CN115562340A - 一种配网线路无人机巡检故障判别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网线路无人机巡检故障判别系统，系统包括移动端、地面主站、数据处理中心及无人机，地面主站与移动端通信连接，用于向移动端发送对应配网线路的故障信息；移动端包括接收模块、接口上传模块及信号发送模块，接收模块用于接收地面主站发送的故障信息，接口上传模块用于将故障信息上传至数据处理中心，信号发送模块与无人机通信连接用于向无人机发送控制指令，控制指令包括巡航路线、重点拍摄点位及拍摄、拍照的操作命令；无人机用于按照控制指令进行飞行巡检并对配网线路进行拍摄以形成图像数据，并将图像数据无线传输至移动端及数据处理中心。本发明具有提高巡检效率的优点。

Description

一种配网线路无人机巡检故障判别系统

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别涉及一种配网线路无人机巡检故障判别系统。

背景技术

目前，我国无人机市场已发展了许多年，从最初的军用领域逐渐扩展到消费领域。目前国内消费无人机市场火热，普通民众对无人机的认可程度和需求度逐渐攀升，过去两年来，无人机企业、融资次数、飞机数量和产品用途都有了明显的增多，甚至出现了指数型增长，监管制度方面也有了进一步地完善。未来五年民用无人机行业将持续保持较快的发展态势，除了军用目的，无人机的民用市场非常广阔，其中包括城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等广泛领域。例如在电力巡检领域，装配有高清数码摄像机和照相机以及GPS定位系统的无人机，可沿电网进行定位自主巡航，实时传送拍摄影像，监控人员可在电脑上同步收看与操控。

目前的无人机巡检通常是通过搭载在无人机的摄像头拍摄巡检路线上的图片及视频然后在返航后对图像进行缺陷识别，但是由于在巡检过程中无法对图像数据进行识别，且由于现场环境情况的不同会导致巡检过程中获取到的大量图像数据存在无法对故障进行判别的情况，可能需要多次进行巡检，或者是长时间悬停拍摄大量的数据再进行识别，这样耗费人力物力且效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其具有提高巡检效率，节约人力的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述系统包括移动端、地面主站、数据处理中心及无人机，

所述地面主站与移动端通信连接，用于向移动端发送对应配网线路的故障信息；

所述移动端包括接收模块、接口上传模块及信号发送模块，所述接收模块用于接收地面主站发送的故障信息，所述接口上传模块用于将故障信息上传至数据处理中心，所述信号发送模块与无人机通信连接用于向无人机发送控制指令，所述控制指令包括巡航路线、重点拍摄点位及拍摄、拍照的操作命令；

所述无人机用于按照控制指令进行飞行巡检并对配网线路进行拍摄以形成图像数据，并将图像数据无线传输至移动端及数据处理中心；

所述数据处理中心包括解析模块和数据处理模块，所述解析模块用于接收故障信息并根据故障信息确定巡查路线及杆塔上的设备，并动态生成巡航路线及重点拍摄点位；所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因后向移动端发送返航信号，所述移动端接收到返航信号后向无人机发送返航指令控制无人机返航。

进一步设置：所述无人机配置有用于获取所述图像数据的图像采集模块和初步比对模块，所述图像数据包括初比对图像和重点图像，所述图像采集模块在所述无人机到达重点拍摄点位后采集配网线路的图像作为初比对图像，所述初比对模块包括比对数据库和初比对分析单元，所述比对数据库内预存有若干故障标准图像，所述故障标准图像为表征各种故障的典型特征图像，所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄。

进一步设置：所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄具体包括：

将初比对图像和故障标准图像依次进行比对得到多个相似值，选取相似值最大且相似值大于等于预设阈值的故障标准图像作为初判断图像，若没有得到初判断图像则判断为比对失败；

若得到初判断图像则输出悬停拍摄指令，所述无人机接收到悬停拍摄指令后悬停与所述重点拍摄点位处并通过所述图像采集模块获取重点图像发送至数据处理中心；若判断为比对失败则生成巡查指令，所述无人机接收到巡查指令后继续沿巡航路线执行飞行巡检。

进一步设置：所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因具体包括如下步骤：

步骤S1，获取重点图像的第一特征值，确定故障数据库，将故障数据库中的图像作为比对图像，获取每幅比对图像的第一特征值；

步骤S2，比较所述重点图像的第一特征值与所述比对图像的第一特征值的相似度，根据相似度和预设的初比对阈值判断比对图像是否与所述重点图像为相似图像，若为相似图像则进入步骤S3，不为相似度图像则进入步骤S7；

步骤S3，将重点图像和比对图像均划分为均匀的图像区域并编号，获取每个图像区域内每个像素的第二特征值；

步骤S4，计算比对所述重点图像和对应的比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值得到每对相同编号的图像区域的像素差值；

步骤S5，选择像素差值最小的一对相同编号的图像区域作为对应的重点图像和比对图像的质心区域，根据每个图像区域与所述质心区域的距离计算得到每对图像区域的加权像素差值；

步骤S6，根据每对图像区域的加权像素差值计算得到重点图像和对应的比对图像的相似分值，根据相似分值和预设的终比对阈值判断重点图像与故障数据库的比对图像是否为相同图像，若未相同图像则输出返航信号至移动端。

进一步设置：步骤S3中所述的第二特征值为像素的RGB值。

进一步设置：所述步骤S4中计算像素差值的计算公式为：

其中，δ_j为每对相同编号的图像区域的像素差值，α_i和b_i为重点图像和比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过设置在无人机上的初比对模块对拍摄到的图像数据进行初步的比对快速筛查掉大量与故障无关的图像数据，经过初比对模块确认为初判断图像的控制无人机继续拍摄重点图像发送回数据处理中心进行再次比对识别进行故障原因的确认，筛查了大量与故障无关的图像数据，能够提高故障确认的效率。

附图说明

图1是实施例的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：

如图1所示，一种配网线路无人机巡检故障判别系统，所述系统包括移动端、地面主站、数据处理中心及无人机，

所述地面主站与移动端通信连接，用于向移动端发送对应配网线路的故障信息；

所述移动端包括接收模块、接口上传模块及信号发送模块，所述接收模块用于接收地面主站发送的故障信息，所述接口上传模块用于将故障信息上传至数据处理中心，所述信号发送模块与无人机通信连接用于向无人机发送控制指令，所述控制指令包括巡航路线、重点拍摄点位及拍摄、拍照的操作命令；

所述无人机用于按照控制指令进行飞行巡检并对配网线路进行拍摄以形成图像数据，并将图像数据无线传输至移动端及数据处理中心；

所述数据处理中心包括解析模块和数据处理模块，所述解析模块用于接收故障信息并根据故障信息确定巡查路线及杆塔上的设备，并动态生成巡航路线及重点拍摄点位；所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因后向移动端发送返航信号，所述移动端接收到返航信号后向无人机发送返航指令控制无人机返航。

所述无人机配置有用于获取所述图像数据的图像采集模块和初步比对模块，所述图像数据包括初比对图像和重点图像，所述图像采集模块在所述无人机到达重点拍摄点位后采集配网线路的图像作为初比对图像，所述初比对模块包括比对数据库和初比对分析单元，所述比对数据库内预存有若干故障标准图像，所述故障标准图像为表征各种故障的典型特征图像，所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄。

所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄具体包括：

将初比对图像和故障标准图像依次进行比对得到多个相似值，选取相似值最大且相似值大于等于预设阈值的故障标准图像作为初判断图像，若没有得到初判断图像则判断为比对失败；

若得到初判断图像则输出悬停拍摄指令，所述无人机接收到悬停拍摄指令后悬停与所述重点拍摄点位处并通过所述图像采集模块获取重点图像发送至数据处理中心；若判断为比对失败则生成巡查指令，所述无人机接收到巡查指令后继续沿巡航路线执行飞行巡检。

所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因具体包括如下步骤：

步骤S1，获取重点图像的第一特征值，确定故障数据库，将故障数据库中的图像作为比对图像，获取每幅比对图像的第一特征值；

步骤S2，比较所述重点图像的第一特征值与所述比对图像的第一特征值的相似度，根据相似度和预设的初比对阈值判断比对图像是否与所述重点图像为相似图像，若为相似图像则进入步骤S3，不为相似度图像则进入步骤S7；

步骤S3，将重点图像和比对图像均划分为均匀的图像区域并编号，获取每个图像区域内每个像素的第二特征值；

步骤S4，计算比对所述重点图像和对应的比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值得到每对相同编号的图像区域的像素差值；

步骤S5，选择像素差值最小的一对相同编号的图像区域作为对应的重点图像和比对图像的质心区域，根据每个图像区域与所述质心区域的距离计算得到每对图像区域的加权像素差值；

步骤S6，根据每对图像区域的加权像素差值计算得到重点图像和对应的比对图像的相似分值，根据相似分值和预设的终比对阈值判断重点图像与故障数据库的比对图像是否为相同图像，若未相同图像则输出返航信号至移动端。

步骤S3中所述的第二特征值为像素的RGB值。

所述步骤S4中计算像素差值的计算公式为：

其中，δ_j为每对相同编号的图像区域的像素差值，α_i和b_i为重点图像和比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值。

通过设置在无人机上的初比对模块对拍摄到的图像数据进行初步的比对快速筛查掉大量与故障无关的图像数据，经过初比对模块确认为初判断图像的控制无人机继续拍摄重点图像发送回数据处理中心进行再次比对识别进行故障原因的确认，筛查了大量与故障无关的图像数据，能够提高故障确认的效率。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述系统包括移动端、地面主站、数据处理中心及无人机，

所述地面主站与移动端通信连接，用于向移动端发送对应配网线路的故障信息；

所述移动端包括接收模块、接口上传模块及信号发送模块，所述接收模块用于接收地面主站发送的故障信息，所述接口上传模块用于将故障信息上传至数据处理中心，所述信号发送模块与无人机通信连接用于向无人机发送控制指令，所述控制指令包括巡航路线、重点拍摄点位及拍摄、拍照的操作命令；

所述无人机用于按照控制指令进行飞行巡检并对配网线路进行拍摄以形成图像数据，并将图像数据无线传输至移动端及数据处理中心；

所述数据处理中心包括解析模块和数据处理模块，所述解析模块用于接收故障信息并根据故障信息确定巡查路线及杆塔上的设备，并动态生成巡航路线及重点拍摄点位；所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因后向移动端发送返航信号，所述移动端接收到返航信号后向无人机发送返航指令控制无人机返航。

2.根据权利要求1所述的一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述无人机配置有用于获取所述图像数据的图像采集模块和初步比对模块，所述图像数据包括初比对图像和重点图像，所述图像采集模块在所述无人机到达重点拍摄点位后采集配网线路的图像作为初比对图像，所述初比对模块包括比对数据库和初比对分析单元，所述比对数据库内预存有若干故障标准图像，所述故障标准图像为表征各种故障的典型特征图像，所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄。

3.根据权利要求2所述的一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述初比对分析单元获取初比对图像后根据故障信息调用比对数据库中对应的故障标准图像与所述初比对图像进行比对，并根据比对结果生成对应的控制指令控制无人机继续巡查或重点拍摄具体包括：

将初比对图像和故障标准图像依次进行比对得到多个相似值，选取相似值最大且相似值大于等于预设阈值的故障标准图像作为初判断图像，若没有得到初判断图像则判断为比对失败；

若得到初判断图像则输出悬停拍摄指令，所述无人机接收到悬停拍摄指令后悬停与所述重点拍摄点位处并通过所述图像采集模块获取重点图像发送至数据处理中心；若判断为比对失败则生成巡查指令，所述无人机接收到巡查指令后继续沿巡航路线执行飞行巡检。

4.根据权利要求3所述的一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述数据处理模块接收图像数据并通过图像数据确定故障原因具体包括如下步骤：

步骤S1，获取重点图像的第一特征值，确定故障数据库，将故障数据库中的图像作为比对图像，获取每幅比对图像的第一特征值；

步骤S2，比较所述重点图像的第一特征值与所述比对图像的第一特征值的相似度，根据相似度和预设的初比对阈值判断比对图像是否与所述重点图像为相似图像，若为相似图像则进入步骤S3，不为相似度图像则进入步骤S7；

步骤S3，将重点图像和比对图像均划分为均匀的图像区域并编号，获取每个图像区域内每个像素的第二特征值；

步骤S4，计算比对所述重点图像和对应的比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值得到每对相同编号的图像区域的像素差值；

步骤S5，选择像素差值最小的一对相同编号的图像区域作为对应的重点图像和比对图像的质心区域，根据每个图像区域与所述质心区域的距离计算得到每对图像区域的加权像素差值；

步骤S6，根据每对图像区域的加权像素差值计算得到重点图像和对应的比对图像的相似分值，根据相似分值和预设的终比对阈值判断重点图像与故障数据库的比对图像是否为相同图像，若未相同图像则输出返航信号至移动端。

5.根据权利要求4所述的一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，步骤S3中所述的第二特征值为像素的RGB值。

6.根据权利要求4所述的一种配网线路无人机巡检故障判别系统，其特征在于，所述步骤S4中计算像素差值的计算公式为：

其中，δ_j为每对相同编号的图像区域的像素差值，α_i和b_i为重点图像和比对图像相同编号的图像区域内每个像素的第二特征值。

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