CN116886878B - 一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，涉及无人机巡检管理技术领域，解决了现有技术中，电网基建设备构建区域内无人机巡检时不能够根据不同需求进行分区域拍摄，以至于无法针对性各个区域进行路线划分的技术问题，通过区域划分制定无人机航线，将电网基建设备构建区域标记为巡检区域，在巡检区域实时巡检周期内设定三种巡检方式，并根据对应三种巡检方式设定不同巡检航线，其中三种巡检方式分别为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式，且实时巡检周期内三种巡检方式对应巡检航线的顺序为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式。

Description

一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统

技术领域

本发明涉及无人机巡检管理技术领域，具体为一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统。

背景技术

随着技术的不断发展，无人机巡检已经成为一种新兴的技术，它为巡检提供了更加高效、安全且可持续的解决方案；无人机巡检源于人们对更高效、安全的巡检方式的需求，源自行业对于巡检数据的采集和传输有了更高的要求，以及传统巡检从业人员渴望更安全的操作环境。

但是在现有技术中，电网基建设备构建区域内无人机巡检时不能够根据不同需求进行分区域拍摄，以至于无法针对性各个区域进行路线划分，导致区域内巡检效率降低，且不能够保证区域内巡检的可行性。

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，包括巡检平台，巡检平台通讯连接有分区域拍摄分类单元、分区域拍摄控制单元、航线控制单元以及巡检智能控制单元；

分区域拍摄分类单元对电网基建设备构建区域进行分区域拍摄，通过区域划分制定无人机航线，将电网基建设备构建区域标记为巡检区域，在巡检区域实时巡检周期内设定三种巡检方式，并根据对应三种巡检方式设定不同巡检航线，其中三种巡检方式分别为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式，且实时巡检周期内三种巡检方式对应巡检航线的顺序为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式；完成分区域拍摄分类后，分区域拍摄控制单元对巡检区域三种巡检航线进行控制；

巡检智能控制单元对巡检区域内无人机运行环境进行智能分析，根据环境智能分析对无人机航行进行智能控制，航线控制单元对巡检区域内无人机航线进行实时监测控制。

作为本发明的一种优选实施方式，分区域拍摄分类单元的运行过程如下：

自然影响巡检方式表示为对巡检区域内进行多区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量超过基建设置区域数量阈值，且无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度处于清晰度阈值范围，则判定当前自然影响巡检方式的巡检航线设定合格，反之，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量未超过基建设置区域数量阈值，或者无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度未处于清晰度阈值范围，则将当前自然影响巡检方式的巡检航线进行调整设定，若高度和区域数量无法同步满足，则对无人机的摄像头进行类型更换。

作为本发明的一种优选实施方式，外力影响巡检方式表示为对巡检区域内进行相邻基建设置区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积处于重叠区域面积阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积未处于重叠区域面积阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比未超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将无人机摄像头进行调节或者对应基建设置区域的周边重叠区域进行针对性调整，保证拍摄的重叠区域中基建设备覆盖区域占比达到设定阈值。

作为本发明的一种优选实施方式，运行影响巡检方式表示为对单个基建设置区域进行区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例超过可缩放比例阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例未超过可缩放比例阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将对应巡检航线的实时高度进行调节并将巡检航线对应无人机的摄像头规格进行更换以保证巡检区域内各个区域图像的清晰度满足需求。

作为本发明的一种优选实施方式，分区域拍摄控制单元的运行过程如下：对巡检区域三种巡检航线进行控制，在自然影响巡检方式的巡检航线内，清晰度满足需求的前提下将无人机摄像头进行广泛聚焦，加大无人机拍摄区域面积同时保证无人机拍摄区域中不同位置的清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在外力影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域重叠区域内并将相邻基建设置区域边界图像清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在运行影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域内对应基建安装位置。

作为本发明的一种优选实施方式，巡检智能控制单元的运行过程如下：

获取到无人机巡检周期内实时航线位置处风向转变频率以及转变风向的最大峰值跨度；获取到无人机巡检周期内实时航线位置处环境可见度的降低量；

通过分析获取到无人机巡检周期内巡检智能控制系数；将无人机巡检周期内巡检智能控制系数与巡检智能控制系数阈值进行比较：

若无人机巡检周期内巡检智能控制系数超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置需要进行巡检控制，生成巡检控制信号并将巡检控制信号发送至巡检平台，巡检平台接收到巡检控制信号后，将当前无人机所处位置进行标记，并根据相邻无人机航线与当前位置障碍物进行结合分析，对无人机的实时高度进行调整；若无人机巡检周期内巡检智能控制系数未超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置不需要进行巡检控制，生成巡检正常信号并将巡检正常信号发送至巡检平台。

作为本发明的一种优选实施方式，航线控制单元的运行过程如下：

获取到巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值以及无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长，并将其分别与反向调节角度值阈值和持续拍摄时长阈值进行比较：

若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值超过反向调节角度值阈值，或者无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长未超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线需微调，生成航线微调信号并将航线微调信号发送至巡检平台；若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值未超过反向调节角度值阈值，且无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线不需微调，生成航线无调信号并将航线无调信号发送至巡检平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，对电网基建设备构建区域进行分区域拍摄，通过区域划分制定无人机航线，提高了区域巡检的效率，通过根据不同航线对区域进行全方位巡检，提高了无人机巡检效率。

2、本发明中，对巡检区域内无人机运行环境进行智能分析，根据环境智能分析对无人机航行进行智能控制，保证无人机巡检效率，避免无人机飞行异常导致摄像准确性差，导致巡检效率降低且增加了巡检成本；对巡检区域内无人机航线进行实时监测控制，判断巡检区域内无人机航线的可行性，提高无人机巡检的高效性，避免无人机航线存在偏差导致无人机内摄像头要求增加，从而增加了不必要的成本。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1所示，一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，包括巡检平台，巡检平台通讯连接有分区域拍摄分类单元、分区域拍摄控制单元、航线控制单元以及巡检智能控制单元；

对电网基建设备构建区域进行无人机巡检，巡检平台生成分区域拍摄分类信号并将分区域拍摄分类信号发送至分区域拍摄分类单元，分区域拍摄分类单元接收到分区域拍摄分类信号后，对电网基建设备构建区域进行分区域拍摄，通过区域划分制定无人机航线，提高了区域巡检的效率，通过根据不同航线对区域进行全方位巡检，提高了无人机巡检效率；

将电网基建设备构建区域标记为巡检区域，在巡检区域实时巡检周期内设定三种巡检方式，并根据对应三种巡检方式设定不同巡检航线，其中三种巡检方式分别为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式，且实时巡检周期内三种巡检方式对应巡检航线的顺序为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式；

其中，自然影响巡检方式表示为对巡检区域内进行多区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量超过基建设置区域数量阈值，且无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度处于清晰度阈值范围，则判定当前自然影响巡检方式的巡检航线设定合格，反之，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量未超过基建设置区域数量阈值，或者无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度未处于清晰度阈值范围，则将当前自然影响巡检方式的巡检航线进行调整设定，若高度和区域数量无法同步满足，则对无人机的摄像头进行类型更换；

外力影响巡检方式表示为对巡检区域内进行相邻基建设置区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积处于重叠区域面积阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积未处于重叠区域面积阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比未超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将无人机摄像头进行调节或者对应基建设置区域的周边重叠区域进行针对性调整，保证拍摄的重叠区域中基建设备覆盖区域占比达到设定阈值，避免拍摄区域监测效率低造成不必要的拍摄成本；

运行影响巡检方式表示为对单个基建设置区域进行区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例超过可缩放比例阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例未超过可缩放比例阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将对应巡检航线的实时高度进行调节并将巡检航线对应无人机的摄像头规格进行更换以保证巡检区域内各个区域图像的清晰度满足需求；

完成分区域拍摄分类后生成分区域拍摄控制信号并将分区域拍摄控制信号发送至分区域拍摄控制单元，分区域拍摄控制单元接收到分区域拍摄控制信号后，对巡检区域三种巡检航线进行控制，在自然影响巡检方式的巡检航线内，清晰度满足需求的前提下将无人机摄像头进行广泛聚焦，加大无人机拍摄区域面积同时保证无人机拍摄区域中不同位置的清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在外力影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域重叠区域内并将相邻基建设置区域边界图像清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在运行影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域内对应基建安装位置；

巡检平台生成巡检智能控制信号并将巡检智能控制信号发送至巡检智能控制单元，巡检智能控制单元接收到巡检智能控制信号后，对巡检区域内无人机运行环境进行智能分析，根据环境智能分析对无人机航行进行智能控制，保证无人机巡检效率，避免无人机飞行异常导致摄像准确性差，导致巡检效率降低且增加了巡检成本；

获取到无人机巡检周期内实时航线位置处风向转变频率以及转变风向的最大峰值跨度，并将无人机巡检周期内实时航线位置处风向转变频率以及转变风向的最大峰值跨度分别标记为ZXP和FLZ；获取到无人机巡检周期内实时航线位置处环境可见度的降低量，并将无人机巡检周期内实时航线位置处环境可见度的降低量标记为JDL；

通过公式获取到无人机巡检周期内巡检智能控制系数G，其中，f1、f2以及f3均为预设比例系数，且f1＞f2＞f3＞0，β为误差修正因子，取值为1.32；

将无人机巡检周期内巡检智能控制系数G与巡检智能控制系数阈值进行比较：

若无人机巡检周期内巡检智能控制系数G超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置需要进行巡检控制，生成巡检控制信号并将巡检控制信号发送至巡检平台，巡检平台接收到巡检控制信号后，将当前无人机所处位置进行标记，并根据相邻无人机航线与当前位置障碍物进行结合分析，对无人机的实时高度进行调整；

若无人机巡检周期内巡检智能控制系数G未超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置不需要进行巡检控制，生成巡检正常信号并将巡检正常信号发送至巡检平台；

巡检平台生成航线控制信号并将航线控制信号发送至航线控制单元，航线控制单元接收到航线控制信号后，对巡检区域内无人机航线进行实时监测控制，判断巡检区域内无人机航线的可行性，提高无人机巡检的高效性，避免无人机航线存在偏差导致无人机内摄像头要求增加，从而增加了不必要的成本；

获取到巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值以及无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长，并将巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值以及无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长分别与反向调节角度值阈值和持续拍摄时长阈值进行比较：

若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值超过反向调节角度值阈值，或者无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长未超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线需微调，生成航线微调信号并将航线微调信号发送至巡检平台，巡检平台接收到航线微调信号后，对当前无人机航线进行角度调整；

若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值未超过反向调节角度值阈值，且无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线不需微调，生成航线无调信号并将航线无调信号发送至巡检平台。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，分区域拍摄分类单元对电网基建设备构建区域进行分区域拍摄，通过区域划分制定无人机航线，将电网基建设备构建区域标记为巡检区域，在巡检区域实时巡检周期内设定三种巡检方式，并根据对应三种巡检方式设定不同巡检航线，其中三种巡检方式分别为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式，且实时巡检周期内三种巡检方式对应巡检航线的顺序为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式；完成分区域拍摄分类后，分区域拍摄控制单元对巡检区域三种巡检航线进行控制；巡检智能控制单元对巡检区域内无人机运行环境进行智能分析，根据环境智能分析对无人机航行进行智能控制，航线控制单元对巡检区域内无人机航线进行实时监测控制。

Claims (4)

1.一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，其特征在于，包括巡检平台，巡检平台通讯连接有分区域拍摄分类单元、分区域拍摄控制单元、航线控制单元以及巡检智能控制单元；

分区域拍摄分类单元对电网基建设备构建区域进行分区域拍摄，通过区域划分制定无人机航线，将电网基建设备构建区域标记为巡检区域，在巡检区域实时巡检周期内设定三种巡检方式，并根据对应三种巡检方式设定不同巡检航线，其中三种巡检方式分别为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式，且实时巡检周期内三种巡检方式对应巡检航线的顺序为自然影响巡检方式、外力影响巡检方式以及运行影响巡检方式；完成分区域拍摄分类后，分区域拍摄控制单元对巡检区域三种巡检航线进行控制；

巡检智能控制单元对巡检区域内无人机运行环境进行智能分析，根据环境智能分析对无人机航行进行智能控制，航线控制单元对巡检区域内无人机航线进行实时监测控制；

分区域拍摄分类单元的运行过程如下：

自然影响巡检方式表示为对巡检区域内进行多区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量超过基建设置区域数量阈值，且无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度处于清晰度阈值范围，则判定当前自然影响巡检方式的巡检航线设定合格，反之，若无人机实时运行航线中对应高度的拍摄可覆盖区域内基建设置区域数量未超过基建设置区域数量阈值，或者无人机实时运行航线对应高度的拍摄可覆盖区域平均清晰度未处于清晰度阈值范围，则将当前自然影响巡检方式的巡检航线进行调整设定，若高度和区域数量无法同步满足，则对无人机的摄像头进行类型更换；

外力影响巡检方式表示为对巡检区域内进行相邻基建设置区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积处于重叠区域面积阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中相邻基建设置区域的重叠区域面积未处于重叠区域面积阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中单个基建设置区域与对应相邻基建设置区域重叠区域中基建设备覆盖区域占比未超过区域占比阈值，则判定当前外力影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将无人机摄像头进行调节或者对应基建设置区域的周边重叠区域进行针对性调整，保证拍摄的重叠区域中基建设备覆盖区域占比达到设定阈值；

运行影响巡检方式表示为对单个基建设置区域进行区域拍摄，即对应巡检航线中，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例超过可缩放比例阈值，且无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定合格；反之，若无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域中可缩放比例未超过可缩放比例阈值，或者无人机实时运行航线对应位置拍摄可覆盖区域可缩放范围内平均清晰度处于清晰度需求阈值范围，则判定当前运行影响巡检方式的巡检航线设定不合格，将对应巡检航线的实时高度进行调节并将巡检航线对应无人机的摄像头规格进行更换以保证巡检区域内各个区域图像的清晰度满足需求。

2.根据权利要求1所述的一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，其特征在于，分区域拍摄控制单元的运行过程如下：对巡检区域三种巡检航线进行控制，在自然影响巡检方式的巡检航线内，清晰度满足需求的前提下将无人机摄像头进行广泛聚焦，加大无人机拍摄区域面积同时保证无人机拍摄区域中不同位置的清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在外力影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域重叠区域内并将相邻基建设置区域边界图像清晰度差值处于清晰度差值阈值范围内；在运行影响巡检方式的巡检航线内，将无人机摄像头的聚焦位置设定至基建设置区域内对应基建安装位置。

3.根据权利要求1所述的一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，其特征在于，巡检智能控制单元的运行过程如下：

获取到无人机巡检周期内实时航线位置处风向转变频率以及转变风向的最大峰值跨度；获取到无人机巡检周期内实时航线位置处环境可见度的降低量；

通过分析获取到无人机巡检周期内巡检智能控制系数；将无人机巡检周期内巡检智能控制系数与巡检智能控制系数阈值进行比较：

若无人机巡检周期内巡检智能控制系数超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置需要进行巡检控制，生成巡检控制信号并将巡检控制信号发送至巡检平台，巡检平台接收到巡检控制信号后，将当前无人机所处位置进行标记，并根据相邻无人机航线与当前位置障碍物进行结合分析，对无人机的实时高度进行调整；若无人机巡检周期内巡检智能控制系数未超过巡检智能控制系数阈值，则判定当前巡检位置不需要进行巡检控制，生成巡检正常信号并将巡检正常信号发送至巡检平台。

4.根据权利要求1所述的一种适用于电网基建设备的无人机巡检管理系统，其特征在于，航线控制单元的运行过程如下：

获取到巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值以及无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长，并将其分别与反向调节角度值阈值和持续拍摄时长阈值进行比较：

若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值超过反向调节角度值阈值，或者无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长未超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线需微调，生成航线微调信号并将航线微调信号发送至巡检平台；若巡检周期内无人机航线飞行过程中航线方向改变时无人机摄像头反向调节角度值未超过反向调节角度值阈值，且无人机摄像头方向调节角度后无调节持续拍摄时长超过持续拍摄时长阈值，则判定巡检周期内无人机航线不需微调，生成航线无调信号并将航线无调信号发送至巡检平台。