CN115002410A - 一种基于wifi+mesh网的输电线路无人机图传系统 - Google Patents

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齐妍杰
刘茹
马国瀚
王健
王小龙
丁伟
常达
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Abstract

本发明属于变输电线路检修技术领域，具体涉及一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统。其中无人机图像回传系统、无人机遥控器接收系统、图传装置、无线网桥天线和监控中心，所述无人机图像回传系统用于视频的拍摄、回传以及发送，无人机图像回传系统将拍摄的视频传送到地面的无人机遥控器接收系统；所述无人机遥控器接收系统通过HDMI传输到图传装置；所述图传装置通过网桥天线将视频无线发送到相应的AP点，最后通过WIFI+MESH无线网传输到监控中心。本发明克服了运营商网络资费高、信号差等缺点，解决了某些地区输电线路长、画面传输质量差和无人机回传点多场景下的影像回传问题。

Description

一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统
技术领域
本发明属于变输电线路检修技术领域，具体涉及一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统。
背景技术
当前，城市发展建设正如火如荼进行，部分施工点位于输电线路杆塔城市周边及线路通道下方，外力破坏风险较高，且呈现逐年上升趋势，同时，检修工作也存在着人员老化、数量不足等困难，日常线路巡视工作压力大。为此，以创新实践应用以视频巡视为主、无人机巡视为辅的巡视新模式，将无人机巡视应用到日常巡视工作中。无人机巡视工作中关键一环是现场画面的实时回传和传输质量。虽然现有技术中提出了一些无人机图传系统设计方案，但是都依靠图传设备硬件设计，不能完全满足电网运检的工作要求。
通过分析总结可知，当前电网无人机巡视画面回传依靠两种途径，一是通过电信网络实时回传，缺点是数据流量费用高，如遇山区、无人区网络信号不好，无法回传；二是将数据存储下来，通过U盘导入到电脑，不足之处是无法实时对数据进行预览，数据易丢失。因此，研制一种能实时传输且保证高质量传输质量的无人机巡视影像回传装置意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，以解决现有技术中回传数据流量费用高、无法实时对数据进行预览以及数据易丢失的问题。
为了实现上述目的，发明采用的技术方案如下：
一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，包括无人机图像回传系统、无人机遥控器接收系统、图传装置、无线网桥天线和监控中心，所述无人机图像回传系统用于视频的拍摄、回传以及发送，无人机图像回传系统将拍摄的视频传送到地面的无人机遥控器接收系统；所述无人机遥控器接收系统通过HDMI传输到图传装置；所述图传装置通过网桥天线将视频无线发送到相应的AP点，最后通过WIFI+MESH无线网传输到监控中心。
进一步地，所述无人机图像回传系统包括无人机机载端图传采集模块、发送器、遥控器接收端和地面图传转发装置，无人机机载端图传采集模块将拍摄的视频影像传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的无线信号传送到地面的无人机遥控器接收系统。
进一步地，所述图传装置包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。
优选地，所述图传装置包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+iMAX+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。
进一步地，所述编码器选用MINI HO VIDEO2.4G编码器。
进一步地，所述电源模块选用了输出功率36w、容量9800mah的锂电池，此类电池电压输出精度高(0.01V),体积小，方便安装。
进一步地，所述桥天线选用了体积较小，安装方便，设备兼容性强的2.4G板状天线，最大传输距离8km。
进一步地，所述POE选用千兆供电POE，输出电压9-18V。
且综上所述，由于采用了上述技术方案，发明的有益技术效果是：
一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统可实现现场巡检画面高清远距实时回传，有效提高输电线路无人机巡检工作水平。其中采用WIFI+Imax+M-ESH组网技术，实现了巡视线路网络全覆盖，克服了运营商网络资费高、信号差等缺点，解决了某些地区输电线路长、画面传输质量差和无人机回传点多场景下的影像回传问题。
附图说明
图1为本发明的系统数据流向原理图。
图2为本发明图传装置的设计逻辑框图。
图3为本发明图传装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。
实施例1
本实施例中，一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，包括无人机图像回传系统1、无人机遥控器接收系统2、图传装置3、无线网桥天线4和监控中心5，所述无人机图像回传系统1用于视频的拍摄、回传以及发送，无人机图像回传系统将拍摄的视频传送到地面的无人机遥控器接收系统2；所述无人机遥控器接收系统2通过HDMI传输到图传装置3；所述图传装置3通过网桥天线将视频无线发送到相应的AP点，最后通过WIFI+MESH无线网传输到监控中心5。
所述无人机图像回传系统1包括无人机机载端图传采集模块、发送器、遥控器接收端和地面图传转发装置，无人机机载端图传采集模块将拍摄的视频影像传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的无线信号传送到地面的无人机遥控器接收系统2。
所述图传装置3包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。所述编码器选用MINI HO VIDEO2.4G编码器；该型编码器集成度高，体积较小，输入输出端口多，满足专网2.4G HZ频段使用，适用于移动4G、高清1080P前端采集。所述电源模块选用了锂电池，此类电池电压输出精度高(0.01V),体积小，方便安装，输出功率36w、容量9800mah、体积均满足现场作业条件。所述网桥天线选用了体积较小，安装方便，设备兼容性强的2.4G板状天线，最大传输距离8km。所述POE选用千兆供电POE，输出电压9-18V。
实施例2
本实施例中，一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，包括无人机图像回传系统1、无人机遥控器接收系统2、图传装置3、无线网桥天线4和监控中心5，所述无人机图像回传系统1用于视频的拍摄、回传以及发送，无人机图像回传系统将拍摄的视频传送到地面的无人机遥控器接收系统2；所述无人机遥控器接收系统2通过HDMI传输到图传装置3；所述图传装置3通过网桥天线4将视频无线发送到相应的AP点，最后通过WIFI+MESH无线网传输到监控中心5。
所述无人机图像回传系统1包括无人机机载端图传采集模块、发送器、遥控器接收端和地面图传转发装置，无人机机载端图传采集模块将拍摄的视频影像传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的无线信号传送到地面的无人机遥控器接收系统2。
所述图传装置3包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+iMAX+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。所述编码器选用MINI HO VIDEO2.4G编码器；该型编码器集成度高，体积较小，输入输出端口多，满足专网2.4G HZ频段使用，适用于移动4G、高清1080P前端采集。所述电源模块选用了锂电池，此类电池电压输出精度高(0.01V),体积小，方便安装，输出功率36w、容量9800mah、体积均满足现场作业条件。所述桥天线选用了体积较小，安装方便，设备兼容性强的2.4G板状天线，最大传输距离8km。所述POE选用千兆供电POE，输出电压9-18V。
WIFI+MESH组网技术是在不增加任何有线基础设施的情况下，通过多个无线跳来组网，从而大大延伸无线信号的覆盖范围。网络以“基站+光缆”模式，包括一组成网状分布的无线AP构成，AP均采用点对点或点对多的方式通过中继站互联，从而有效扩大网络覆盖范围。无线MESH网络中，任何无线节点设备都可以发送和接收信号。这种结构的好处在于，如果附近的AP由于流量过大而导致拥堵的话，数据可以自动重新路由到另一个通信量较小的邻近节点进行传输，直到达到最终传输目的。目前建成的WIFI+MESH专网结构网络带宽达到1GB,上下行速率20Mbps。
对不同传输方式进行统计分析，得出相关数据如下表1。
表1多种传输模式技术指标对比
Figure BDA0003665428490000051
Figure BDA0003665428490000061
WIFI+iMAX+MESH可理解为增强型无线网。
单一的WIFI+MESH网络中，多个热点同时连入一个AP节点时会出现热点等待、相互干扰、网路阻塞的问题。而Imax通信技术能有效避免单一WIFI模式下网路等待、通信排队、网络退化和传输延迟等问题，提升数据吞吐量和网络资源利用率，适宜开展大规模、复杂性无线网络建设。
级联拓扑结构下增加了通信路由，在中继过程中消耗了有限带宽，增加了传输延时。设单跳网络的延时为a，点对点宽带B，级联数为N，网络延时为c(单位微秒)，有：
延时量：
C＝a×N (1)
吞吐量：
d＝B×N (2)
级联拓扑优点是拓扑简单，但是其中继节点故障会影响整个网络可靠性，往往采用多个路由器构成的环状拓扑结构。
利用一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统进行现场试验。实验选取多种不同地形，统计了设备稳定性、操作便捷程度、网桥接收信号临界俯仰角等数据。现场试验数据统计如表2所示。
表2不同地形下的实验数据
Figure BDA0003665428490000062
实验结果表明：在不同地形下，因为坡度不同，装置的传输速率大于350KB/S，带宽大于600兆，信号强度低于-90DB、信号延迟时间小于1秒，传输质量良好。
选取16处不同作业现场，统计分析了画面回传延迟时间，结果如表所示。实验结果表明，画面回传的延迟时间平均值为0.58S，低于传统值15S。
实验结果表明，画面回传的延迟时间平均值为0.58S，低于传统值15S。
表3使用研制的高清远距图传后的延迟时间统计
Figure BDA0003665428490000071
以上所述为发明的较佳实施例，并不用以限制发明，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：包括无人机图像回传系统、无人机遥控器接收系统、图传装置、无线网桥天线和监控中心，所述无人机图像回传系统用于视频的拍摄、回传以及发送，无人机图像回传系统将拍摄的视频传送到地面的无人机遥控器接收系统；所述无人机遥控器接收系统通过HDMI传输到图传装置；所述图传装置通过无线网桥天线将视频无线发送到相应的AP点，最后传输到监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述无人机图像回传系统包括无人机机载端图传采集模块、发送器、遥控器接收端和地面图传转发装置，无人机机载端图传采集模块将拍摄的视频影像传输到安装在无人机上的图传信号发送器，然后由图传信号发送器的无线信号传送到地面的无人机遥控器接收系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述图传装置包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。
4.根据权利要求1所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述图传装置包括编码器、POE、网桥天线和供电电源模块，编码器用于将将无人机回传的画面进行编码压缩，转换成网络信号，再通过无线网桥天线连接入WIFI+iMAX+MESH网中的AP节点，传回至监控中心。
5.根据权利要求3-4任意一项所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述编码器选用MINI HO VIDEO2.4G编码器。
6.根据权利要求3-4任意一项所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述电源模块选用了输出功率36w、容量9800mah的锂电池。
7.根据权利要求3-4任意一项所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述桥天线选用兼容性强的2.4G板状天线。
8.根据权利要求3-4任意一项所述的一种基于WIFI+MESH网的输电线路无人机图传系统，其特征在于：所述POE选用千兆供电POE，输出电压9-18V。
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