CN115617080A - 一种变电站无人机巡检系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及巡检无人机技术领域，尤其涉及一种变电站无人机巡检系统及方法，该系统包括：控制平台、巡检无人机和机巢，控制平台包括输入单元、与输入单元连接的信号传输单元以及与信号传输单元连接的数据分析单元；其中，输入单元用于输入变电站的三维模型以及第一路线和第二路线，三维模型为待巡检变电站的等比例三维建模，第一路线为巡检无人机的巡检路线，第二路线为机巢的行进路线，第一路线上具有与第二路线上对应的停靠点，当无人机电量达到设定值时，控制平台发送指令控制巡检无人机和机巢移动至最近的停靠点进行充电。本发明通过上述设置，无需人工进行操控即可实现自动巡检和自动充电，提高了变电站巡检的精准度和便捷性。
Description
技术领域
本发明涉及巡检无人机技术领域，尤其涉及一种变电站无人机巡检系统及方法。
背景技术
随着无人机技术的发展，巡检无人机开始广泛应用于电力系统的巡检任务中，其通过自身携带的摄像头、红外传感器等设备，检查传输线路是否存在异常，然而无人机在巡检时由于巡检时间较长，多存在续航能力差的问题；
现有技术中，为了解决上述问题，如公告号为CN206871367U的中国实用新型专利于2018年01月12日公开的《一种变电站巡检无人机》，其包括无人机和可充电的行走底座，通过可行走的底座为无人机进行充电，进而提高无人机的续航能力；
然而发明人在实施上述方案时发现，上述无人机和行走底座均需要人工进行遥控，在具体进行巡检任务时，对控制人员的要求较高，需要实时观测无人机电量并记住无人机巡检的位置，以便于下次继续进行巡检，在充电结束后，容易造成漏检或者重复巡检的问题。
发明内容
本发明提供了一种变电站无人机巡检系统及方法，以解决提高变电站巡检的精准度和便捷性的技术问题。
根据本发明的第一方面，公开一种变电站无人机巡检系统，其特征在于，包括：
控制平台，所述控制平台包括输入单元、与输入单元连接的信号传输单元以及与所述信号传输单元连接的数据分析单元；
巡检无人机，所述巡检无人机与所述信号传输单元通讯连接，用于接收所述信号传输单元发送的指令进行巡检任务并发送巡检数据至所述信号传输单元，所述数据分析单元根据所述巡检无人机发送的巡检数据进行缺陷分析；
机巢，与所述信号传输单元以及所述巡检无人机通讯连接，用于接收所述信号传输单元发送的指令到达指定地点以实现对所述巡检无人机的充电；
其中，所述输入单元用于输入变电站的三维模型以及第一路线和第二路线，所述三维模型为待巡检变电站的等比例三维建模，所述第一路线为所述巡检无人机的巡检路线，所述第二路线为所述机巢的行进路线，所述第一路线上具有与所述第二路线上对应的停靠点，所述停靠点是所述机巢为所述无人机充电的位置，当所述无人机电量达到设定值时，所述控制平台发送指令控制所述巡检无人机和机巢移动至最近的停靠点进行充电。
在本发明一些实施例中，所述第一路线为依次围绕所述三维模型的三维路线，所述第二路线为设置在地面上的二维路线，所述第一路线的竖直投影与所述第二路线具有交点，所述交点为停靠点所在位置。
在本发明一些实施例中，还包括显示单元，所述显示单元与所述信号分析单元连接，用于显示所述巡检无人机和机巢在所述三维模型中的行进路线以及充电停靠点位置。
在本发明一些实施例中，所述显示单元还用于根据所述数据分析单元的分析结果，对变电站中存在缺陷的部件在所述三维模型中进行显示。
在本发明一些实施例中，所述机巢还与所述巡检无人机通讯连接，用于接收、存储和转发所述巡检无人机的实时巡检数据。
根据本发明的第二方面，公开一种变电站无人机巡检方法，在本发明一些实施例中，应用于如第一方面中任一项所述的变电站无人机巡检系统中，包括以下步骤：
获取变电站的等比三维模型、第一路线和第二路线；
发送巡检指令至巡检无人机和机巢；
接收所述巡检无人机的巡检数据；
分析巡检数据中存在的缺陷并实时检测所述巡检无人机的电量；
当所述巡检无人机的电量达到设定阈值范围内时，发送充电指令至所述巡检无人机和机巢，使得二者在行进路线中最近的停靠点进行充电。
在本发明一些实施例中，在检测到巡检无人机电量达到设定阈值范围内时，检测最接近的停靠点，并发送控制指令使得巡检无人机和机巢到达停靠点所在的竖直参考线上，实现巡检无人机的垂直起落充电，充电结束后，所述巡检无人机原路返回继续巡检，所述机巢按照设定路线行进。
在本发明一些实施例中，在接收所述巡检无人机的巡检数据时，将所述巡检无人机和机巢的行进路径与三维模型进行实时映射并显示。
在本发明一些实施例中，在分析到巡检数据中变电站存在的缺陷时，将缺陷映射至三维模型的部件上并进行显示。
在本发明一些实施例中，所述无人机的巡检数据由所述机巢接收、存储并转发。
本发明提供的变电站无人机巡检系统及方法，可以实现以下技术效果：
本发明通过在输入单元中输入的变电站等比三维模型以及设定的第一路线和第二路线，实现巡检无人机按照第一路线进行变电站的巡检，机巢根据第二路线进行移动实现在停靠点的充电，与现有技术相比，无需人工进行操控即可实现自动巡检和自动充电，提高了变电站巡检的精准度和便捷性。以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本发明。
附图说明
一个或一个以上实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件视为类似的元件，并且其中：
图1为本发明实施例中变电站无人机巡检系统的原理示意图；
图2为本发明实施例中变电站无人机与机巢配合巡检示意图；
图3为本发明实施例中变电站无人机巡检方法的步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本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本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，本发明公开一种变电站无人机巡检系统，包括控制平台1、巡检无人机2和机巢3，其中：
控制平台1包括输入单元、与输入单元连接的信号传输单元以及与信号传输单元连接的数据分析单元；在本发明实施例中，信号输入单元用于输入变电站的三维模型以及第一路线21和第二路线22，如图2中所示，三维模型为待巡检变电站的等比例三维建模，第一路线21为巡检无人机2的巡检路线，第二路线22为机巢3的行进路线，在具体进行输入时，在本发明一些实施例中，建模具有多种方式，例如可以通过人工利用三维制图软件进行绘制，或者采用激光扫描的方式建立变电站三维模型；而第一路线21和第二路线22为在建立好三维模型之后，在三维模型上进行输入立体的第一路线21和设置在地面上的第二路线22；在本发明实施例中，
信号传输单元用于控制平台1与巡检无人机2以及机巢3之间的通讯连接，用于控制信号以及数据信号的传输，从而便于通过控制平台1实现对巡检无人机2以及机巢3的控制以及信号传输；
巡检无人机2与信号传输单元通讯连接，用于接收信号传输单元发送的指令进行巡检任务并发送巡检数据至信号传输单元，数据分析单元根据巡检无人机2发送的巡检数据进行缺陷分析；在具体进行巡检时，巡检无人机2通过相机或者通过红外摄像机进行图片的拍摄，也可以相机和红外摄像机同步进行拍摄，将拍摄的信息发送给信号传输单元，信号传输单元再将这些信息发送至数据分析单元，数据分析单元利用视觉识别算法进行缺陷的自动识别；具体可以是通过深度学习的方式对算法模型进行训练，然后再对传输的照片信息进行识别；
机巢3与信号传输单元以及巡检无人机2通讯连接，用于接收信号传输单元发送的指令到达指定地点以实现对巡检无人机2的充电；如图2中所示，在第一路线21上具有与第二路线22上对应的停靠点23，停靠点23是机巢3为无人机充电的位置，当无人机电量达到设定值时，控制平台1发送指令控制巡检无人机2和机巢3移动至最近的停靠点23进行充电。
在上述实施例中，通过在控制平台1输入变电站的三维模型并设定好第一路线21和第二路线22后，控制巡检无人机2按照第一路线21进行巡检作业，并实时发送拍摄的信息以及电量信息至控制平台1，控制平台1进行检测，当电量到达设定值时，发送充电指令，检测靠近巡检无人机2的最近的停靠点23，实现无人机在该停靠点23处降落在机巢3上进行无线充电任务；这里需要指出的是，在本发明实施例中，设定的电量值为安全值，应大于最小电量，以保证巡检无人机2能够飞行并降落在停靠点23进行充电。
在上述实施例中，通过在输入单元中输入的变电站等比三维模型以及设定的第一路线21和第二路线22，实现巡检无人机2按照第一路线21进行变电站的巡检，机巢3根据第二路线22进行移动实现在停靠点23的充电，与现有技术相比，无需人工进行操控即可实现自动巡检和自动充电，提高了变电站巡检的精准度和便捷性。
在本发明实施例中，如图2中所示，第一路线21的竖直投影与第二路线22具有交点，交点为停靠点23所在位置，在具体进行设定第一路线21和第二路线22时，要保证第二路线22和第一路线21的地面上的投影具有交汇点，通过这种设置，使得无人机的充电行进路线更加简约，提高了巡检的效率。
在本发明实施例中，为了便于可视化展示，如图1中所示，控制平台1上还包括显示单元，显示单元与信号分析单元连接，用于显示巡检无人机2和机巢3在三维模型中的行进路线以及充电停靠点23位置。在本发明实施例中，通过将三维模型以及巡检无人机2和机巢3在三维模型内的实时位置进行显示的方式，使得工作人员可以仅通过控制平台1即可对巡检无人机2的状态和位置进行确定，便于实时掌握巡检的进度。
此外，为了更好的对巡检结果进行报告，在本发明实施例中，显示单元还用于根据数据分析单元的分析结果，对变电站中存在缺陷的部件在三维模型中进行显示。例如在进行具体巡检时，巡检的目标包括变压器、电压互感器、避雷器、GIS进线端等等，当数据分析单元检测到具有存在缺陷的设备时，即在三维模型中将对应的模块进行突出显示，例如显示为红色闪烁，从而使得工作人员可以清晰地看到模块对应的位置以及相应的缺陷；此外，为了提高检测的可靠性，本发明实施例中，输入单元还会对各设备的生产日期、使用年限进行录入，同时还会接入当地的天气系统，对于使用年限较久的部件，会在巡检中增加巡检次数；对于天气较为炎热的时节，可增加巡检次数，当发生恶劣天气时，可以减少巡检次数或者在巡检时及时停止，以防止巡检无人机2和机巢3受到损坏。
在本发明实施例中，为了提高通讯的可靠性，机巢3还与巡检无人机2通讯连接，用于接收、存储和转发巡检无人机2的实时巡检数据。这样，在具体进行巡检时，由于机巢3与巡检无人机2之间的距离较为接近，巡检无人机2将巡检的数据发送至机巢3内，机巢3再暂存、转发至控制平台1的输入单元中，可以减轻巡检无人机2的负担，提高数据传输的可靠性。
根据本发明的另一方面，还提供了一种变电站无人机巡检方法，应用于上述变电站无人机巡检系统中，本领域技术人员可以参照上文进行理解，如图3中所示，包括以下步骤：
S10：获取变电站的等比三维模型、第一路线21和第二路线22；
S20：发送巡检指令至巡检无人机2和机巢3；
S30：接收巡检无人机2的巡检数据；
S40：分析巡检数据中存在的缺陷并实时检测巡检无人机2的电量；
S50：当巡检无人机2的电量达到设定阈值范围内时，发送充电指令至巡检无人机2和机巢3，使得二者在行进路线中最近的停靠点23进行充电。通过上述设置，使得机巢3在第二路线22上进行缓慢移动，配合巡检无人机2在第一路线21上的巡检，当系统监测到无人机的电量达到设置的阈值范围内时，这里需要指出的是阈值范围可以是一个电量范围，也可以是一个具体电量值。
在本发明实施例中，在检测到巡检无人机2电量达到设定阈值范围内时，检测最接近的停靠点23，并发送控制指令使得巡检无人机2和机巢3到达停靠点23所在的竖直参考线上，实现巡检无人机2的垂直起落充电，充电结束后，巡检无人机2原路返回继续巡检，机巢3按照设定路线行进。通过这种方式的设置，使得巡检无人机2可以实现全路线不间断巡检，进而保证了巡检的可靠性。
在本发明实施例中，在接收巡检无人机2的巡检数据时，将巡检无人机2和机巢3的行进路径与三维模型进行实时映射并显示。同时，在分析到巡检数据中变电站存在的缺陷时，将缺陷映射至三维模型的部件上并进行显示。通过这种方式的设置，实现了现实检测与模型演示的同步进行，并且通过将缺陷设备在三维模型上进行显示的方式，使得巡检人员更加直观的了解变电站的设备状况，提高了检测的便捷性。
在本发明实施例中，巡检无人机2的巡检数据由机巢3接收、存储并转发。通过上述方式的设置，利用机巢3与巡检无人机2之间距离较近，信号稳定，并且机巢3上可以放置较大存储量的存储器，从而将机巢3作为巡检无人机2的信号中转站，提高了信号传输的稳定性和可靠性，机巢3同时作为充电桩和信号转发器，在电能和数据上均为巡检无人机2提供支持，提高了机巢3的利用率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变电站无人机巡检系统，其特征在于，包括：
控制平台，所述控制平台包括输入单元、与输入单元连接的信号传输单元以及与所述信号传输单元连接的数据分析单元；
巡检无人机，所述巡检无人机与所述信号传输单元通讯连接，用于接收所述信号传输单元发送的指令进行巡检任务并发送巡检数据至所述信号传输单元，所述数据分析单元根据所述巡检无人机发送的巡检数据进行缺陷分析；
机巢，与所述信号传输单元以及所述巡检无人机通讯连接，用于接收所述信号传输单元发送的指令到达指定地点以实现对所述巡检无人机的充电；
其中，所述输入单元用于输入变电站的三维模型以及第一路线和第二路线，所述三维模型为待巡检变电站的等比例三维建模，所述第一路线为所述巡检无人机的巡检路线，所述第二路线为所述机巢的行进路线，所述第一路线上具有与所述第二路线上对应的停靠点，所述停靠点是所述机巢为所述无人机充电的位置，当所述无人机电量达到设定值时，所述控制平台发送指令控制所述巡检无人机和机巢移动至最近的停靠点进行充电。
2.根据权利要求1所述的变电站无人机巡检系统，其特征在于，所述第一路线为依次围绕所述三维模型的三维路线，所述第二路线为设置在地面上的二维路线，所述第一路线的竖直投影与所述第二路线具有交点，所述交点为停靠点所在位置。
3.根据权利要求1所述的变电站无人机巡检系统，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元与信号分析单元连接，用于显示所述巡检无人机和机巢在所述三维模型中的行进路线以及充电停靠点位置。
4.根据权利要求3所述的变电站无人机巡检系统，其特征在于，所述显示单元还用于根据所述数据分析单元的分析结果，对变电站中存在缺陷的部件在所述三维模型中进行显示。
5.根据权利要求1所述的变电站无人机巡检系统，其特征在于，所述机巢还与所述巡检无人机通讯连接，用于接收、存储和转发所述巡检无人机的实时巡检数据。
6.一种变电站无人机巡检方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5中任一项所述的变电站无人机巡检系统中，包括以下步骤：
获取变电站的等比三维模型、第一路线和第二路线；
发送巡检指令至巡检无人机和机巢；
接收所述巡检无人机的巡检数据；
分析巡检数据中存在的缺陷并实时检测所述巡检无人机的电量；
当所述巡检无人机的电量达到设定阈值范围内时，发送充电指令至所述巡检无人机和机巢，使得二者在行进路线中最近的停靠点进行充电。
7.根据权利要求6所述的变电站无人机巡检方法，其特征在于，在检测到巡检无人机电量达到设定阈值范围内时，检测最接近的停靠点，并发送控制指令使得巡检无人机和机巢到达停靠点所在的竖直参考线上，实现巡检无人机的垂直起落充电，充电结束后，所述巡检无人机原路返回继续巡检，所述机巢按照设定路线行进。
8.根据权利要求6所述的变电站无人机巡检方法，其特征在于，在接收所述巡检无人机的巡检数据时，将所述巡检无人机和机巢的行进路径与三维模型进行实时映射并显示。
9.根据权利要求6所述的变电站无人机巡检方法，其特征在于，在分析到巡检数据中变电站存在的缺陷时，将缺陷映射至三维模型的部件上并进行显示。
10.根据权利要求6所述的变电站无人机巡检方法，其特征在于，所述巡检无人机的巡检数据由所述机巢接收、存储并转发。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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