CN114460963A - 变电站无人机自动巡检系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了变电站无人机自动巡检系统及其运行方法，包括智能检测模块和终端反馈模块，其特征在于：所述智能检测模块用于采集检测目标图像以及对检测目标磨损度的分析，所述终端反馈模块用于对无人机检测算力的调节以及数据的传输，所述终端反馈模块与智能检测模块电连接，所述智能检测模块包括定时巡检模块、定点飞行模块、图像采集单元、位置度检测模块和磨损度检测模块，所述定时巡检单元用于定时启动无人机进行巡检，所述定点飞行模块用于控制无人机按照预设点位进行飞行，所述图像采集单元用于采集检测目标图像，所述位置度检测模块用于检测并分析检测目标的位置偏移量，本发明，具有实用性强和可控制无人机检测算力的特点。

Description

变电站无人机自动巡检系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为变电站无人机自动巡检系统。

背景技术

近年，无人机技术日趋成熟，电力行业已经开始使用无人机大面积巡查电力线路，无人机已成为巡检人员高效安全巡检作业的较佳工具。

变电站无人机自动巡检系统在无人值班或少人值守的变电站已经得到了较广泛的使用，变电站无人机自动巡检系统为及时发现和消除检测目标缺陷，预防事故发生，确保检测目标安全运行发挥了一定作用，但目前变电站无人机自动巡检系统在运行时未对检测目标的位置变化关系进行分析，无法做到对发生位置偏移的检测目标提前发现并预防，导引变电站设备因外部因素导致位置偏移后出现加速老化损耗和意外事故的可能，同时现有的无人机巡检全程需要耗费大量检测算力，检测成本高昂，实用性低下，以及无人机的检测涉及多个专业领域的检测目标时，无法将检测结果准确反馈给对应的专业人员，因此，设计实用性强和可控制无人机检测算力的变电站无人机自动巡检系统是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供变电站无人机自动巡检系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：变电站无人机自动巡检系统，包括智能检测模块和终端反馈模块，所述智能检测模块用于采集检测目标图像以及对检测目标磨损度的分析，所述终端反馈模块用于对无人机检测算力的调节以及数据的传输，所述终端反馈模块与智能检测模块电连接，所述智能检测模块包括定时巡检模块、定点飞行模块、图像采集单元、位置度检测模块和磨损度检测模块，所述定时巡检单元用于定时启动无人机进行巡检，所述定点飞行模块用于控制无人机按照预设点位进行飞行，所述图像采集单元用于采集检测目标图像，所述位置度检测模块用于检测并分析检测目标的位置偏移量，所述磨损度检测模块用于对检测目标磨损程度的检测与计算，所述定点飞行模块与图像采集单元电连接，所述磨损度检测模块与图像采集单元电连接，所述位置度检测模块与定点飞行模块电连接。

根据上述技术方案，所述位置度检测模块包括红外测距单元、探测角度确定单元、数据库对比模块和偏移度判断模块，所述红外测距单元用于测量无人机到检测目标表面的距离，所述探测角度确定单元用于获取探测到检测目标的最小角度值，所述数据库对比模块用于对无人机采集到的位置值与数据库中的标定值进行比对，所述偏移度判断模块用于判断检测目标偏移量是否符合正常区间标准，所述数据库对比模块与红外测距单元以及探测角度确定单元电连接，所述偏移度判断模块与数据库对比模块电连接。

根据上述技术方案，所述磨损度检测模块包括缺陷检索模块和细节扣取模块，所述缺陷检索模块用于识别判存在明显缺陷的检测目标，所述细节扣取模块用于对检测目标的细节磨损老化缺陷的扣取，所述细节扣取模块与模式切换模块电连接。

根据上述技术方案，所述终端反馈模块包括模式切换模块和巡检反馈模块，所述模式切换模块用于控制切换无人机巡检时的检测算力，所述巡检反馈模块用于将巡检数据反馈给对应的专业人员，所述巡检反馈模块与模式切换模块电连接；

所述巡检反馈模块包括反馈匹配单元和数据传输单元，所述反馈匹配单元用识别判断检测目标的种类并匹配对应的专业人员，所述数据传输单元用于将检测数据传输给对应的专业人员，所述数据传输单元和反馈匹配单元电连接。

根据上述技术方案，所述变电站无人机自动巡检系统的运行方法包括以下步骤：

步骤S1：变电站处工作人员开启无人机自动巡检系统，定时巡检模块在到达指定时间后，控制无人机启动；

步骤S2：无人机启动后，定点飞行模块按照预设的巡检路线，操控无人机定点飞行，并在巡检线路中预设多个测量点，无人机到达指定位置后，图像采集单元对测量点图像进行采集，初步巡检目标缺陷；

步骤S3：位置度检测模块对检测目标的相对位置度探测分析，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准；

步骤S4：当检测目标位置偏移量M符合偏移区间标准则无人机执行正常巡检流程，反之当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，则模式切换模块控制启动，控制无人机巡检算力，达到精准检测标准；

步骤S5：巡检完成后，巡检反馈模块反馈超出磨损度阈值的巡检目标种类，并通过匹配后，将巡检数据发送至对应的专业人员。

根据上述技术方案，所述步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S21：无人机到达变电站预设的测量点后，图像采集单元启动，控制无人机飞行途中对测量点进行拍摄采集；

步骤S22：磨损度检测模块通过电信号获取采集到的测量点画面图像信息，并对图像信息进行粗略检测，所述粗略检测主要包括缺陷检索模块对图像信息中的测量点处存在较为明显的缺陷或过大磨损进行智能识别，其中智能识别的方法主要为缺陷特征的预存，寻找预存的特征。

根据上述技术方案，所述步骤S3进一步包括以下步骤：

步骤S31：无人机向检测目标表面发射多束红外测距光线，所述多束红外测距光线组成一探测平面，每束红外测距光线在探测平面内对应不同的发射角度；

步骤S32：探测到检测目标表面后，探测角度确定单元确定探测到检测目标的测距光线的最小角度值，并输出当前测距光线探测到的距离值；

步骤S33：数据库对比模块调取当前定点飞行模块的预设飞行位置，根据实时的位置获取数据库中当前位置的标准测距光线的最小角度值和距离值；

步骤S34：偏移度判断模块通过公式计算检测目标的偏移量M，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准。

根据上述技术方案，所述步骤S34中检测目标的偏移量计算公式为：

其中M为当前检测目标位置偏移量值，

为当前检测目标的实际最小角度与数据库中标准的最小角度的相差量，

为当前检测目标的实际探测距离值与数据库中标准探测距离值的相差量，

和

分别角度和距离对偏移量影响的控制参数。

根据上述技术方案，所述步骤S4进一步包括以下步骤：

步骤S41：当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，模式切换模块控制细节扣取模块启动；

步骤S42：细节扣取模块放大测量点的图像信息，并对图像信息进行精准检测，所述精准检测主要包括在粗略检测基础上分析更多细节特征，包括色泽差异特征、异物特征和平整度特征；

步骤S43：磨损度检测模块将粗略检测的区别特征值和精准检测的区别特征值按预设控制参数相加，分别输出每个测量点的磨损度。

根据上述技术方案，所述步骤S5进一步包括以下步骤：

步骤S51：将每个测量点的磨损度与磨损度阈值对比；

步骤S52：当测量点的磨损度超出磨损度阈值时，巡检反馈模块启动获取超出磨损度阈值的测量点图像信息；

步骤S53：识别图像对应种类，反馈匹配单元匹配到相关专业的负责人；

步骤S54：数据传输单元将无人机巡检当前测量点的图像数据、位置度数据和磨损度数据传输给匹配到的负责人端，为负责人排除变电站故障提供数据。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，通过设置有智能检测模块和终端反馈模块可以分析变电站检测目标安装的位置，避免因恶劣天气造成检测目标的安装位置发生变化，进而影响到检测目标老化磨损速度，而导致意外事故的可能，同时有效控制无人机巡检时的检测算力，减少无人机巡检成本，以及对变电站出现需要维修问题时及时对接专业人员，使得实用性大大提高。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的系统模块组成示意图。

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，本发明提供技术方案：变电站无人机自动巡检系统，包括智能检测模块和终端反馈模块，智能检测模块用于采集检测目标图像以及对检测目标磨损度的分析，终端反馈模块用于对无人机检测算力的调节以及数据的传输，终端反馈模块与智能检测模块电连接，智能检测模块包括定时巡检模块、定点飞行模块、图像采集单元、位置度检测模块和磨损度检测模块，定时巡检单元用于定时启动无人机进行巡检，定点飞行模块用于控制无人机按照预设点位进行飞行，图像采集单元用于采集检测目标图像，位置度检测模块用于检测并分析检测目标的位置偏移量，磨损度检测模块用于对检测目标磨损程度的检测与计算，定点飞行模块与图像采集单元电连接，磨损度检测模块与图像采集单元电连接，位置度检测模块与定点飞行模块电连接；通过设置有智能检测模块和终端反馈模块可以分析变电站检测目标安装的位置，避免因恶劣天气造成检测目标的安装位置发生变化，进而影响到检测目标老化磨损速度，而导致意外事故的可能，同时有效控制无人机巡检时的检测算力，减少无人机巡检成本，以及对变电站出现需要维修问题时及时对接专业人员，使得实用性大大提高。

位置度检测模块包括红外测距单元、探测角度确定单元、数据库对比模块和偏移度判断模块，红外测距单元用于测量无人机到检测目标表面的距离，探测角度确定单元用于获取探测到检测目标的最小角度值，数据库对比模块用于对无人机采集到的位置值与数据库中的标定值进行比对，偏移度判断模块用于判断检测目标偏移量是否符合正常区间标准，数据库对比模块与红外测距单元以及探测角度确定单元电连接，偏移度判断模块与数据库对比模块电连接。

磨损度检测模块包括缺陷检索模块和细节扣取模块，缺陷检索模块用于识别判存在明显缺陷的检测目标，细节扣取模块用于对检测目标的细节磨损老化缺陷的扣取，细节扣取模块与模式切换模块电连接。

终端反馈模块包括模式切换模块和巡检反馈模块，模式切换模块用于控制切换无人机巡检时的检测算力，巡检反馈模块用于将巡检数据反馈给对应的专业人员，巡检反馈模块与模式切换模块电连接；

巡检反馈模块包括反馈匹配单元和数据传输单元，反馈匹配单元用识别判断检测目标的种类并匹配对应的专业人员，数据传输单元用于将检测数据传输给对应的专业人员，数据传输单元和反馈匹配单元电连接。

变电站无人机自动巡检系统的运行方法包括以下步骤：

步骤S1：变电站处工作人员开启无人机自动巡检系统，定时巡检模块在到达指定时间后，控制无人机启动；

步骤S2：无人机启动后，定点飞行模块按照预设的巡检路线，操控无人机定点飞行，并在巡检线路中预设多个测量点，无人机到达指定位置后，图像采集单元对测量点图像进行采集，初步巡检目标缺陷；

步骤S3：位置度检测模块对检测目标的相对位置度探测分析，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准；

步骤S4：当检测目标位置偏移量M符合偏移区间标准则无人机执行正常巡检流程，反之当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，则模式切换模块控制启动，控制无人机巡检算力，达到精准检测标准；对于目标位置偏移量符合标准区间的检测目标在正常情况下不会出现超出设计寿命的磨损，因此无需无人机全程精准检测而耗费大量检测算力，导致检测成本高昂，实用性低下，仅需粗略检测设备是否存在明显损坏，而在目标位置偏移量较大时，则需要考虑到因检测目标位置偏移较大而带来的额外磨损，从而再开启精准检测；

步骤S5：巡检完成后，巡检反馈模块反馈超出磨损度阈值的巡检目标种类，并通过匹配后，将巡检数据发送至对应的专业人员；使得对应专业人员可以快速了解变电站需要维修对象的情况，从而及时采取应对措施和准备，大大提高变电站的维护效率。

步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S21：无人机到达变电站预设的测量点后，图像采集单元启动，控制无人机飞行途中对测量点进行拍摄采集；

步骤S22：磨损度检测模块通过电信号获取采集到的测量点画面图像信息，并对图像信息进行粗略检测，粗略检测主要包括缺陷检索模块对图像信息中的测量点处存在较为明显的缺陷或过大磨损进行智能识别，其中智能识别的方法主要为缺陷特征的预存，寻找预存的特征。

步骤S3进一步包括以下步骤：

步骤S31：无人机向检测目标表面发射多束红外测距光线，多束红外测距光线组成一探测平面，每束红外测距光线在探测平面内对应不同的发射角度；

步骤S32：探测到检测目标表面后，探测角度确定单元确定探测到检测目标的测距光线的最小角度值，并输出当前测距光线探测到的距离值；通过确定检测目标的边缘，提高探测时的准确性；

步骤S33：数据库对比模块调取当前定点飞行模块的预设飞行位置，根据实时的位置获取数据库中当前位置的标准测距光线的最小角度值和距离值；

步骤S34：偏移度判断模块通过公式计算检测目标的偏移量M，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准。

步骤S34中检测目标的偏移量计算公式为：

其中M为当前检测目标位置偏移量值，

为当前检测目标的实际最小角度与数据库中标准的最小角度的相差量，

为当前检测目标的实际探测距离值与数据库中标准探测距离值的相差量，

和

分别角度和距离对偏移量影响的控制参数。

步骤S4进一步包括以下步骤：

步骤S41：当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，模式切换模块控制细节扣取模块启动；

步骤S42：细节扣取模块放大测量点的图像信息，并对图像信息进行精准检测，精准检测主要包括在粗略检测基础上分析更多细节特征，包括色泽差异特征、异物特征和平整度特征；

步骤S43：磨损度检测模块将粗略检测的区别特征值和精准检测的区别特征值按预设控制参数相加，分别输出每个测量点的磨损度。

步骤S5进一步包括以下步骤：

步骤S51：将每个测量点的磨损度与磨损度阈值对比；

步骤S52：当测量点的磨损度超出磨损度阈值时，巡检反馈模块启动获取超出磨损度阈值的测量点图像信息；

步骤S53：识别图像对应种类，反馈匹配单元匹配到相关专业的负责人；

步骤S54：数据传输单元将无人机巡检当前测量点的图像数据、位置度数据和磨损度数据传输给匹配到的负责人端，为负责人排除变电站故障提供数据。

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、物品或者检测目标不仅包括那些要素，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、物品或者检测目标所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，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 (10)

1.变电站无人机自动巡检系统，包括智能检测模块和终端反馈模块，其特征在于：所述智能检测模块用于采集检测目标图像以及对检测目标磨损度的分析，所述终端反馈模块用于对无人机检测算力的调节以及数据的传输，所述终端反馈模块与智能检测模块电连接，所述智能检测模块包括定时巡检模块、定点飞行模块、图像采集单元、位置度检测模块和磨损度检测模块，所述定时巡检单元用于定时启动无人机进行巡检，所述定点飞行模块用于控制无人机按照预设点位进行飞行，所述图像采集单元用于采集检测目标图像，所述位置度检测模块用于检测并分析检测目标的位置偏移量，所述磨损度检测模块用于对检测目标磨损程度的检测与计算，所述定点飞行模块与图像采集单元电连接，所述磨损度检测模块与图像采集单元电连接，所述位置度检测模块与定点飞行模块电连接。

2.根据权利要求1所述的变电站无人机自动巡检系统，其特征在于：所述位置度检测模块包括红外测距单元、探测角度确定单元、数据库对比模块和偏移度判断模块，所述红外测距单元用于测量无人机到检测目标表面的距离，所述探测角度确定单元用于获取探测到检测目标的最小角度值，所述数据库对比模块用于对无人机采集到的位置值与数据库中的标定值进行比对，所述偏移度判断模块用于判断检测目标偏移量是否符合正常区间标准，所述数据库对比模块与红外测距单元以及探测角度确定单元电连接，所述偏移度判断模块与数据库对比模块电连接。

3.根据权利要求2所述的变电站无人机自动巡检系统，其特征在于：所述磨损度检测模块包括缺陷检索模块和细节扣取模块，所述缺陷检索模块用于识别判存在明显缺陷的检测目标，所述细节扣取模块用于对检测目标的细节磨损老化缺陷的扣取，所述细节扣取模块与模式切换模块电连接。

4.根据权利要求3所述的变电站无人机自动巡检系统，其特征在于：所述终端反馈模块包括模式切换模块和巡检反馈模块，所述模式切换模块用于控制切换无人机巡检时的检测算力，所述巡检反馈模块用于将巡检数据反馈给对应的专业人员，所述巡检反馈模块与模式切换模块电连接；

所述巡检反馈模块包括反馈匹配单元和数据传输单元，所述反馈匹配单元用识别判断检测目标的种类并匹配对应的专业人员，所述数据传输单元用于将检测数据传输给对应的专业人员，所述数据传输单元和反馈匹配单元电连接。

5.一种权利要求4所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：变电站处工作人员开启无人机自动巡检系统，定时巡检模块在到达指定时间后，控制无人机启动；

步骤S2：无人机启动后，定点飞行模块按照预设的巡检路线，操控无人机定点飞行，并在巡检线路中预设多个测量点，无人机到达指定位置后，图像采集单元对测量点图像进行采集，初步巡检目标缺陷；

步骤S3：位置度检测模块对检测目标的相对位置度探测分析，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准；

步骤S4：当检测目标位置偏移量M符合偏移区间标准则无人机执行正常巡检流程，反之当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，则模式切换模块控制启动，控制无人机巡检算力，达到精准检测标准；

步骤S5：巡检完成后，巡检反馈模块反馈超出磨损度阈值的巡检目标种类，并通过匹配后，将巡检数据发送至对应的专业人员。

6.根据权利要求5所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：

步骤S21：无人机到达变电站预设的测量点后，图像采集单元启动，控制无人机飞行途中对测量点进行拍摄采集；

步骤S22：磨损度检测模块通过电信号获取采集到的测量点画面图像信息，并对图像信息进行粗略检测，所述粗略检测主要包括缺陷检索模块对图像信息中的测量点处存在较为明显的缺陷或过大磨损进行智能识别，其中智能识别的方法主要为缺陷特征的预存，寻找预存的特征。

7.根据权利要求5所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

步骤S31：无人机向检测目标表面发射多束红外测距光线，所述多束红外测距光线组成一探测平面，每束红外测距光线在探测平面内对应不同的发射角度；

步骤S32：探测到检测目标表面后，探测角度确定单元确定探测到检测目标的测距光线的最小角度值，并输出当前测距光线探测到的距离值；

步骤S33：数据库对比模块调取当前定点飞行模块的预设飞行位置，根据实时的位置获取数据库中当前位置的标准测距光线的最小角度值和距离值；

步骤S34：偏移度判断模块通过公式计算检测目标的偏移量M，并判断检测目标位置偏移量M是否符合检测目标偏移区间标准。

8.根据权利要求7所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：所述步骤S34中检测目标的偏移量计算公式为：

其中M为当前检测目标位置偏移量值，

为当前检测目标的实际最小角度与数据库中标准的最小角度的相差量，

为当前检测目标的实际探测距离值与数据库中标准探测距离值的相差量，

和

分别角度和距离对偏移量影响的控制参数。

9.根据权利要求5所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下步骤：

步骤S41：当检测目标位置偏移量M不符合偏移区间标准，模式切换模块控制细节扣取模块启动；

步骤S42：细节扣取模块放大测量点的图像信息，并对图像信息进行精准检测，所述精准检测主要包括在粗略检测基础上分析更多细节特征，包括色泽差异特征、异物特征和平整度特征；

步骤S43：磨损度检测模块将粗略检测的区别特征值和精准检测的区别特征值按预设控制参数相加，分别输出每个测量点的磨损度。

10.根据权利要求5所述的变电站无人机自动巡检系统的运行方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下步骤：

步骤S51：将每个测量点的磨损度与磨损度阈值对比；

步骤S52：当测量点的磨损度超出磨损度阈值时，巡检反馈模块启动获取超出磨损度阈值的测量点图像信息；

步骤S53：识别图像对应种类，反馈匹配单元匹配到相关专业的负责人；

步骤S54：数据传输单元将无人机巡检当前测量点的图像数据、位置度数据和磨损度数据传输给匹配到的负责人端，为负责人排除变电站故障提供数据。

Images