CN114756054A - 一种基于5g的特高压密集输电通道多机协同巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，包括以下步骤：步骤S1）建立精细化巡检航线库；步骤S2）无人机起飞前自检；步骤S3）从航线库中选择多机巡检航线；步骤S4）开始多机自动协同巡检，并实时传输巡检画面；步骤S5）完成多机协同巡检任务后，无人机自动飞回起始点并降落。本发明通过5G网络，实现无人机超视距飞行，保证无人机在飞行过程中的遥测数据、飞控指令以及采集到的高清视频等信息能够实时可靠传输；通过多机协同巡检策略，实现高可靠、低成本的无人机协同飞行，提升了特高压密集输电通道巡检作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及输电通道巡检技术领域，具体涉及一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法。
背景技术
近年来，随着无人机技术的不断进步，无人机的安全性与可靠性逐步提高，加之无人机具有重量轻、尺寸小、费用低、反应快等多项优势，其应用于电网监管的力度也在不断加大。随着社会经济的高速发展，国家对供电可靠性的要求进一步提高，对无人机电力巡检的需求也不断提高。输电线路巡检作业正在从传统的人工巡检向以“无人机自主巡检+通道可视化”为主的立体巡检模式转变。无人机手动飞行作业有效缓解了电网巡视效率低、巡视质量不统一、无法定量判断设备状态、覆盖细节不够等问题。
伴随着无线通信技术、航空遥感测绘技术、GPS导航定位技术及自动控制技术的发展，无人机技术的运用也日臻成熟，无人机应用于输电线路巡检，不受地形地貌限制，尤其适用于险峻山区、多河流地貌下的巡线工作。无人机挂载高清摄像或红外装置可对输电线路本体运行情况进行巡视，地面控制人员可根据地面站回传实况及时发现排除线路缺陷及重大隐患，输电线路巡检质效得以大大提高，节省了大量人力、物力，提高了作业人员工作安全系数。
随着电力巡线无人机的飞速普及和发展，无人机通信服务传统上往往采用视距控制飞行，或者点对点测控方式，利用作用距离在几十公里以内的专用测控站，为无人机提供通信支撑。对于飞行距离在几百乃至上千公里的中长距离无人机测控场景，虽然也可以通过测控站接力或者卫星通信的方式建立连接，但这些连接方式往往会受到响应速度、建设成本等问题的制约。无人机基于4G网络进行电力巡检，采集的巡检照片因为时延问题，往往需要巡检人员在巡检结束后通过SD卡的方式转移到缺陷识别平台进行缺陷识别，巡检数据无法实时分析，巡检过程无法实时管控。
当前，5G技术的发展为实现无人机自主巡检和巡检数据实时回传提供了网络基础。
发明内容
本发明主要是为了解决传统无人机无法进行超视距、大规模、实时巡检的问题，提供了一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，通过5G网络，实现无人机超视距飞行，保证无人机在飞行过程中的遥测数据、飞控指令以及采集到的高清视频等信息能够实时可靠传输；通过多机协同巡检策略，实现高可靠、低成本的无人机协同飞行，提升了特高压密集输电通道巡检作业效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，包括以下步骤：
步骤S1：建立精细化巡检航线库；
步骤S2：无人机起飞前自检；
步骤S3：从航线库中选择多机巡检航线；
步骤S4：开始多机自动协同巡检，并实时传输巡检画面；
步骤S5：完成多机协同巡检任务后，无人机自动飞回起始点并降落。
使用时，首先由具有丰富经验的飞手根据业务需求进行例行巡检，完成精细化巡检航线库的建立；然后在无人机巡检起飞前自我检测当前位置信息、当前续航信息和当前组件装置信息是否正常，当检测到异常时会通过5G模块将信息传输至操作人员的操作终端，当前状态信息正常后，飞手根据巡检杆塔情况为多机协同巡检选择每架无人机需要巡检的航线；设置完所有无人机的航线后，一键起飞即可开始多无人机自动协同巡检，无人机内设5G模块，将拍摄的视频或图片数据通过5G网络传送至无人机云平台，无人机云平台对数据进行存储并分发给已接入的5G网联无人机地面站系统，操作人员通过5G网联无人机地面站系统实时观看无人机画面并远程操控无人机；当无人机完成巡检任务后，无人机将自动飞行回到起始点，完成降落。
5G模块支持移动、联通和电信的5G网络接入，同时向下兼容4G网络，在网络良好的情况下可有效保障无人机飞控指令、遥测数据和高清视频数据的实时传输，进而实现无人机的超视距飞行控制。本发明通过多机协同巡检策略，实现高可靠、低成本的无人机协同飞行，提升了特高压密集输电通道巡检作业效率。
作为优选，步骤S1的具体过程包括以下步骤：
步骤S11：由飞手控制无人机对杆塔进行例行巡检，并将飞行轨迹和航点动作数据通过5G网络实时传回无人机地面站系统；
步骤S12：工作人员根据每个杆塔的高度、角度及周围环境等微调航线，生成巡检航线；
步骤S13：无人机地面站系统生成多个杆塔对应的精细化巡检航线模板；
步骤S14：无人机地面站系统将线路名称、杆塔号、杆塔类型及生成的精细化巡检航线模板保存至航线库中，完成精细化巡检航线库的建立。
首先由具有丰富经验的飞手根据业务需求对杆塔进行例行巡检，巡检过程中，无人机的飞行轨迹和航点动作数据通过5G网络实时传回5G网联无人机地面站系统，系统对其记录后，再由工作人员根据每个杆塔的高度、角度、周围环境等微调此航线生成巡检路径，实现基准航线的复用，然后在系统上生成多个杆塔对应的精细化巡检航线模板，最后系统将本次巡检中线路名称、杆塔号、杆塔类型及生成的精细化巡检航线模板统一保存至航线库中，完成精细化巡检航线库的建立。精细化巡检航线模板的建立原则是以同类型杆塔制作一个基准的航线模板。巡检前航线规划的基本原则是面向大号侧先左后右，先下后上（对侧从上至下），先小号侧后大号侧。航线制定时，每个杆塔的航线中需要规划至少两个安全返航点，安全返航点位于基于多个目标塔的高度而建立的所有杆塔都可以安全返航的安全层中。两个安全返航点原则上为无人机飞到杆塔附近开始巡塔的点和巡塔结束可以返航的点，用于紧急情况下返航使用。巡检过程中安全返航点会随巡检过程中杆塔的变化自动更新。如果遇紧急情况（如电池电量低、极端天气等），5G模块会生成一个安全返航的航线传给无人机，无人机按航线原路退回到离无人机当前位置最近的安全返航点再返航，实现原路返航的安全机制。
作为优选，步骤S11中所述飞行轨迹包括无人机飞行过程中每个航点的经度、纬度和高度。飞手控制无人机对杆塔进行例行巡检，并将飞行轨迹通过5G网络实时传回无人机地面站系统。
作为优选，步骤S11中所述航点动作包括变焦、拍照、录像、停录、控制机头偏航、控制云台俯仰、控制云台偏航以及控制云台横滚。飞手控制无人机对杆塔进行例行巡检，并将航点动作数据通过5G网络实时传回无人机地面站系统。
作为优选，步骤S2中，无人机起飞前自我检测当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置信息、当前续航信息以及当前组件装置是否正常。无人机起飞前需要自我检测当前位置信息、当前续航信息和当前组件装置信息是否正常，当检测到异常时会通过5G网络将信息传输至操作终端。
作为优选，步骤S3中，通过无人机地面站系统，飞手根据杆塔情况为每台无人机选择巡检航线，每台无人机选择一个杆塔的航线或多个杆塔的组合航线。飞手根据杆塔情况为多机协同巡检选择每台无人机需要巡检的航线。每台无人机可以选择一个杆塔的航线，也可以选择多个杆塔的组合航线。飞手根据巡检杆塔情况选择多个杆塔组合后，无人机地面站系统重新生成组合后的航线，系统智能计算出组合后航线的总执行时间以及根据无人机当前电量计算得到无人机的续航时间，组合后航线的总执行时间小于无人机的续航时间，则多个杆塔的组合航线选择成功；否则系统会有预警信息，提示航线有风险。
作为优选，步骤S4中，无人机通过5G网络将巡检画面传送至无人机云平台，所述无人机云平台对数据进行存储并分发给无人机地面站系统。配置完多架无人机的巡检航线后，一键起飞即可开始多架无人机自动协同巡检。多机协同巡检过程中，巡检画面可以实时回传至5G网联无人机地面站系统。无人机巡检过程中，5G模块将拍摄的视频或图片数据通过5G网络传送至无人机云平台，无人机云平台对数据进行存储并分发给已接入的5G网联无人机地面站系统，操作人员可以通过5G网联无人机地面站系统实时观看无人机画面并远程操控无人机。
因此，本发明的优点是：
（1）通过5G网络，实现无人机超视距飞行，保证无人机在飞行过程中的遥测数据、飞控指令以及采集到的高清视频等信息能够实时可靠传输；
（2）通过多机协同巡检策略，实现高可靠、低成本的无人机协同飞行，提升了特高压密集输电通道巡检作业效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1：建立精细化巡检航线库；
步骤S2：无人机起飞前自检；
步骤S3：从航线库中选择多机巡检航线；
步骤S4：开始多机自动协同巡检，并实时传输巡检画面；
步骤S5：完成多机协同巡检任务后，无人机自动飞回起始点并降落。
使用时，首先由具有丰富经验的飞手根据业务需求进行例行巡检，完成精细化巡检航线库的建立；然后在无人机巡检起飞前自我检测当前位置信息、当前续航信息和当前组件装置信息是否正常，当检测到异常时会通过5G模块将信息传输至操作人员的操作终端，当前状态信息正常后，飞手根据巡检杆塔情况为多机协同巡检选择每架无人机需要巡检的航线；设置完所有无人机的航线后，一键起飞即可开始多无人机自动协同巡检，无人机内设5G模块，5G模块支持移动、联通和电信的5G网络接入，同时向下兼容4G网络，将拍摄的视频或图片数据通过5G网络传送至无人机云平台，无人机云平台对数据进行存储并分发给已接入的5G网联无人机地面站系统，操作人员通过5G网联无人机地面站系统实时观看无人机画面并远程操控无人机；当无人机完成巡检任务后，无人机将自动飞行回到起始点，完成降落。
步骤S1的具体过程包括以下步骤：
步骤S11：由飞手控制无人机对杆塔进行例行巡检，并将飞行轨迹和航点动作数据通过5G网络实时传回无人机地面站系统，飞行轨迹包括无人机飞行过程中每个航点的经度、纬度和高度，航点动作包括变焦、拍照、录像、停录、控制机头偏航、控制云台俯仰、控制云台偏航以及控制云台横滚；
步骤S12：工作人员根据每个杆塔的高度、角度及周围环境等微调航线，生成巡检航线；
步骤S13：无人机地面站系统生成多个杆塔对应的精细化巡检航线模板；
步骤S14：无人机地面站系统将线路名称、杆塔号、杆塔类型及生成的精细化巡检航线模板保存至航线库中，完成精细化巡检航线库的建立。
首先由具有丰富经验的飞手根据业务需求对杆塔进行例行巡检，巡检过程中，无人机的飞行轨迹和航点动作数据通过5G网络实时传回5G网联无人机地面站系统，系统对其记录后，再由工作人员根据每个杆塔的高度、角度、周围环境等微调此航线生成巡检路径，实现基准航线的复用，然后在系统上生成多个杆塔对应的精细化巡检航线模板，最后系统将本次巡检中线路名称、杆塔号、杆塔类型及生成的精细化巡检航线模板统一保存至航线库中，完成精细化巡检航线库的建立。精细化巡检航线模板的建立原则是以同类型杆塔制作一个基准的航线模板。巡检前航线规划的基本原则是面向大号侧先左后右，先下后上（对侧从上至下），先小号侧后大号侧。航线制定时，每个杆塔的航线中需要规划至少两个安全返航点，安全返航点位于基于多个目标塔的高度而建立的所有杆塔都可以安全返航的安全层中。两个安全返航点原则上为无人机飞到杆塔附近开始巡塔的点和巡塔结束可以返航的点，用于紧急情况下返航使用。巡检过程中安全返航点会随巡检过程中杆塔的变化自动更新。如果遇紧急情况（如电池电量低、极端天气等），5G模块会生成一个安全返航的航线传给无人机，无人机按航线原路退回到离无人机当前位置最近的安全返航点再返航。
步骤S3中，通过无人机地面站系统，飞手根据杆塔情况为每台无人机选择巡检航线，每台无人机选择一个杆塔的航线或多个杆塔的组合航线。飞手根据杆塔情况为多机协同巡检选择每台无人机需要巡检的航线。每台无人机可以选择一个杆塔的航线，也可以选择多个杆塔的组合航线。飞手根据巡检杆塔情况选择多个杆塔组合后，无人机地面站系统重新生成组合后的航线，系统智能计算出组合后航线的总执行时间以及根据无人机当前电量计算得到无人机的续航时间，组合后航线的总执行时间小于无人机的续航时间，则多个杆塔的组合航线选择成功；否则系统会有预警信息，提示航线有风险。
以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：建立精细化巡检航线库；
步骤S2：无人机起飞前自检；
步骤S3：从航线库中选择多机巡检航线；
步骤S4：开始多机自动协同巡检，并实时传输巡检画面；
步骤S5：完成多机协同巡检任务后，无人机自动飞回起始点并降落。
2.根据权利要求1所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S1的具体过程包括以下步骤：
步骤S11：由飞手控制无人机对杆塔进行例行巡检，并将飞行轨迹和航点动作数据通过5G网络实时传回无人机地面站系统；
步骤S12：工作人员根据每个杆塔的高度、角度及周围环境等微调航线，生成巡检航线；
步骤S13：无人机地面站系统生成多个杆塔对应的精细化巡检航线模板；
步骤S14：无人机地面站系统将线路名称、杆塔号、杆塔类型及生成的精细化巡检航线模板保存至航线库中，完成精细化巡检航线库的建立。
3.根据权利要求2所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S11中所述飞行轨迹包括无人机飞行过程中每个航点的经度、纬度和高度。
4.根据权利要求2所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S11中所述航点动作包括变焦、拍照、录像、停录、控制机头偏航、控制云台俯仰、控制云台偏航以及控制云台横滚。
5.根据权利要求1所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S2中，无人机起飞前自我检测当前状态信息，所述当前状态信息包括当前位置信息、当前续航信息以及当前组件装置是否正常。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S3中，通过无人机地面站系统，飞手根据杆塔情况为每台无人机选择巡检航线，每台无人机选择一个杆塔的航线或多个杆塔的组合航线。
7.根据权利要求1所述的一种基于5G的特高压密集输电通道多机协同巡检方法，其特征在于，步骤S4中，无人机通过5G网络将巡检画面传送至无人机云平台，所述无人机云平台对数据进行存储并分发给无人机地面站系统。
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| CN115145314A (zh) * | 2022-09-01 | 2022-10-04 | 风脉能源（武汉）股份有限公司 | 基于无人机的风机叶片巡检路径规划方法 |
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