CN115686056A - 一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，包括多旋翼无人机模块和装载在所述多旋翼无人机模块上的相机图像处理模块；所述相机图像处理模块包括双目深度相机、光学相机和检测配电网络电缆识别模块，所述双目深度相机和所述光学相机分别与所述检测配电网络电缆识别模块电性连接，本系统控制多旋翼无人机自动沿着配电线的方向飞行，实现自动生成实时飞行航线，有效提高针对配电网络的无人机巡检的效率和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机自动化巡检技术领域，具体涉及一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统及方法。
背景技术
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成，配电网在电力网中起重要分配电能作用。
配电网络的主要特征是：1)配电网络分布范围广，从中心变电站到各二级变电站，从变电站到电力用户；2)配电线路的路径复杂，由于配电网络电压一般比较低，架空线路的高度比较低，途径的范围复杂；3)需要定期检查的地方与输电线路不同，配电网的检测主要以杆塔顶部、配电线为主；4)由于配电网络的分布范围广、线路长、经过的区域主要以城郊、农村为主，目前巡检主要还是以人工巡检为主。随着无人机在输电网络上的巡检技术的逐步成熟，无人机将从对输电网络的巡检，拓展到对配电网络的巡检。由于配电网络上的线路复杂，目前的无人机巡检主要以人工飞行为主，无法实现飞行航线的自动生成。
发明内容
本发明主要是为了解决现有的无人机巡检配电网络无法实现飞行航线自动生成的问题，提供了一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，包括多旋翼无人机模块和装载在所述多旋翼无人机模块上的相机图像处理模块；所述相机图像处理模块包括双目深度相机、光学相机和检测配电网络电缆识别模块，所述双目深度相机和所述光学相机分别与所述检测配电网络电缆识别模块电性连接，本系统控制多旋翼无人机自动沿着配电线的方向飞行，实现自动生成实时飞行航线，有效提高针对配电网络的无人机巡检的效率和准确性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，包括多旋翼无人机模块和装载在所述多旋翼无人机模块上的相机图像处理模块；所述相机图像处理模块包括双目深度相机、光学相机和检测配电网络电缆识别模块，所述双目深度相机和所述光学相机分别与所述检测配电网络电缆识别模块电性连接。本发明提供了一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，包括多旋翼无人机模块和相机图像处理模块，相机图像处理模块包括视觉处理双目深度相机、光学相机，以及检测配电网络电缆识别模块，双目深度相机用于识别配电线并测量无人机与配电线之间的距离、无人机飞行方向与配电线方向的夹角；光学相机用于对配电线、杆塔等配电设备的故障进行拍摄并识别；检测配电网络电缆识别模块用于根据双目深度相机拍摄的图像识别出配电线，并通过深度信息获得无人机需要调整的俯角信息；根据无人机飞行方向与配电线方向的夹角计算出无人机的方位角信息。本系统保证无人机沿着配电线的方向自动飞行，实现自动生成飞行航线，有效提高针对配电网络的无人机巡检的效率和准确性。
作为优选，所述多旋翼无人机模块用于搭载所述相机图像处理模块并对配电线进行识别和检测。
作为优选，所述双目深度相机用于识别配电线并测量无人机与配电线之间的距离、无人机飞行方向与配电线方向的夹角。
作为优选，所述光学相机用于对配电设备的故障进行拍摄。
作为优选，所述检测配电网络电缆识别模块用于根据双目深度相机拍摄的图像识别出配电线，并通过深度信息获得无人机需要调整的俯角信息；根据无人机飞行方向与配电线方向的夹角计算出无人机的方位角信息。
作为优选，所述多旋翼无人机为四旋翼无人机或者六旋翼无人机。
作为优选，所述配电设备包括配电线和杆塔。
一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法，适用于上述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，包括以下步骤：
步骤S1：在无人机上搭载双目深度相机和光学相机，进行配电线巡检；
步骤S2：手动控制或者按照位置控制无人机飞行到配电线上方；
步骤S3：利用双目深度相机进行拍摄获得图像，从所述图像中识别出配电线；
步骤S4：通过深度信息计算出配电线在图像上的方向和俯仰角度；
步骤S5：控制无人机的俯仰角度和方向位角；
步骤S6：利用光学相机对配电线进行拍摄和故障识别。
本发明提供了一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法，首先在无人机上搭载双目深度相机和光学相机；然后手动控制或者按照位置控制无人机飞行到配电线上方，无人机与配电线之间保持一定的安全高度；在飞行过程中使用双目深度相机对配电线进行拍摄，利用传统的目标检测方法识别出图像中的配电线，计算出配电线在图像上的方向和俯仰角度；根据配电线在图像上的方向和俯仰角度，控制无人机的航向和俯仰角，使得无人机飞行方向与配电线方向的夹角和俯仰角度趋向于0；使用光学相机不断拍摄，进而对配电线进行故障识别。本方法保证无人机自动沿着配电线的方向飞行，实现自动生成飞行航线，有效提高针对配电网络的无人机巡检的效率和准确性。
作为优选，步骤S5中，控制无人机的俯仰角度和方向位角，使得配电线在图像中的方位偏差和俯仰偏差为0，其中横滚角为0度。根据无人机与配电线之间的方位夹角α和俯仰角度β，控制无人机的航向和俯仰角，使得α和β趋向于0，保证多旋翼无人机可以沿着配电线进行飞行，保证光学相机在对配电线故障拍摄过程中，配电线在光学相机的视场角内。
因此，本发明的优点是：通过在多旋翼无人机上搭载相机图像处理模块，实现自动生成实时飞行航线，保证无人机沿着配电线的方向自动飞行，有效提高针对配电网络的无人机巡检的效率和准确性。
附图说明
图1是本发明实施例中一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统的结构示意图。
图2是本发明实施例中一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法的流程图。
图3是本发明实施例中双目深度相机观测到的图像示意图。
图4是本发明实施例中双目深度相机观测到的图像(深度/高度方向)示意图。
图5是本发明实施例中无人机经过杆塔时的图像示意图A。
图6是本发明实施例中无人机经过杆塔时的图像示意图B。
图7是本发明实施例中无人机经过杆塔时的图像示意图C。
1、多旋翼无人机模块2、相机图像处理模块3、双目深度相机4、光学相机5、检测配电网络电缆识别模块6、配电线7、杆塔瓷瓶。
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。
实施例一：
一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，如图1所示，包括多旋翼无人机模块1和装载在多旋翼无人机模块1上的相机图像处理模块2；相机图像处理模块2包括双目深度相机3、光学相机4和检测配电网络电缆识别模块5，双目深度相机3和光学相机4分别与检测配电网络电缆识别模块5电性连接。双目深度相机3负责测量距离，在巡检过程中检测无人机与配电线的高度距离，保证无人机能够依照相对高度飞行，同时检测无人机飞行方向与配电线方向之间的夹角。光学相机4负责不断对配电线的故障进行拍照和检测。检测配电网络电缆识别模块5负责从配电线路上无人机观测到的图像中得到H1、H2两个深度距离，对深度信息进行数值运算和几何代数运算，获得无人机需要调整的俯角信息；并根据无人机飞行方向与配电线方向的夹角计算出无人机的方位角信息。如图3所示，虚线代表的是机头方向(无人机飞行航向)，实线代表的是配电线方向，为保证配电线跟机头一个方向，使实线与虚线之间夹角越小越好，不断测量高度得到深度并进行调整。
实施例二：
一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法，适用于上述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，如图2所示，包括以下步骤：
S1：在无人机上搭载双目深度相机和光学相机，进行配电线巡检；
S2：手动控制或者按照位置控制无人机飞行到配电线路上方；
无人机与配电线之间保持一定的安全高度(根据双目相机和光学相机的焦距不同，保证配电线在视场中清晰可见，同时高度满足安全高度)，无人机的方位角度与配电线平行，无人机的俯仰角度和横滚角为0；
S3：使用双目深度相机进行拍摄，在图像中识别出配电线；
在飞行过程中利用双目深度相机对配电线进行拍摄，利用传统的目标检测方法识别出图像的中的配电线；如图3所示，为双目深度相机拍摄的配电线图像示意图，AB为无人机的飞行方向，L1L2为图像中识别的配电线方向；
S4：计算出配电线在图像上的方向和俯仰角度；
在图3中，计算出AB与L1L2之间的夹角为α；通过双目深度相机深度信息获得L1点的深度为H1，L2点的深度为H2，如图4所示；根据深度H1、H2得到配电线的倾斜方向的角度(俯仰角度)
S5：控制无人机的俯仰角度和方向位角，使得配电线在图像中的方位偏差和俯仰偏差为0，其中横滚角为0度；
根据无人机与配电线之间的方位夹角α和俯仰角度β，控制无人机的航向和俯仰角，使得α和β趋向于0，保证多旋翼无人机沿着配电线进行飞行，保证光学相机在对配电线故障拍摄过程中配电线在光学相机的视场角内；
S6：利用光学相机对配电线进行拍摄和故障识别。
实施例三：
对于跨域杆塔的处理方法：对于多旋翼无人机在飞行过程中遇到跨越杆塔的情况，需要改变飞行航线。图5、6、7分别为不同时刻无人机经过杆塔时的图像，如图5所示，在起飞后，经过配电网络的电线杆杆塔时，在图像的最上方会检测到局部的杆塔瓷瓶7，无人机继续按照S3和S4中计算出的无人机与配电线之间的方位夹角α和俯仰角度β，沿着配电线6方向继续往前飞行；当继续飞行后，如图6所示，杆塔瓷瓶7完全出现在图像中，存在上下两条配电线6，此时无人机应该沿着下面的配电线6进行飞行，改变飞行方向，绕过杆塔；无人机继续飞行，如图7所示，杆塔瓷瓶7从双目相机的视场(图像)中逐步消失，无人机沿着新的配电线6方向继续飞行。
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 (9)
1.一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，包括多旋翼无人机模块和装载在所述多旋翼无人机模块上的相机图像处理模块；所述相机图像处理模块包括双目深度相机、光学相机和检测配电网络电缆识别模块，所述双目深度相机和所述光学相机分别与所述检测配电网络电缆识别模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述多旋翼无人机模块用于搭载所述相机图像处理模块并对配电线进行识别和检测。
3.根据权利要求1所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述双目深度相机用于识别配电线并测量无人机与配电线之间的距离、无人机飞行方向与配电线方向的夹角。
4.根据权利要求1所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述光学相机用于对配电设备的故障进行拍摄。
5.根据权利要求1所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述检测配电网络电缆识别模块用于根据双目深度相机拍摄的图像识别出配电线，并通过深度信息获得无人机需要调整的俯角信息；根据无人机飞行方向与配电线方向的夹角计算出无人机的方位角信息。
6.根据权利要求1或2所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述多旋翼无人机为四旋翼无人机或者六旋翼无人机。
7.根据权利要求4所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，所述配电设备包括配电线和杆塔。
8.一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法，适用于如权利要求1-7任一项所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在无人机上搭载双目深度相机和光学相机，进行配电线巡检；
步骤S2：手动控制或者按照位置控制无人机飞行到配电线上方；
步骤S3：利用双目深度相机进行拍摄获得图像，从所述图像中识别出配电线；
步骤S4：通过深度信息计算出配电线在图像上的方向和俯仰角度；
步骤S5：控制无人机的俯仰角度和方向位角；
步骤S6：利用光学相机对配电线进行拍摄和故障识别。
9.根据权利要求8所述的一种针对配电网络的无人机飞行航线实时生成方法，其特征在于，步骤S5中，控制无人机的俯仰角度和方向位角，使得配电线在图像中的方位偏差和俯仰偏差为0，其中横滚角为0度。
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| CN117498225A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-02 | 山东黄金电力有限公司 | 一种无人机智能电力线路巡检系统 |
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