CN113359842A - 10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，包括：数据采集单元，安装在无人机上，用于实时获取配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，并实时上传至控制分析系统；控制分析系统，用于根据获取的配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，进行数据分析处理，进而能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案。本发明在配电网无人机作业的航线智能规划、飞行实时位置坐标和巡视目标位置基准的统一，实现对配电网无人机实时状态及位置进行追踪显示，智能规划无人机巡检方案。
Description
技术领域
本发明涉及无人机智能巡检控制技术领域，尤其涉及一种10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统。
背景技术
配电网作为电网重要的组成部分，是大型输电网和用户对接的重要环节，系统的安全、可靠运行直接影响到整个电网系统的正常运行及用户的日常生产生活。对配电网线路进行定期巡视检查，随时了解和掌握配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，是确保供电安全的基础。
目前，城郊、农村及山林地区配电架空线路存在线路长、所处路况复杂、基层班组巡维不便，巡检无人机续航里程短、巡检效率低等问题。
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。相对主网输电线路杆塔来说，配电网杆塔高度绝大部分为9—15米，由于其低矮特性，手动操控无人机时常遭遇无线电遮挡，作业风险极高，容易出现飞行事故。同时，受低空信号干扰，传统无人机只能在500米范围以内飞行，这给配电线路巡检带来一定的困难。如何通过自主研发，实现配电网无人机的自动巡检控制，是配电网公司面临一项技术挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，可以解决现有技术中配电网无人机的自动巡检控制困难的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，包括数据采集单元以及与其无线通信连接的控制分析系统，其中：
数据采集单元，安装在无人机上，用于实时获取配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，并实时上传至控制分析系统；
控制分析系统，用于根据获取的配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，进行数据分析处理，进而能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案。
进一步的，所述的数据采集单元包括可见光相机、红外相机、气体分析仪和无线通讯模块，可见光相机和红外相机用于获取无人机所经空域的气象环境的图像信息；气体分析仪用于获取无人机所经空域的空气气体参数；无线传输模块用于将图像信息和空气气体参数传输给控制分析系统。
进一步的，所述控制分析系统包括无线充电子系统、自主巡检子系统、地面工作站、作业管控平台、缺陷智能分析子系统和监控中心，其中：
无线充电子系统，用于与配电网输电线路通道每隔一定距离布设无线充电桩，当无人机沿配网线路进行巡检作业时可停靠于无线充电桩进行无线充电；
自主巡检子系统，用于巡检任务下载、进而根据巡检任务控制无人机一键起飞作业、断点续飞以及突发状况人工干预；
地面工作站，用于配电网无人机的离线作业支撑、缺陷的智能分析，以及就地生成巡检报告；
作业管控平台，用于完成配电网无人机的航线规划、任务管理、任务监控、数据管理、缺陷管理和巡检报告生成；
缺陷智能分析子系统，用于完成配电网无人机的树障分析、设备缺陷分析和安全隐患分析；
监控中心，用于完成配电网无人机作业实时监控、机巡成果展示、机巡作业体系建设指标、飞行基础能力建设指标展示。
进一步的，所述航线规划包括：通过航线管理功能，实现巡检对象、航线、区域的规划及管理，在巡检对象点云或实景模型上，标注巡检目标及避障途经点，设置作业参数，系统自动计算无机作业航点，形成巡检航线。
进一步的，所述任务管理包括：按巡检项目、巡检计划、临时任务方式对巡检任务进行管理。
进一步的，所述任务监控包括：无人机分别按照预先设定的路线和任务自主起飞、自主巡检、自主返航降落，突发情况可由人工应急干预。
进一步的，所述数据管理包括：查看无人机实时数传、图传，实时掌握每架无人机的飞行状态，进而及时掌握各项巡检任务的进度状况。
进一步的，所述缺陷管理包括：通过对无人机设备缺陷、安全隐患影像特性分析，利用人工智能技术，实现对无人机巡检影像的自动分析。
本发明的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明在配电网无人机作业的航线智能规划、飞行实时位置坐标和巡视目标位置基准的统一，实现对配电网无人机实时状态及位置进行追踪显示，无线充电平台运行状态、通信链路状态显示；系统能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案；系统对巡检计划、作业过程统一标准化管理，实现无人机自主巡检工作；
2、本发明提高采集数据的智能化分析能力，将人力从海量的数据后期处理中解放出来，并完成海量图片向结构化数据的转化；
3、本发明提升数据管理能力，统一整合巡检数据，建立公共基础数据库、输电线路基础数据库、巡检数据库、缺陷及隐患库等，实现缺陷数据的统计分析；
4、本发明提高了缺陷的识别效率，极大减少了人工识别的工作量，降低了人工识别的错误率；
5、本发明系统具备灵活的可扩展性，系统具备丰富的接口和扩展能力，可灵活的扩充缺陷识别类型，对接三方系统提供通用识别服务。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明的智能巡检控制分析系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
本发明的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，包括数据采集单元以及与其无线通信连接的控制分析系统，其中：
数据采集单元，安装在无人机上，用于通过高清可见光相机、红外相机、气体分析仪实时获取配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，并实时上传至控制分析系统；
控制分析系统，用于根据获取的配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，并进行数据分析处理，进而能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案。
进一步的，在本申请的一种优选实施方式中，数据采集单元包括可见光相机、红外相机、气体分析仪和无线通讯模块，可见光相机和红外相机用于获取无人机所经空域的气象环境的图像信息；气体分析仪用于获取无人机所经空域的空气气体参数；无线传输模块用于将图像信息和空气气体参数传输给控制分析系统。
进一步的，在本申请的一种优选实施方式中，控制分析系统包括无线充电子系统、自主巡检子系统、地面工作站、作业管控平台、缺陷智能分析子系统和监控中心；
无线充电子系统，用于与配电网输电线路通道每隔一定距离布设无线充电桩，当无人机沿配网线路进行巡检作业时可停靠于无线充电桩进行无线充电，以解决无人机短续航痛点。
自主巡检子系统，用于巡检任务下载、进而根据巡检任务控制无人机一键起飞作业、断点续飞以及突发状况人工干预。
地面工作站，用于配电网无人机的离线作业支撑、缺陷的智能分析，以及就地生成巡检报告。
作业管控平台，用于完成配电网无人机的航线规划、任务管理、任务监控、数据管理、缺陷管理和巡检报告生成；
其中，航线规划：通过航线管理功能，实现巡检对象、航线、区域的规划及管理，在巡检对象点云或实景模型上，标注巡检目标及避障途经点，设置作业参数，系统自动计算无机作业航点，形成巡检航线；
任务管理：实现巡检任务管理功能，可按巡检项目、巡检计划、临时任务等方式对巡检任务进行管理；支持作业班组设置、作业时间安排，对于通道巡检，支持巡检方案设置，巡检线路预览；
任务监控：作业过程无需遥控器操控，巡检人员在地面操作台发出启动指令后，无人机便可分别按照预先设定的路线和任务自主起飞、自主巡检、自主返航降落，突发情况可由人工应急干预；
数据管理：实现无人机作业过程远程监控，在监控中心就可全面掌握无人机作业地理分布，查看无人机实时数传、图传，实时掌握每架无人机的飞行状态；进而及时掌握各项巡检任务的进度状况；
缺陷管理：通过对无人机设备缺陷、安全隐患影像特性分析，利用人工智能技术，研发识别算法，实现对无人机巡检影像的自动分析，以代替传统由业务专家人工进行判断的工作模式。
缺陷智能分析子系统，用于完成配电网无人机的树障分析、设备缺陷分析和安全隐患分析。
监控中心，用于完成配电网无人机作业实时监控、机巡成果展示、机巡作业体系建设指标、飞行基础能力建设指标展示。
进一步的，作业管控平台中的缺陷管理，是基于深度学习图像识别技术，实现无人机巡检图像的自动分析，发现其中的缺陷隐患并标记相应区域。
通过基于神经网络的图像识别技术可以实现图形图像的智能分析、智能采集，以及数据分析结果自动输出等关键能力：
提高采集数据的智能化分析能力，将人力从海量的数据后期处理中解放出来，并完成海量图片向结构化数据的转化。
提升数据管理能力，统一整合巡检数据，建立公共基础数据库、输电线路基础数据库、巡检数据库、缺陷及隐患库等，实现缺陷数据的统计分析。
提高了缺陷的识别效率，极大减少了人工识别的工作量，降低了人工识别的错误率。
系统具备灵活的可扩展性，系统具备丰富的接口和扩展能力，可灵活的扩充缺陷识别类型，对接三方系统提供通用识别服务。
在配电网无人机作业的航线智能规划、飞行实时位置坐标和巡视目标位置基准的统一，实现对配电网无人机实时状态及位置进行追踪显示，无线充电平台运行状态、通信链路状态显示；系统能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案；系统对巡检计划、作业过程统一标准化管理，实现无人机自主巡检工作。着手积累配电缺陷隐患图库，对配电网缺陷隐患进行初步识别验证，促进南网在配电网领域缺陷隐患智能识别技术的应用发展。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，包括数据采集单元以及与其无线通信连接的控制分析系统，其中：
数据采集单元，安装在无人机上，用于实时获取配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，并实时上传至控制分析系统；
控制分析系统，用于根据获取的配电网无人机所经空域气象环境的图像信息及空气气体参数，进行数据分析处理，进而能够实时分析试点线路配电网无人机所经空域的气象环境，并基于多条巡检路径的微气象预测信息，智能规划无人机巡检方案。
2.根据权利要求1所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述的数据采集单元包括可见光相机、红外相机、气体分析仪和无线通讯模块，可见光相机和红外相机用于获取无人机所经空域的气象环境的图像信息；气体分析仪用于获取无人机所经空域的空气气体参数；无线传输模块用于将图像信息和空气气体参数传输给控制分析系统。
3.根据权利要求1所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述控制分析系统包括无线充电子系统、自主巡检子系统、地面工作站、作业管控平台、缺陷智能分析子系统和监控中心，其中：
无线充电子系统，用于与配电网输电线路通道每隔一定距离布设无线充电桩，当无人机沿配网线路进行巡检作业时可停靠于无线充电桩进行无线充电；
自主巡检子系统，用于巡检任务下载、进而根据巡检任务控制无人机一键起飞作业、断点续飞以及突发状况人工干预；
地面工作站，用于配电网无人机的离线作业支撑、缺陷的智能分析，以及就地生成巡检报告；
作业管控平台，用于完成配电网无人机的航线规划、任务管理、任务监控、数据管理、缺陷管理和巡检报告生成；
缺陷智能分析子系统，用于完成配电网无人机的树障分析、设备缺陷分析和安全隐患分析；
监控中心，用于完成配电网无人机作业实时监控、机巡成果展示、机巡作业体系建设指标、飞行基础能力建设指标展示。
4.根据权利要求3所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述航线规划包括：通过航线管理功能，实现巡检对象、航线、区域的规划及管理，在巡检对象点云或实景模型上，标注巡检目标及避障途经点，设置作业参数，系统自动计算无机作业航点，形成巡检航线。
5.根据权利要求3所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述任务管理包括：按巡检项目、巡检计划、临时任务方式对巡检任务进行管理。
6.根据权利要求3所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述任务监控包括：无人机分别按照预先设定的路线和任务自主起飞、自主巡检、自主返航降落，突发情况可由人工应急干预。
7.根据权利要求3所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述数据管理包括：查看无人机实时数传、图传，实时掌握每架无人机的飞行状态，进而及时掌握各项巡检任务的进度状况。
8.根据权利要求3所述的10kV配电网无线充电无人机的智能巡检控制分析系统，其特征在于，所述缺陷管理包括：通过对无人机设备缺陷、安全隐患影像特性分析，利用人工智能技术，实现对无人机巡检影像的自动分析。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210907 |