CN116639280A - 基于无人机的风电场智能巡检系统和无人机 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种基于无人机的风电场智能巡检系统和无人机。包括无人机、数据库、服务器、定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块和处理器，采集模块用于采集风电场各个检测点位的图像数据；定位模块用于对无人机的位置进行定位，以配合采集模块对风电场图像数据进行采集；姿势调整模块用于对无人机的飞行姿势进行调整；连接模块用于对无人机进行位置引导，以引导无人机对风电场中的各个风电塔进行巡检；其中，连接模块设置在各个风电塔上，并对进入识别范围中的无人机进行配对和连接；本发明通过定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块与服务器的连接，实现检测点位和巡检路线的调用，使得巡检的效率更高、精度更准确。

Description

基于无人机的风电场智能巡检系统和无人机
技术领域
本公开涉及无人机巡检设备领域，具体地，涉及一种基于无人机的风电场智能巡检系统和无人机。
背景技术
随着我国风电技术的不断突破，风力发电越来越受到重视，风电场的规模也在逐渐扩大。如果机组故障停机将导致发电量减少，并产生高额的维修费用，因此需要对风电机组进行定期巡检。传统对风机叶片的检查多采用人工巡检的方式，如利用望远镜观察和工作人员高空检测，其具有以下缺点：(1)多数风电场分布广阔，地形复杂，从而对传统的人工巡检带来了较大的困难；(2)风电场巡检任务重，传统的人工检测效率低，时间成本高，停机损失大；(3)巡检人员高空作业，安全风险大。
发明内容
本公开的目的是提供一种设备，该设备旨在解决上述人工对风电机组进行巡检的技术问题。
为了实现上述目的，本公开提供一种基于无人机的风电场智能巡检系统，包括无人机、数据库和服务器，所述系统还包括定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块和处理器，所述定位模块、所述姿势调整模块和所述采集模块均设置在所述无人机上；所述处理器分别与所述定位模块、所述姿势调整模块、所述采集模块、所述连接模块、所述服务器和所述数据库控制连接；所述服务器分别与所述定位模块、所述姿势调整模块、所述采集模块、所述连接模块连接；
其中，所述采集模块用于采集各个检测点位的图像数据，所述检测点位为风电场中的各个风电塔；
所述定位模块用于对所述无人机的位置进行定位，以配合所述采集模块对所述图像数据进行采集；
所述姿势调整模块用于对所述无人机的飞行姿势进行调整；
所述连接模块设置在各个所述风电塔上，用于对进入识别范围中的无人机进行配对和连接，并所述无人机进行位置引导，以使所述无人机对所述检测点位进行巡检；所述连接模块包括连接单元和引导单元，所述连接单元用于与所述无人机进行连接，以生成所述无人机的巡检路径；所述引导单元用于根据所述巡检路径，引导所述无人机到达所述检测点位；
其中，所述连接单元包括识别构件、身份验证终端和配对器，所述识别构件用于对进入识别范围中的无人机进行识别；所述身份验证终端用于对进入识别范围中的所述无人机进行身份核验，得到核验结果；所述配对器用于根据所述核验结果，向所述无人机发送配对码，以使所述无人机与所述配对器建立绑定关系；
通过如下关系式，计算所述配对码：
其中，Checkm(v)为无人机m的配对码中第v个字符对应的值；λ为随机数，取值与无人机m和身份验证终端的连接次数有关；Rj为执行任务权重；n为执行任务项目总数；j为当前执行任务项目的序号；D为无人机m飞行权限的等级；Fm(u)为无人机m前一次的配对码中第u个字符对应的值；r(z)为无人机m的识别码ID中第z位字符对应的值。
可选地，所述无人机包括微控制器，所述姿势调整模块与所述微控制器连接；所述姿势调整模块包括调整单元和检测单元；所述调整单元用于对所述无人机进行姿势调整；所述检测单元用于对所述风电场的风力进行检测；
其中，所述检测单元包括检测腔、风向检测构件和风力测量构件，所述风向检测构件和所述风力测量构件设置于所述检测腔中；所述风向检测构件用于对所述检测点位的风向进行检测；所述风力测量构件用于对所述检测点位的风力进行检测；
所述风向检测构件包括测风标、连接杆、感应盘和位置感应件，所述感应盘与所述检测腔的上顶壁铰接，并且所述连接杆与所述感应盘同轴设置；所述感应盘上设有若干个方向标记件，各个所述方向标记件沿所述感应盘的端面分布；所述测风标与所述连接杆嵌套；所述位置感应件设置在所述测风标上，并对所述感应盘上的各个方向标记件进行位置测定。
可选地，所述引导单元包括感应雷达、引导杆、抬升构件和转动构件；所述感应雷达用于对所述无人机的位置进行感应，且所述抬升构件设置在所述引导杆的一端端部，所述引导杆的另一端与所述转动构件铰接；所述抬升构件用于对所述引导杆的俯仰高度进行调节，以实现对不同所述检测点位的引导；
其中，所述抬升构件包括抬升杆、高度检测件和抬升驱动机构，所述抬升杆的一端与所述引导杆的杆壁铰接，另一端与所述转动构件铰接，所述抬升驱动机构与所述抬升杆驱动连接，以调整所述抬升杆的伸出长度；所述高度检测件设置在所述抬升杆上，用于检测所述抬升杆的抬升高度。
可选地，所述定位模块包括定位单元和交互单元，所述定位单元用于对所述无人机的位置进行定位；所述交互单元基于所述定位单元的位置，对所述无人机的定位数据和所述风电场的位置数据进行交互，以实现对所述检测点位的定位；
其中，所述定位单元包括定位探头和传输器，所述定位探头用于对所述无人机的当前位置进行定位；所述传输器用于将所述定位探头的定位数据发送至所述交互单元中进行交互或对比。
可选地，所述采集模块包括采集单元和存储单元，所述采集单元用于对所述检测点位进行图像数据的采集，得到采集数据；所述存储单元用于存储所述采集数据；
其中，所述采集单元包括采集探头和转向构件，所述采集探头用于采集图像数据；所述采集探头设置在所述转向构件上；所述转向构件用于对所述采集探头的采集角度检测调整。
可选地，所述转向构件包括转向杆、固定座、转向检测件和转向驱动机构，所述固定座的上端面与所述无人机的机身的下端面可拆卸连接；所述转向杆的一端与所述转向驱动机构驱动连接形成转动部，所述转动部与所述固定座连接；所述转向杆的另一端与所述采集探头的外壁连接；所述转向检测件设置在所述转向杆上，并对所述转向杆的转动角度进行检测。
可选地，所述定位模块确定所述无人机的位置数据后，所述无人机向所述交互单元发出交互请求指令；所述交互单元响应所述交互请求指令，以确定所述检测点位的物理位置；其中，所述物理位置通过所述定位探头的GPS定位数据和所述引导单元的感应雷达共同确定。
可选地，所述风力测量构件包括测风板、通风孔、转速检测件、一组立杆，所述通风孔供风通行，以检测实际环境的风力；所述立杆对称设置在所述测风板的两侧，所述立杆的一端与所述测风板的端面连接且同轴设置，所述立杆的另一端与所述转速检测件连接形成检测部；所述检测部设置在所述通风孔中，以检测经过所述通风孔的风力大小。
此外，为实现上述目的，本公开还提供一种无人机，应用于本公开提供的上述基于无人机的风电场智能巡检系统，包括：所述无人机包括机身、落地架、电池腔、以及若干个飞行单元；所述电池腔设置在所述机身的下端面；其中，所述机身的下端面设有所述落地架，所述落地架与所述电池腔同向设置；
各个所述飞行单元设置在所述机身的周侧，用于提供飞行的升力。
可选地，所述无人机还包括电池，所述电池与所述电池腔可拆卸卡接。
通过上述技术方案，本公开能够取得如下技术效果：
1.通过定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块与服务器的连接，以实现检测点位和巡检路线的调用，使得巡检的效率和精度能更准确、可靠；
2.通过定位模块和采集模块的相互配合，当无人机运动到设定的检测点位后，处理器控制采集模块对风电场的检测点位进行图像数据的采集；
3.通过姿势调整模块调整无人机的飞行姿势；
4.通过采用姿势调整模块和连接模块相互配合，使得无人机在巡检的过程中能够基于设定的检测点位进行巡检，以提升检测点位的巡检精准程度；
5.通过授予新的配对码，有效的防止因同一个无人机执行不同的巡检任务引起的错漏，确保巡检的质量和巡检的安全性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1为本发明的系统示意图；
图2为本发明的无人机与充电平台的结构示意图；
图3为本发明的无人机的结构示意图；
图4为本发明的托举构件的结构示意图；
图5为本发明的无人机与调整单元的结构示意图；
图6为本发明的风向检测构件和风力测量构件的结构示意图；
图7为本发明的感应盘与方向标记件的俯视示意图；
图8为本发明的电池与限位构件的结构示意图；
图9为本发明的引导单元的结构示意图；
图10为本发明的无人机巡检风电塔的场景示意图。
附图标记说明
1、无人机；2、转向构件；3、采集探头；4、飞行单元；5、落地架；6、充电平台；7、锁定单元；8、锁定腔；9、第一充电腔；10、第一容纳腔；11、移动杆；12、吸附嘴；13、托举构件；14、电池；15、锁定凹槽；16、升降台；17、感应件；18、升降杆；19、螺旋桨；20、电机；21、调整杆；22、调整座；23、检测单元；24、检测腔；25、测风标；26、感应盘；27、测风板；28、转速检测件；29、限位槽；30、限位杆；31、限位驱动机构；32、接触点；33、方向标记件；34、支撑平台；35、转动座；36、引导杆；37、抬升杆；38、抬升驱动机构；39、感应雷达；40、存储腔。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
实施例一。
根据图1-图10所示，本实施例提供一种基于无人机的风电场智能巡检系统，包括无人机1、数据库、服务器、定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块和处理器。
处理器分别与定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块、服务器和数据库控制连接，并基于处理器分别对定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块、服务器和数据库进行集中的控制，以实现对巡检路线、检测点位和障碍的共享和交互。
服务器分别与定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块连接；其中，服务器采用自建服务器，保证系统运行在专网内，确保巡检数据的安全性；同时，通过本公开系统与自建立服务器搭建的管控平台连接，并在管控平台下进行调用，保证系统功能扩展性强、易于修改和维护，使得整个管控平台不依赖公有云运营商网络基础组件，免去后期基础组件服务成本费用。
在对风电场的巡检过程中，能够形成自主性好、质量高的智能立体巡检方式，从而提高巡检效率，降低巡检周期，减少人身安全风险、提供违建监控依据、提高灾害预警安全效益等。
在无人机1进行巡检的过程中，需要通过定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块与服务器进行连接，以实现检测点位和巡检路线的调用，使得巡检的效率和精度能更准确和可靠。
在本系统中，定位模块、姿势调整模块、采集模块均设置在无人机1上，其中，采集模块用于采集风电场各个检测点位的图像数据；定位模块用于对无人机1的位置进行定位，以配合采集模块对风电场图像数据进行采集；通过定位模块和采集模块相互配合，当运动到设定的检测点位后，处理器控制采集模块对风电场的检测点位进行图像数据的采集。
无人机1进行巡检的过程中，需要根据实地的环境数据调整无人机1的飞行姿势，以获取最准确的巡检图像数据；其中，通过设置在无人机1上的姿势调整模块对无人机1的姿势进行调整，以调整无人机1的飞行姿势；此外，无人机1在巡检的过程中，仍然需要与连接模块配合，使无人机1能对风电场的各个风电塔进行图像数据的采集；连接模块用于对无人机1进行位置引导，以引导无人机1对风电场中的各个风电塔的检测点位进行巡检；连接模块设置在各个风电塔上，并对进入识别范围中的无人机1进行配对和连接；通过姿势调整模块和连接模块相互配合，使得无人机1在巡检的过程中能够基于设定的检测点位进行巡检，以提升检测点位的精准巡检程度。
连接模块包括连接单元和引导单元，连接单元用于与无人机1进行连接，以建立起无人机1的巡检路径的引导；引导单元根据设定的检测点位，以引导无人机1到达检测点位。
连接单元包括识别构件、身份验证终端和配对器，识别构件用于对进入识别范围中的无人机1进行识别；身份验证终端用于对进入识别范围中的无人机1进行身份的核验；配对器基于身份验证终端的核验结果，授予无人机1配对码，以实现无人机1与配对器建立绑定关系；当核验通过后配对器授予无人机1配对码，配对码根据下式进行计算：
其中，Checkm(v)为无人机m的配对码中第v个字符对应的值；λ为随机数，取值与无人机m和身份验证终端的连接次数有关；Rj为执行任务权重；n为执行任务项目总数；j为当前执行任务项目的序号；D为无人机m飞行权限的等级；Fm(u)为无人机m前一次的配对码中第u个字符对应的值；r(z)为无人机m的识别码ID中第z位字符对应的值。
无人机1在巡检结束后，配对器与无人机1执行解绑，并等待下一巡检的无人机1再次进行巡检；当再次巡检时，通过连接模块授予新的配对码，以实现新的巡检操作；通过授予新的配对码有效的防止同一个无人机1不同的巡检任务所引起的错漏，确保巡检的质量和巡检的安全性。
在本公开的一种实施例中，引导单元包括感应雷达39、引导杆36、抬升构件和转动构件，感应雷达39用于对无人机1的位置进行感应，且抬升构件设置在引导杆36的一端端部，引导杆36的另一端与转动构件铰接；抬升构件用于对引导杆36的俯仰高度进行调节，以实现不同检测点位的引导；其中，引导单元还包括支撑平台34，支撑平台34用于对转动构件和抬升构件进行支撑，其中，支撑平台34设置在风电塔的外壁上，用于引导无人机1。
抬升构件包括抬升杆37、高度检测件和抬升驱动机构38，抬升杆37的一端与引导杆36的杆壁铰接，另一端与转动构件铰接，抬升驱动机构38与抬升杆37驱动连接，以调整抬升杆37的伸出长度；高度检测件设置在抬升杆37上，用于检测抬升杆37的抬升高度。
转动构件包括角度检测件、转动座35和转动驱动机构，角度检测件用于对转动座35的转动角度进行检测；转动座35与支撑平台34铰接，同时，转动驱动机构与转动座35驱动连接，使得转动座35能沿着铰接位置进行转动；其中，引导杆36的一端与转动座35的外壁上沿铰接，另一端朝向远离转动座35的一侧伸出；同时，抬升构件的抬升杆37的一端与引导杆36的杆壁铰接，另一端与转动座35的外壁中部进行铰接；值得注意的是，抬升杆37设置为可伸缩式，且在抬升驱动机构38的驱动下实现伸缩操作。
通过感应雷达39获取进入识别范围中的无人机1的坐标参数(x，y，z)和引导单元的当前位置坐标参数(u，v，w)，计算两者之间动态引导距离D(t)：
其中，无人机坐标参数(x，y，z)和引导单元的位置坐标参数(u，v，w)根据设置在无人机和引导单元上的定位探头自动获取；d为无人机与障碍物的最小安全距离，其值为固定值。
另外，引导单元根据设定的检测点位将无人机1进行精准的引导，以实现将无人机1引导至检测点位后，采集该检测点位的图像数据；无人机1的巡检点位如图10所示。
另外，本发明还提供一种无人机1，其中，无人机1包括机身本体、落地架5、电池腔、微控制器以及若干个飞行单元4，电池腔设置在机身本体的下端面，其中，机身本体的下端面设有落地架5，且落地架5与电池腔同向设置。
各个飞行单元4设置在机身本体的周侧，以提供飞行的升力；微控制器设置在无人机1上，并与各个飞行单元4控制连接。
在本公开的一种实施例中，无人机1还包括电池，电池与电池腔适配，并与电池腔可拆卸卡接。
其中，电池腔设置有限位构件，限位构件用于对电池进行锁定，使得电池能与电池腔底部的接触点32进行接触，实现对无人机1供电；另外，限位构件对称设置在电池腔中，并用于对电池进行限位，防止电池偏移造成接触不良；同时，限位构件与无人机1的微控制器控制连接；电池周侧设置有锁定凹槽15，锁定凹槽15用于配合限位构件对电池进行锁定，以防止其脱落。
限位构件包括限位槽29、限位杆30和限位驱动机构31，限位槽29设置在电池腔的内壁，限位杆30的杆体中部通过横杆与限位槽29的内壁铰接，伸出杆一端与限位杆30的一端铰接，另一端与限位驱动机构31驱动连接；在对电池锁定时，通过微控制器控制限位驱动机构31驱动伸出杆进行伸出，此时，限位杆30沿着铰接位置转动，使限位杆30另一端端部抵靠在锁定凹槽15中，将电池锁定在电池腔中；当需要对电池进行解锁时，则通过微控制器控制限位驱动机构31驱动伸出杆进行缩回，此时，限位杆30沿着铰接位置转动，解除对电池的锁定。
飞行单元4包括若干个螺旋桨19和电机20，各个螺旋桨19分别与各个电机20连接，以实现对无人机1提供上升力；另外，飞行单元4通过连接筋板与机身本体进行连接。
在本公开的一种实施例中，姿势调整模块设置在无人机1上，并与无人机1可拆卸连接，并与无人机1的微控制器连接；姿势调整模块包括调整单元和检测单元23，检测单元23用于对风电场的风力进行检测，以配合调整单元对无人机1进行姿势的调整；调整单元用于对无人机1进行姿势的调整，以稳定无人机1的机身。
检测单元23包括检测腔24、风向检测构件和风力测量构件，风向检测构件和风力测量构件均设置在检测腔24中，其中，风向检测构件用于对检测点位的风向进行检测；风力测量构件用于对检测点位的风力进行检测。
风向检测构件包括测风标25、连接杆、感应盘26和位置感应件，感应盘26与检测腔24的上顶壁铰接，且连接杆与感应盘26同轴设置。
其中，感应盘26上设有若干个方向标记件33，且各个方向标记件33沿着感应盘26的端面进行分布，且对应各个方位方向；测风标25与连接杆嵌套，以检测检测点位的风向；位置感应件设置在测风标25上，并与感应盘26上的各个方向标记件33进行感应，以实现对风向的测定或确定。
风力测量构件包括测风板27、通风孔、转速检测件28、以及一组立杆，通风孔供风通行，以检测实际环境的风力；一组立杆对称设置在测风板27的两侧，且一组立杆的一端分别与测风板27的端面连接且同轴设置，一组立杆的另一端与转速检测件28连接形成检测部；检测部设置在通风孔中，以检测经过通风孔的风力大小；在检测的过程中，测风板27带动转速检测件28进行转动，通过检测转速检测件28的转速大小即可获得风力大小；其中，转速检测件28的转速大小依据经验法进行设定，在此不一一赘述。
通过风向检测构件和风力测量构件对无人机1所处环境进行风向和风力的检测，并通过调整单元依据风向和风力数据对无人机1进行姿势的调整，以确保在巡检的过程中，稳定无人机1的姿势，确保采集模块能够获得足够高清的图像数据。
调整单元包括调整杆21、姿态检测器、一组调整座22和调整驱动机构，无人机1的飞行单元4设置在调整杆21上，且调整驱动机构设置在调整杆21的两端形成一组驱动部，驱动部分别与一组调整座22驱动连接，以实现对无人机1飞行姿势的调整；其中，姿态检测器用于对无人机1的飞行姿势进行检测，并将当前无人机1的姿势反馈至处理器和无人机1的微控制器中，并基于姿态检测器对无人机1的飞行单元4的飞行姿势进行调整，使得无人机1能保持设定的姿势，以配合采集模块对检测点位进行图像数据的采集。
另外，调整单元对无人机1的飞行姿势进行调整的过程中，处理器可以将调整的数据传输至无人机1的微控制器上，并通过微控制器控制调整驱动机构同步驱动一组调整座22，以实现对无人机1的飞行姿势进行调整。
在本公开的一种实施例中，定位模块包括定位单元和交互单元，定位单元用于对无人机1的位置进行定位；交互单元基于定位单元的位置，触发将无人机1定位数据和风电场的位置数据进行交互，以实现对检测点位的定位。
定位单元包括定位探头和传输器，定位探头用于对无人机1的当前位置进行定位；传输器将定位探头的定位数据送入交互单元中进行交互或对比。
在本公开的一种实施例中，采集模块包括采集单元和存储单元，采集单元用于对风电场的各个检测点位进行图像数据的采集；存储单元用于将采集单元的采集数据进行存储；采集单元包括采集探头3和转向构件2，采集探头3用于采集图像数据；其中，采集探头3设置在转向构件2上，且转向构件2用于对采集探头3的采集角度检测调整。
采集探头3包括但是不局限于以下列举的几种：可见光传感器、红外传感器、相机、视觉传感器、摄像机、高清变焦相机、红外相机、夜视相机、激光雷达等可用于对图像数据进行采集的器件。
在本公开的一种实施例中，无人机1的位置数据被确定后，向交互单元发出交互请求指令，交互单元响应交互请求指令，确定无人机1巡检时的检测点位的物理位置，其中，物理位置通过定位探头的GPS定位数据和引导单元的感应雷达39共同确定。
在本公开的一种实施例中，转向构件2包括转向杆、固定座、转向检测件和转向驱动机构，固定座的上端面与无人机1的机身本体的下端面可拆卸连接，转向杆的一端与转向驱动机构驱动连接形成转动部，转动部与固定座连接；转向杆的另一端与采集探头3的外壁连接；转向检测件设置在转向杆上，并对转向杆的转动角度进行检测；通过转向构件2与采集探头3的配合，使得无人机1在巡检时，能根据限定的风电场的角度进行图像数据的采集，提升图像采集的质量和采集的效率。
另外，采集单元与调整单元相互配合，使得采集单元能在设定的检测点位对检测点位附近图像数据进行采集，使得获取尽可能多的图像，确保风电场故障的图像能被采集，使得检测点位的异常位置的图像能显现出来。
实施例二。
本实施例应当理解为至少包含前述任一实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，如图1-图10所示，还在于巡检系统还包括换电模块和充电平台6，换电模块设置在充电平台6上，并用于对无人机1的电池14进行充电和更换。
其中，充电平台6设置在无人机1的巡检路径上，以配合无人机1进行充电或休整；充电平台6包括停靠板，停靠板用于供无人机1进行停靠；停靠板上设置有存储腔40，换电模块设置在存储腔40中。
换电模块包括充电单元、锁定单元7和更换单元，充电单元用于对无人机1的蓄电池进行充电；更换单元用于对无人机1的电池14进行更换；锁定单元7用于配合更换单元对无人机1的电池14进行更换；换电模块设置在存储腔40内以实现对电池14进行充电。
更换单元包括感应件17和托举构件13，托举构件13用于对无人机1的电池14进行托举，以配合限位构件对无人机1的电池14进行拆卸。
托举构件13包括升降台16、升降杆18和升降驱动机构，升降杆18的一端与升降台16的下端面进行连接，升降杆18的另一端与升降驱动机构驱动连接；感应件17设置在升降台16的上端面上，并与无人机1的机腹进行感应，以触发锁定单元7对无人机1进行锁定。
感应件17在托举构件13靠近无人机1的电池腔后，与设置在电池腔下端面的激活探头进行感应，使得电池腔中的限位构件对电池14进行解锁，使得电池14能够被更换。
锁定单元7设置在充电平台6上，并在更换电池14时，锁定无人机1的落地架5，使得无人机1在更换电池14时，不会产生偏移。
另外，停靠板上设置有供锁定单元7容纳的锁定腔8，其中，锁定单元7包括若干个夹持爪、夹持驱动机构、支撑板、抬升杆37和抬升驱动机构38，夹持驱动机构与各个夹持爪驱动连接形成锁定部，锁定部设置在支撑板的上端面，抬升杆37的一端与支撑板的下端面垂直固定连接，抬升杆37的另一端与抬升驱动机构38驱动连接，且抬升驱动机构38固定在锁定腔8的底壁上。
更换单元包括第一充电腔9、第二充电腔、充电构件、第一移动构件和第二移动构件，第一充电腔9和第二充电腔设置在存储腔40的内壁，并与存储腔40连通，当托举构件13降落到最低点时，第一移动构件将升降台16上的更换的电池14送回第一充电腔9中(第一充电腔9为空，第一充电腔9存有充满电的电池14)；当更换的电池14回到第一充电腔9进行充电后，第二移动构件将第二充电腔中充满电的电池14移动至升降台16上，并在托举构件13的抬升操作下，将充满电的电池14运输至电池腔中，并通过处理器控制限位构件对电池14进行锁定，使电池14限制在电池腔中。
特别的，在对电池14进行更换时，先将卸下的电池14送入空着的充电腔，并将充满电的电池14由充电腔中移动，因而，不局限于上述的步骤描述，这是本领域技术人员可以毫无疑义预见的，因而不再一一赘述。
其中，第一移动构件正对第一充电腔9开口的方向设置，第二移动构件正对第二充电腔开口的方向设置。
另外，第一充电腔9和第二充电腔中均设有充电构件。
充电构件用于对电池14进行充电；其中，充电构件分别设置在第一充电腔9和第二充电腔中。
充电构件包括充电触头和电量检测器，充电触头与电池14的接触点32进行接触，以实现对电池14的充电；电量检测器用于对电池14的电量进行检测，在电池14充满后，中断充电触头对电池14的充电；其中，充电触头可以与风电塔上经过变压后的电路电连接，能更方便的获取电能，也进一步促进电池14更换的效率。
第一移动构件和第二移动构件结构相似，因而就以第一移动构件的结构进行描述，第二移动构件的结构可以参照第一移动构件。
第一移动构件包括移动杆11、移动驱动机构、吸附嘴12、连接管道和吸附泵，移动杆11的一端与移动驱动机构驱动连接形成移动部，移动杆11的另一端朝向远离移动部的一侧垂直伸出，其中，吸附嘴12设置在移动杆11远离移动驱动机构的一端端部上，且连接管道的一端与吸附嘴12进行连接，另一端与吸附泵连接，以提供吸力，吸附在电池14的外表面，并配合移动部将电池14进行移动。
同时，移动杆11设置为可伸缩式，并在移动驱动机构的驱动下实现伸出或缩回。
另外，存储腔40中设有供第一移动构件和第二移动构件容纳的第一容纳腔10和第二容纳腔，且第一移动构件和第二移动构件在未动作时，分别隐藏在第一容纳腔10和第二容纳腔中。
通过换电模块将无人机1中的电池14进行更换，有效避免了电量不足引起巡检任务的中断，与传统的无人机1需要返回充电或者无线充电等操作相比，换电模块缩短了充电时间，加快了巡检的效率。
实施例三。
本实施例应当理解为至少包含前述任一实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10，还在于无人机1管控平台包括通用功能模块、风电功能模块、光伏功能模块、输变电功能模块，管控平台可对无人机1巡检作业进行全流程管控；通过无人机1管控平台实现新能源场站的自主巡检作业，提高巡检作业效率和质量，降低新能源场站运维成本，提高设备故障消缺率，降低发电量损失，增加经济收益。
其中，通用功能模块用于对无人机1采集的视频、图像、巡航日志、检测点位进行查看或者记录等操作；风电功能模块用于调用无人机1对风电放电场线路进行巡检；光伏功能模块用于调用无人机1对光伏发电厂线路进行巡检；输变电功能模块用于调用无人机1对一般的输电线路进行巡检。
无人机1管控平台能对无人机1巡检业务进行全方位的管理，且管理流程规范、管理业务具可追溯性；其中，在无人机1进行巡检的过程中，巡检业务工作效率都得到了极大的提高。
其中，无人机1管控平台可对日常巡检相关工作人员、巡检单位和巡检设备进行分类精细化管理。
另外，无人机1管控平台还可对管理范围内的电场的风机、光伏组件、输电线路以及巡检设备进行分级分图层可视化管理；并对海量无人机巡检图像数据进行智能识别、标注、定位，并区分各种故障类型。
同时，在无人机巡检结束且采集所有巡检数据后，自动生成巡检报告；并基于自动检测的结果进行二次编辑，可在检测故障的基础上修改检测故障类型、位置等信息，人工参与审查确认无误，确保导出准确的检测报告；以调整下一阶段的巡检任务。
同时，配合5G技术和北斗定位技术，能将无人机的位置进行准确定位，并将采集后的图像数据与服务器或者管控平台进行快速的传输；另外，通过基于5G通信及北斗定位的无人机巡检可以有效降低供电故障率；缩短事故发生后的应急响应时间；提升新能源行业管理水平。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于无人机的风电场智能巡检系统，包括无人机、数据库和服务器，其特征在于，所述系统还包括定位模块、姿势调整模块、采集模块、连接模块和处理器，所述定位模块、所述姿势调整模块和所述采集模块均设置在所述无人机上；所述处理器分别与所述定位模块、所述姿势调整模块、所述采集模块、所述连接模块、所述服务器和所述数据库控制连接；所述服务器分别与所述定位模块、所述姿势调整模块、所述采集模块、所述连接模块连接；
其中，所述采集模块用于采集各个检测点位的图像数据，所述检测点位为风电场中的各个风电塔；
所述定位模块用于对所述无人机的位置进行定位，以配合所述采集模块对所述图像数据进行采集；
所述姿势调整模块用于对所述无人机的飞行姿势进行调整；
所述连接模块设置在各个所述风电塔上，用于对进入识别范围中的无人机进行配对和连接，并所述无人机进行位置引导，以使所述无人机对所述检测点位进行巡检；所述连接模块包括连接单元和引导单元，所述连接单元用于与所述无人机进行连接，以生成所述无人机的巡检路径；所述引导单元用于根据所述巡检路径，引导所述无人机到达所述检测点位；
其中，所述连接单元包括识别构件、身份验证终端和配对器，所述识别构件用于对进入识别范围中的无人机进行识别；所述身份验证终端用于对进入识别范围中的所述无人机进行身份核验，得到核验结果；所述配对器用于根据所述核验结果，向所述无人机发送配对码，以使所述无人机与所述配对器建立绑定关系；
通过如下关系式，计算所述配对码：
其中，Checkm(v)为无人机m的配对码中第v个字符对应的值；λ为随机数，取值与无人机m和身份验证终端的连接次数有关；Rj为执行任务权重；n为执行任务项目总数；j为当前执行任务项目的序号；D为无人机m飞行权限的等级；Fm(u)为无人机m前一次的配对码中第u个字符对应的值；r(z)为无人机m的识别码ID中第z位字符对应的值。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述无人机包括微控制器，所述姿势调整模块与所述微控制器连接；所述姿势调整模块包括调整单元和检测单元；所述调整单元用于对所述无人机进行姿势调整；所述检测单元用于对所述风电场的风力进行检测；
其中，所述检测单元包括检测腔、风向检测构件和风力测量构件，所述风向检测构件和所述风力测量构件设置于所述检测腔中；所述风向检测构件用于对所述检测点位的风向进行检测；所述风力测量构件用于对所述检测点位的风力进行检测；
所述风向检测构件包括测风标、连接杆、感应盘和位置感应件，所述感应盘与所述检测腔的上顶壁铰接，并且所述连接杆与所述感应盘同轴设置；所述感应盘上设有若干个方向标记件，各个所述方向标记件沿所述感应盘的端面分布；所述测风标与所述连接杆嵌套；所述位置感应件设置在所述测风标上，并对所述感应盘上的各个方向标记件进行位置测定。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述引导单元包括感应雷达、引导杆、抬升构件和转动构件；所述感应雷达用于对所述无人机的位置进行感应，且所述抬升构件设置在所述引导杆的一端端部，所述引导杆的另一端与所述转动构件铰接；所述抬升构件用于对所述引导杆的俯仰高度进行调节，以实现对不同所述检测点位的引导；
其中，所述抬升构件包括抬升杆、高度检测件和抬升驱动机构，所述抬升杆的一端与所述引导杆的杆壁铰接，另一端与所述转动构件铰接，所述抬升驱动机构与所述抬升杆驱动连接，以调整所述抬升杆的伸出长度；所述高度检测件设置在所述抬升杆上，用于检测所述抬升杆的抬升高度。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述定位模块包括定位单元和交互单元，所述定位单元用于对所述无人机的位置进行定位；所述交互单元基于所述定位单元的位置，对所述无人机的定位数据和所述风电场的位置数据进行交互，以实现对所述检测点位的定位；
其中，所述定位单元包括定位探头和传输器，所述定位探头用于对所述无人机的当前位置进行定位；所述传输器用于将所述定位探头的定位数据发送至所述交互单元中进行交互或对比。
5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述采集模块包括采集单元和存储单元，所述采集单元用于对所述检测点位进行图像数据的采集，得到采集数据；所述存储单元用于存储所述采集数据；
其中，所述采集单元包括采集探头和转向构件，所述采集探头用于采集图像数据；所述采集探头设置在所述转向构件上；所述转向构件用于对所述采集探头的采集角度检测调整。
6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述转向构件包括转向杆、固定座、转向检测件和转向驱动机构，所述固定座的上端面与所述无人机的机身的下端面可拆卸连接；所述转向杆的一端与所述转向驱动机构驱动连接形成转动部，所述转动部与所述固定座连接；所述转向杆的另一端与所述采集探头的外壁连接；所述转向检测件设置在所述转向杆上，并对所述转向杆的转动角度进行检测。
7.根据权利要求4所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述定位模块确定所述无人机的位置数据后，所述无人机向所述交互单元发出交互请求指令；所述交互单元响应所述交互请求指令，以确定所述检测点位的物理位置；其中，所述物理位置通过所述定位探头的GPS定位数据和所述引导单元的感应雷达共同确定。
8.根据权利要求2所述的一种基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述风力测量构件包括测风板、通风孔、转速检测件、一组立杆，所述通风孔供风通行，以检测实际环境的风力；所述立杆对称设置在所述测风板的两侧，所述立杆的一端与所述测风板的端面连接且同轴设置，所述立杆的另一端与所述转速检测件连接形成检测部；所述检测部设置在所述通风孔中，以检测经过所述通风孔的风力大小。
9.一种无人机，应用于如权利要求1-8中任一项所述的基于无人机的风电场智能巡检系统，其特征在于，所述无人机包括机身、落地架、电池腔、以及若干个飞行单元；所述电池腔设置在所述机身的下端面；其中，所述机身的下端面设有所述落地架，所述落地架与所述电池腔同向设置；
各个所述飞行单元设置在所述机身的周侧，用于提供飞行的升力。
10.根据权利要求9所述的一种无人机，其特征在于，所述无人机还包括电池，所述电池与所述电池腔可拆卸卡接。
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