CN205375192U - 一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其包括无人机飞行控制模块、GPS定位模块、存储模块、加速度计、陀螺仪、云台、云台控制模块、步进电机、红外摄像模块、红外图像处理模块、无线通讯模块、地面控制系统、红外图像处理服务器、红外图像显示模块，本实用新型利用装在无人机上的红外摄像模块对被检测区域的线路及杆塔关键部件进行红外图像的采集，通过离线或在线地方式传输到地面处理系统对红外数据进行处理，由于故障线路的红外图像与正常状况有明显差异，因此，可以实现对电网线路准确、高效的巡检。

Description

一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统

技术领域

本实用新型涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统。

背景技术

随着无人机技术的日趋成熟，性能的日臻完善，无人机的应用场合也在不断扩大。目前无人机在民用领域有着广泛的应用，在无人机上搭载一些高新技术设备可以在诸多民用场合取得更好的实用价值，如场区监控、气象探测、电网线路巡检等。

电网线路巡检是保证电网可靠运行的有效手段，传统的电网巡检通常是人工到位的方式。数据显示，人工巡检的经济成本为普通高山林地为52000元百/公里，而同样条件下，无人机飞行巡检成本约35000元/百公里。因此，实用无人机巡检更为经济，且巡检效率高，可以实现远程专家控制等。另外，由于电力设备的关键部位温度变化往往是设备出现故障的先兆，而且现代红外检测技术可实现不接触、实时性、快速、准确、远距离等优势，可在电网运行中状态下在线的检测设备故障。

为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，利用装在无人机上的红外摄像模块对被检测区域的线路及杆塔关键部件进行红外图像的采集，通过离线或在线地方式传输到地面处理系统对红外数据进行处理，实现对电网线路的巡检，从而保证准确、高效地实现电网线路巡检。

发明内容

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供了一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，其包括无人机飞行控制模块、GPS定位模块、存储模块、加速度计、陀螺仪、云台、云台控制模块、步进电机、红外摄像模块、红外图像处理模块、无线通讯模块、地面控制系统、红外图像处理服务器、红外图像显示模块，其中，所述GPS定位模块、存储模块、加速度计、陀螺仪、云台控制模块、红外图像处理模块和无线通讯模块均安装在无人机上，且均通过数据线与无人机飞行控制模块相连，所述云台通过机械连接安装在无人机舱的底部，所述步进电机安装在云台上，用以控制云台的运动，保证飞行过程中红外摄像模块的稳定，所述红外摄像模块固定在所述云台上，用于采集无人机飞行过程中的飞过区域的红外状况，所述地面控制系统通过所述无线通讯模块与所述无人机飞行控制模块连接。

进一步，作为优选，所述的红外摄像模块是全天候固定式红外热像仪，通过TCP/IP协议与所述红外图像处理模块通信，以便进行红外图像数据传递。

进一步，作为优选，所述的无线通讯模块是3G、4G、WIFI或者其他无线传输方式，以便用于无人机与地面控制系统之间进行飞行指令和红外图像数据的传递。

进一步，作为优选，所述的红外图像处理服务器是用于提取电力设备关键部位的红外图像。

进一步，作为优选，所述的红外图像显示模块是用于显示红外图像处理服务器提取的红外图像。

进一步，作为优选，所述的存储模块为抗震的特制硬盘，数据的存储空间为250G，用于存储红外图像数据。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其利用安装在无人机上的红外热像仪，采集线路或者杆塔关键部件的红外影像，存储到本地磁盘或者通过无线通讯模块传给地面监控系统，在地面监控系统上可以通过红外图像处理服务器显示到红外图像显示模块，供专业人员进行人工判断，发现并及时排除故障隐患。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其包括如下几个部分：无人机飞行控制模块100、GPS定位模块102、存储模块103、加速度计109、陀螺仪110、云台106、云台控制模块108、步进电机107、红外摄像模块104、红外图像处理模块105、无线通讯模块111、地面控制系统112、红外图像处理服务器113、红外图像显示模块114；其中，GPS定位模块102、存储模块103、加速度计109、陀螺仪110、云台控制模块108、红外图像处理模块105、无线通讯模块111安装在无人机上，通过数据线与无人机飞行控制模块100相连。云台106通过机械连接安装在无人机舱的底部。步进电机107安装在云台上，用以控制云台106的运动，保证飞行过程中红外摄像模块104的稳定。红外摄像模块104固定在云台106上，用于采集无人机飞行过程中的飞过区域的红外状况。所述的红外摄像模块可以是全天候固定式红外热像仪，通过TCP/IP协议与红外图像处理模块105通信，进行红外图像数据传递。

所述的无线通讯模块111可以是3G、4G、WIFI或者其他无线传输方式，用于无人机与地面控制系统112之间进行飞行指令和红外图像数据的传递。所述的红外图像处理服务器113是用于提取电力设备关键部位的红外图像。所述的红外图像显示模块114是用于显示红外图像处理服务器提取的红外图像。所述的存储模块103为抗震的特制硬盘，数据的存储空间为250G，用于存储红外图像数据。

结合附图1所示介绍本实用新型专利的一种实施用例。无人机飞行控制模块100通过无线通信模块111获取地面控制系统112发送的起飞指令，无人机飞行控制模块100读取加速度计109、陀螺仪110、GPS定位模块102采集的无人机飞行状态及无人机当前位置信息，根据地面控制系统112发送的飞行指令控制无人机的飞行状态，到达巡线区域，使得无人机与被巡线路或者杆塔关键部件保持合适的距离（如30厘米），以便红外摄像模块104能采集到最佳的图像。

当地面控制系统112控制无人机在巡线区域电线沿着电线进行排查飞行时，红外摄像模块104通过红外热成像仪采集无人机飞过区域（如输电线路的线缆、线夹等）的红外图像，通过TCP/IP协议将红外图像传输到红外图像处理模块105，红外图像处理模块105读取飞行控制系统100接收到的GPS信息，将红外图像数据与GPS信息存放在存储模块103中。

红外图像处理模块105读取红外图像视觉轴的角度，判断电线的红外图是否位于拍摄图片的中央，计算偏移的角度并将该角度传输给云台控制模块108，通过控制步进电机107，调整云台的位置，保证线路的红外图像始终保持在拍摄图像的中央。

当地面控制系统112控制无人机在巡线区域杆塔进行故障巡检时，地面控制系统112控制无人机飞行到杆塔关键部件（如，刀闸开关、阻波器、连接设备等）处，向无人机发送悬停指令。此时，云台控制模块108通过控制步进电机107调整云平台的稳定，红外摄像模块104采集杆塔关键部件（如，刀闸开关、阻波器、连接设备等）的红外图像，通过TCP/IP协议将红外图像传输到红外图像处理模块105，红外图像处理模块105读取飞行控制系统100接收到的GPS信息，将红外图像数据与GPS信息存放在存储模块103中。

所述的存储于存储模块103中的红外图像数据可以通过无线通信模块传输到地面控制系统112中进行进一步处理，也可以待无人机降落后同过数据线传输到分析处理设备中进一步处理。

另外，红外图像显示模块114通过数据线与红外图像处理服务器113相连接，红外图像处理服务器113可以通过地面控制系统112及无线通讯模块111与无人机飞行控制系统100通信。无人机在巡线区域进行红外数据采集过程中，地面控制系统向无人机发送实时传输红外图像数据的指令，无人机将采集的红外图像通过无线通讯模块11传输到红外图像处理服务器113。

线路检巡人员通过红外图像显示模块选择对无人机红外图像进行分析操作，红外图像处理服务器113通过图像识别方法（如，聚类算法）识别出图像中的关键部件。红外图像显示模块114读取红外图像处理服务器113处理过的关键部件红外图像，并读取数据库中该关键部件正常状况的红外图像数据，供线路检巡人员判断是否存在问题。

线路检巡人员通过红外图像显示模块114选择对无人机红外图像采集状况进行监控操作，红外图像处理服务器113将接收到的红外图像传输到红外图像显示模块114，线路检巡人员通过监控关键部件的拍摄状况，通过无线通信模块111调整无人机的飞行姿态。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，其包括无人机飞行控制模块、GPS定位模块、存储模块、加速度计、陀螺仪、云台、云台控制模块、步进电机、红外摄像模块、红外图像处理模块、无线通讯模块、地面控制系统、红外图像处理服务器、红外图像显示模块，其中，所述GPS定位模块、存储模块、加速度计、陀螺仪、云台控制模块、红外图像处理模块和无线通讯模块均安装在无人机上，且均通过数据线与无人机飞行控制模块相连，所述云台通过机械连接安装在无人机舱的底部，所述步进电机安装在云台上，用以控制云台的运动，保证飞行过程中红外摄像模块的稳定，所述红外摄像模块固定在所述云台上，用于采集无人机飞行过程中的飞过区域的红外状况，所述地面控制系统通过所述无线通讯模块与所述无人机飞行控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，所述的红外摄像模块是全天候固定式红外热像仪，通过TCP/IP协议与所述红外图像处理模块通信，以便进行红外图像数据传递。

3.根据权利要求1所述的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，所述的无线通讯模块是3G、4G或WIFI，以便用于无人机与地面控制系统之间进行飞行指令和红外图像数据的传递。

4.根据权利要求2所述的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，所述的红外图像处理服务器是用于提取电力设备关键部位的红外图像。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，所述的红外图像显示模块是用于显示红外图像处理服务器提取的红外图像。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于红外影像技术的无人机配电网巡检系统，其特征在于，所述的存储模块为抗震的特制硬盘，数据的存储空间为250G，用于存储红外图像数据。