飞行、记录下方树障距离和位置、导线弧垂距离。

为加快推进机巡在输配电线路巡检作业中的应用，充分发挥机巡作业优质高效的特点，提高运维和自动化水平。本发明采用多旋翼无人机为传感器载荷平台，设计实现了一套能够自动识别跟踪塔间多回线、自主过塔的导线及通道飞行巡检设备，并配备了实时缺陷检测系统，解决目前班组级别无人机精细巡检以手动模式巡检为主，工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后等问题，实现无人机自主巡视及导线类缺陷实时智能识别，提升巡视效率及缺陷发现率，并保障作业安全，降低作业强度，提升输电线路智能化运维水平。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

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。

请参阅图1，一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，包括无人机组，嵌入式计算单元，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制。

综上，所述无人机组包括若干个多旋翼无人机设备，所述多旋翼无人机设备均采用通用的飞行平台，包括飞行平台1(M300RTK)，飞行平台2(御2专业版)，所述无人机组内置了GPS、RTK传感器、陀螺仪、速度计、气压计、磁罗盘等多种传感器，

通过采用通用的飞行平台满足单人可以操作要求，保证整个硬件系统的可移植性；

所述摄像头(禅思ZENMUSEH 20T)包括红外和可见光相机模块，所述摄像头固定搭载在无人机组平台上，所述摄像头用于实现仿线自动巡检和影像数据的同步采集，

通过搭载摄像头(禅思ZENMUSEH 20T)飞行过程中通过使用预先训练好的缺陷模型数据，对图像中导线存在的故障问题进行实时检测和识别，通过搭载红外热成像云台，支持在飞行过程中对图像中线路进行热成像渲染输出，通过分析热成像找出线路中温度异常点，并记录对应位置，支持后期导出；

所述三维激光雷达模组(Velodyne VLP-16LITE)固定搭载在无人机组上，所述三维激光雷达模组用于实现三维建模功能，所述三维建模功能实现需要将POS数据和含有GPS时间戳的三维点云流文件进行离线的后期解算处理，其中POS数据中含有GPS时间戳、RTK坐标信息、三轴方向上的角速度和加速度、航向角等信息，所述三维激光雷达模组用于采集无人机组飞行过程中的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息。

通过所述三维激光雷达模组(Velodyne VLP-16LITE)实现导线类缺陷实时智能识别，实现基于激光导线对树空间距离的实时检测。

所述无人机组，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制分别与嵌入式计算单元(NVIDIA Jetson AGX Xavier)电性连接，所述嵌入式计算单元固定搭载在无人机组上，所述嵌入式计算单元用于实现对无人机的飞行控制，所述嵌入式计算单元用于对三维激光雷达传感器采集到的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息，调整无人机进行导线跟随飞行、记录下方树障距离和位置、导线弧垂距离，实时进行响应处理，实现无人机导线跟随飞行功能。

通过嵌入式计算单元(NVIDIA Jetson AGX Xavier)用于实现对无人机的飞行控制，实现无人机导线跟随飞行功能；

所述遥控器显示通过雷达与无人机组无线连接，所述遥控器显示用于显示PSDK图像流，雷达数据以及缺陷位置；所述云台控制固定搭载在无人机组上，所述云台控制用于自动对摄像装置进行自动调整控制；所述IMU用于对无人机飞行过程中的各轴方向的线性运动进行测量，用于无人机组通过实时的IMU数据，进行矫正，得出实际准确的树障距离。

本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种用于输电线路的无人机智能巡检系统在使用时，通过采用三维激光雷达、惯导IMU、双光(可见光、红外光)摄像头和RTK的多传感器数据，实现导线跟随飞行、三维建模和导线缺陷实时检测，三维建模功能实现需要将POS数据和含有GPS时间戳的三维点云流文件进行离线的后期解算处理，其中POS数据中含有GPS时间戳、RTK坐标信息、三轴方向上的角速度和加速度、航向角等信息。导线跟随飞行功能实现是嵌入式计算单元根据三维激光雷达采集到的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息，调整无人机进行导线跟随飞行、记录下方树障距离和位置、导线弧垂距离。

为加快推进机巡在输配电线路巡检作业中的应用，充分发挥机巡作业优质高效的特点，提高运维和自动化水平，本发明采用多旋翼无人机为传感器载荷平台，设计实现了一套能够自动识别跟踪塔间多回线、自主过塔的导线及通道飞行巡检设备，并配备了实时缺陷检测系统，解决目前班组级别无人机精细巡检以手动模式巡检为主，工作量大、效率低、安全隐患多、科学分析少、精度低、管理方式落后等问题，实现无人机自主巡视及导线类缺陷实时智能识别，提升巡视效率及缺陷发现率，并保障作业安全，降低作业强度，提升输电线路智能化运维水平。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：包括无人机组，嵌入式计算单元，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述无人机组包括若干个多旋翼无人机设备，所述多旋翼无人机设备均采用通用的飞行平台，所述无人机组内置了GPS、RTK传感器、陀螺仪、速度计、气压计、磁罗盘等多种传感器。

3.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述摄像头包括红外和可见光相机模块，所述摄像头固定搭载在无人机组平台上，所述摄像头用于实现仿线自动巡检和影像数据的同步采集。

4.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述三维激光雷达模组固定搭载在无人机组上，所述三维激光雷达模组用于实现三维建模功能，所述三维建模功能实现需要将POS数据和含有GPS时间戳的三维点云流文件进行离线的后期解算处理，其中POS数据中含有GPS时间戳、RTK坐标信息、三轴方向上的角速度和加速度、航向角等信息，所述三维激光雷达模组用于采集无人机组飞行过程中的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息。

5.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述无人机组，三维激光雷达模组，IMU，摄像头，遥控器显示，云台控制分别与嵌入式计算单元电性连接，所述嵌入式计算单元固定搭载在无人机组上，所述嵌入式计算单元用于实现对无人机的飞行控制，所述嵌入式计算单元用于对三维激光雷达传感器采集到的下方树障和巡检导线的三维空间位置信息，调整无人机进行导线跟随飞行、记录下方树障距离和位置、导线弧垂距离，实时进行响应处理，实现无人机导线跟随飞行功能。

6.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述遥控器显示通过雷达与无人机组无线连接，所述遥控器显示用于显示PSDK图像流，雷达数据以及缺陷位置。

7.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述云台控制固定搭载在无人机组上，所述云台控制用于自动对摄像装置进行自动调整控制。

8.根据权利要求1所述的一种用于输电线路的无人机智能巡检系统，其特征在于：所述IMU用于对无人机飞行过程中的各轴方向的线性运动进行测量，用于无人机组通过实时的IMU数据，进行矫正，得出实际准确的树障距离。

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