CN114397910A - 一种风力发电机无人机自动巡检方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机无人机自动巡检方法及相关装置，方法包括：S1、根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，使得无人机根据第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；S2、根据风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；S3、根据风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据转角和桨叶角生成无人机的巡检点坐标；S4、将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检，从而解决了现有技术巡检成本高且效率低的问题。

Description

一种风力发电机无人机自动巡检方法及相关装置

技术领域

本申请涉及无人机巡检技术领域，尤其涉及一种风力发电机无人机自动巡检方法及相关装置。

背景技术

现有风电场风力发电机的巡检方式主要是人员到现场，手持拍摄设备，对停机检修的风力发电机进行拍摄，检查桨叶是否有缺陷，判别是否需要进行维护工作。目前风力发电机的巡检方式，需要人员达到现场，而风力发电机大多安装在山上等高处位置，人员巡检需要翻山越岭，巡检效率低。随着无人机技术的成熟，无人机巡检也越多地应用于风力发电机的巡检中，但工作人员飞行无人机，需要持无人机驾驶证，培训费用高且对熟练程度要求高，人员巡检成本高。此外，巡检数据也会因人产生差异，数据整理和归类难度比较大。

发明内容

本申请提供了一种风力发电机无人机自动巡检方法及相关装置，用于解决现有技术巡检成本高且效率低的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种风力发电机无人机自动巡检方法，所述方法包括：

S1、根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，使得无人机根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

S2、根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

S3、根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据所述转角和所述桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

S4、将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

可选地，步骤S1，具体包括：

控制无人机飞行至风力发电机正上方，获取风力发电机初始的坐标信息；

根据风力发电机的坐标信息自动规划生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线飞行至风力发电机正上方，拍摄得到风力发电机俯视图，无人机并悬停等待。

可选地，所述使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片，具体包括：

使得无人机根据所述第二拍照航线飞行至风力发电机桨叶正前方，拍摄得到风力发电机塔架图片，无人机并悬停等待。

可选地，所述根据所述转角和所述桨叶角生成无人机巡检点坐标，具体包括：

将所述转角和所述桨叶角输入到巡检点坐标计算公式中，得到无人机巡检点坐标；

其中，所述巡检点坐标计算公式为：

式中，x、y、z为三维坐标系上的坐标信息，H为无人机高度，L为拍摄对象点距离桨叶中心点的距离，θ为转角，α为桨叶角，S为无人机巡检时距离桨叶的距离。

本申请第二方面提供一种风力发电机无人机自动巡检装置，所述装置包括：

风力发电机巡检系统、无人机、无人机自动机库；

所述风力发电机巡检系统用于：

根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，发送至所述无人机自动机库；

所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，发送至所述无人机自动机库；

根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角；

根据所述转角和所述桨叶角生成无人机巡检点坐标，根据多个巡检点坐标生成巡检航线，并发送至所述无人机自动机库；

所述无人机自动机库用于：

接收所述第一拍照航线并下载至所述无人机；接收所述第二拍照航线并下载至所述无人机；接收所述巡检航线并下载至所述无人机；

所述无人机用于：

根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图，并发送至所述风力发电机巡检系统；

根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机塔架图片；并发送至所述风力发电机巡检系统；

根据所述巡检航线进行巡检。

可选地，所述无人机自动机库，还用于：

对无人机进行回收，当所述无人机电量低于预设阈值时，对无人机进行充电。

本申请第二方面提供一种风力发电机无人机自动巡检系统，所述系统包括：

第一生成单元，用于根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

第二生成单元，用于根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

计算单元，用于根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据所述转角和所述桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

第三生成单元，用于将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

可选地，所述第一生成单元，具体用于：

控制无人机飞行至风力发电机正上方，获取风力发电机初始的坐标信息；

根据风力发电机的坐标信息自动规划生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线飞行至风力发电机正上方，拍摄得到风力发电机俯视图，无人机并悬停等待。

可选地，所述第二生成单元，具体用于：

根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线；

使得无人机根据所述第二拍照航线飞行至风力发电机桨叶正前方，拍摄得到风力发电机塔架图片，无人机并悬停等待。

可选地，所述计算单元，具体用于：

根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角；

将所述转角和所述桨叶角输入到巡检点坐标计算公式中，得到无人机巡检点坐标；

其中，所述巡检点坐标计算公式为：

式中，x、y、z为三维坐标系上的坐标信息，H为无人机高度，L为拍摄对象点距离桨叶中心点的距离，θ为转角，α为桨叶角，S为无人机巡检时距离桨叶的距离。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种风力发电机无人机自动巡检方法，包括：S1、根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，使得无人机根据第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；S2、根据风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；S3、根据风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据转角和桨叶角生成无人机的巡检点坐标；S4、将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。与现有技术相比，本申请的自动巡检方法实现了对风力发电机的全自动巡检，无需人工进行巡检，降低了巡检难度，提高了巡检效率；从而解决了现有技术巡检成本高且效率低的问题。

附图说明

图1为本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检方法的流程示意图；

图2为本申请实施例中提供的风力发电机的俯视图和正视图；

图3为本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检方法，包括：

步骤101、根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，使得无人机根据第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

需要说明的是，风力发电机首次巡检时，需要获取风力机坐标点的信息，后续巡检无需重复此步骤。现场使用无人机在风力发电机正上方记录坐标信息，即可获取风力发电机的初始的坐标信息。风力发电机巡检系统根据需要巡检的风力发电机坐标信息，自动规划无人机第一次拍照航线，下发任务至无人机自动机库中，无人机自动机库自动将任务下载在无人机上，无人机到达执行任务时间时起飞并飞行至风力发电机正上方俯视拍摄风力发电机的图片，任务结束后，无人机在原地悬停等待。

步骤102、根据风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

需要说明的是，图片经过AI边缘计算模块视觉算法处理得到风力发电机转角，回传至风力发电机巡检系统；风力发电机巡检系统根据风力发电机转角，生成无人机第二次拍照航线并下发任务至无人机自动机库中，无人机自动机库自动将第二次任务下载在无人机上，无人机收到任务后立即飞行至风力发电机桨叶正前方，在正前方拍摄桨叶与风力发电机塔架图片，无人机在原地悬停等待。

步骤103、根据风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据转角和桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

需要说明的是，图片经过AI边缘计算模块视觉算法处理得到风力发电机的桨叶角，并回传至无人机自动机库、风力发电机巡检系统；风力发电机巡检系统根据转角和桨叶角信息，自动规划无人机巡检任务航线。

以下为本申请风力发电机巡检点计算方法：

假定以风力发电机机底部为起点坐标(0,0,0)，如图2所示的风机俯视图和正视图。

转角θ：风机桨叶中心朝向与x轴之间的夹角[-180°,+180°]右手螺旋逆时针为正；

桨叶角α：面对风机左边区域的桨叶与风机塔架之间的夹角[0°,120°]；

桨叶长度为R；

无人机巡检时距离桨叶的距离为S；

拍摄对象点距离桨叶中心点的距离L＝tR(t取值范围为0-1)；

无人机偏航角β：无人机机头朝向与y轴的的夹角。

此坐标系为东北天坐标系。x轴指向东方，y轴指向北方，z指向天；

假定转角θ为0时，点的位置可由原点的平移至巡检点计算得出：

实际转角为θ时，可将巡检点绕Z轴旋转θ角，则：

式中，x、y、z为三维坐标系上的坐标信息，H为无人机高度，L为拍摄对象点距离桨叶中心点的距离，θ为转角，α为桨叶角，S为无人机巡检时距离桨叶的距离。

无人机水平转角设置是机头朝向北方为0度，故：

水平转角β：

根据此模型计算的巡检点信息，即可将所有的巡检点按照既定方式进行连接，形成无人机巡检航线。

步骤104、将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

需要说明的是，如步骤103所述，将所有的巡检点按照既定方式进行连接，形成无人机巡检航线，无人机根据巡检航线进行巡检，采集需要的信息任务。

进一步地，本实施例的无人机执行完任务后自动返回无人机自动机库，机库回收无人机并自动补充无人机电能，同时将采集的巡检数据传送至风力发电机巡检系统，完成无人机的风力发电机全自主巡检。

以上为本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检方法，以上为本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检装置。

本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检装置，包括：风力发电机巡检系统、无人机、无人机自动机库；

风力发电机巡检系统用于：

根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，发送至无人机自动机库；

风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，发送至无人机自动机库；

根据风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角；

根据转角和桨叶角生成无人机巡检点坐标，根据多个巡检点坐标生成巡检航线，并发送至无人机自动机库；

无人机自动机库用于：

接收第一拍照航线并下载至无人机；接收第二拍照航线并下载至无人机；接收巡检航线并下载至无人机；

无人机用于：

根据第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图，并发送至风力发电机巡检系统；

根据第二拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机塔架图片；并发送至风力发电机巡检系统；

根据巡检航线进行巡检。

本实施例的风力发电机无人机自动巡检装置中的各模块的工作过程，请参考方法实施例的陈述，在此不再赘述。

请参阅图3，本申请实施例中提供的一种风力发电机无人机自动巡检系统，包括：

第一生成单元201，用于根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，无人机根据第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

第二生成单元202，用于根据风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

计算单元203，用于根据风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据转角和桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

第三生成单元204，用于将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风力发电机无人机自动巡检方法，其特征在于，包括：

S1、根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，使得无人机根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

S2、根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

S3、根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据所述转角和所述桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

S4、将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

2.根据权利要求1所述的风力发电机无人机自动巡检方法，其特征在于，步骤S1，具体包括：

控制无人机飞行至风力发电机正上方，获取风力发电机初始的坐标信息；

根据风力发电机的坐标信息自动规划生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线飞行至风力发电机正上方，拍摄得到风力发电机俯视图，无人机并悬停等待。

3.根据权利要求1所述的风力发电机无人机自动巡检方法，其特征在于，所述使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片，具体包括：

使得无人机根据所述第二拍照航线飞行至风力发电机桨叶正前方，拍摄得到风力发电机塔架图片，无人机并悬停等待。

4.根据权利要求1所述的风力发电机无人机自动巡检方法，其特征在于，所述根据所述转角和所述桨叶角生成无人机巡检点坐标，具体包括：

将所述转角和所述桨叶角输入到巡检点坐标计算公式中，得到无人机巡检点坐标；

其中，所述巡检点坐标计算公式为：

式中，x、y、z为三维坐标系上的坐标信息，H为无人机高度，L为拍摄对象点距离桨叶中心点的距离，θ为转角，α为桨叶角，S为无人机巡检时距离桨叶的距离。

5.一种风力发电机无人机自动巡检装置，其特征在于，包括：风力发电机巡检系统、无人机、无人机自动机库；

所述风力发电机巡检系统用于：

根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，发送至所述无人机自动机库；

所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，发送至所述无人机自动机库；

根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角；

根据所述转角和所述桨叶角生成无人机巡检点坐标，根据多个巡检点坐标生成巡检航线，并发送至所述无人机自动机库；

所述无人机自动机库用于：

接收所述第一拍照航线并下载至所述无人机；接收所述第二拍照航线并下载至所述无人机；接收所述巡检航线并下载至所述无人机；

所述无人机用于：

根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图，并发送至所述风力发电机巡检系统；

根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机塔架图片；并发送至所述风力发电机巡检系统；

根据所述巡检航线进行巡检。

6.根据权利要求5所述的风力发电机无人机自动巡检装置，其特征在于，所述无人机自动机库，还用于：

对无人机进行回收，当所述无人机电量低于预设阈值时，对无人机进行充电。

7.一种风力发电机无人机自动巡检系统，其特征在于，包括：

第一生成单元，用于根据风力发电机的坐标信息生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线进行巡检拍摄得到风力发电机俯视图；

第二生成单元，用于根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线，使得无人机根据所述第二拍照航线进行巡检拍摄，得到风力发电机塔架图片；

计算单元，用于根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角，根据所述转角和所述桨叶角生成无人机的巡检点坐标；

第三生成单元，用于将多个巡检点坐标进行连接形成无人机的巡检航线，使得无人机根据巡检航线进行巡检。

8.根据权利要求7所述的风力发电机无人机自动巡检系统，其特征在于，所述第一生成单元，具体用于：

控制无人机飞行至风力发电机正上方，获取风力发电机初始的坐标信息；

根据风力发电机的坐标信息自动规划生成无人机的第一拍照航线，无人机根据所述第一拍照航线飞行至风力发电机正上方，拍摄得到风力发电机俯视图，无人机并悬停等待。

9.根据权利要求7所述的风力发电机无人机自动巡检系统，其特征在于，所述第二生成单元，具体用于：

根据所述风力发电机俯视图通过边缘计算得到风力发电机的转角，根据风力发电机转角生成无人机的第二拍照航线；

使得无人机根据所述第二拍照航线飞行至风力发电机桨叶正前方，拍摄得到风力发电机塔架图片，无人机并悬停等待。

10.根据权利要求7所述的风力发电机无人机自动巡检系统，其特征在于，所述计算单元，具体用于：

根据所述风力发电机塔架图片通过边缘计算得到风力发电机的桨叶角；

将所述转角和所述桨叶角输入到巡检点坐标计算公式中，得到无人机巡检点坐标；

其中，所述巡检点坐标计算公式为：

式中，x、y、z为三维坐标系上的坐标信息，H为无人机高度，L为拍摄对象点距离桨叶中心点的距离，θ为转角，α为桨叶角，S为无人机巡检时距离桨叶的距离。

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