CN207198666U - 用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统；其中，该无人机包括机身主体、旋翼、以及设置于机身主体上的飞行调控器和影像采集器；该飞行调控器包括主控板和传感器件；上述主控板上设置有无线网卡，通过无线网卡接收地面控制器的飞行指令，通过有线方式接收传感器件上传的传感数据；比较飞行指令和传感数据，设置电机变速器的运行参数，电机按照运行参数运行，以调整旋翼的运行状态；上述主控板还与影像采集器连接，用于接收地面控制器发送的启动摄像的指令，启动影像采集器拍摄输电线路的影像数据。本实用新型可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查，避免了人工进行输电线路巡检的工作量大且效率较低的问题。

Description

用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统。

背景技术

配电系统是电力系统的重要组成部分，配电系统网络故障的预防和维护十分重要。为了尽早发现配电系统网络的缺陷并有效地规划所需的维护活动，需要定期检查配电网络。

由于配电网络中传输线路分布区域广泛，传统的人工检查方式具有很大的劳动强度，但检查效率较低。直升机检查也是对配电网络输电线路检查和维护的现有方式之一。直升机检查方式具有较高的检测精度，但维护成本高，且存在安全问题。

针对上述输电线路缺陷检查方式工作量大且效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统，可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查，避免了人工进行输电线路巡检的工作量大且效率较低的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于输电线路影像获取的无人机，该无人机包括机身主体、旋翼、以及设置于机身主体上的飞行调控器和影像采集器；该飞行调控器包括主控板和传感器件；传感器件包括与主控板均连接的加速度传感器和惯性测量单元；上述旋翼上配置有电机和电机的电机变速器；上述主控板上设置有无线网卡，通过无线网卡接收地面控制器的飞行指令，通过有线方式接收传感器件上传的传感数据；比较飞行指令和传感数据，设置电机变速器的运行参数，电机按照运行参数运行，以调整旋翼的运行状态；上述主控板还与影像采集器连接，用于接收地面控制器发送的启动摄像的指令，启动影像采集器拍摄输电线路的影像数据。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述无人机还包括设置于机身主体上的GPS定位器，该GPS定位器与主控板连接，该主控板接收GPS定位器的实时定位信息，将定位信息通过无线网卡发送给地面控制器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述主控板包括：第一传感器接口和与第一传感器接口连接的第一比较器，第一比较器与无线网卡连接，第一传感器接口与加速度传感器连接；第一比较器用于比较地面控制器发送的飞行指令中的飞行姿态指令与加速度传感器发送的飞行姿态数据，输出电机变速器的第一运行参数；第二传感器接口和与第二传感器接口连接的第二比较器，第二比较器与无线网卡连接，第二传感器接口与惯性测量单元连接；第二比较器用于比较地面控制器发送的飞行指令中的方向和速度指令与加速度传感器发送的方向和速度数据，输出电机变速器的第二运行参数。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述影像采集器包括依次连接的摄像头、模数转换器和存储器。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述无人机还包括吊舱，吊舱与机身主体固定连接；飞行调控器和影像采集器设置于吊舱内。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述吊舱设置于机身主体的顶部，吊舱通过紧固件与机身主体固定连接；或者；吊舱设置于机身主体同一水平面上，吊舱通过固定杆与机身主体固定连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述旋翼的数量为四个或六个。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种用于输电线路影像获取的无人机系统，包括上述无人机，还包括地面控制器；该地面控制器用于向无人机发送飞行指令，还用于获取无人机拍摄的影像数据。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述系统还包括远端服务器；该远端服务器用于向地面控制器发送输电线路的位置信息或飞行指令，还用于接收和处理地面控制器发送的影像数据。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述系统还包括供电设备；供电设备与无人机电连接，用于对无人机进行充电。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统，主控板接收到地面控制器的飞行指令和传感器件上传的传感数据后，比较飞行指令和传感数据，以调整旋翼的运行状态；主控板还接收地面控制器发送的启动摄像的指令，启动影像采集器拍摄输电线路的影像数据。该方式通过多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路，可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查，避免了人工进行输电线路巡检的工作量大且效率较低的问题。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机的具体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析方法的流程图；

图6为本实用新型实施例提供的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析系统的结构示意图。

图示：

10-机身主体；13-旋翼；14-电机；15-电机变速器；16-吊舱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

针对输电线路缺陷检查方式工作量大且效率低的问题，本实用新型实施例提供了一种用于输电线路影像获取的无人机和无人机系统；该技术可以应用于电力生产部门或者电力运营管理部门进行输电线路巡查中，还可以应用于对输电线路的缺陷识别分析和管理相关系统中；该技术可以采用相应的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。

实施例一：

参见图1所示的一种用于输电线路影像获取的无人机的结构示意图和图2所示的一种用于输电线路影像获取的无人机的俯视图，该无人机包括机身主体10、旋翼13、以及设置于机身主体10上的飞行调控器11和影像采集器12；

该飞行调控器11包括主控板111和传感器件112；该传感器件112包括与主控板111均连接的加速度传感器112a和惯性测量单元112b；

上述加速度传感器主要用于确定位置和无人机的飞行姿态，在维持无人机飞行控制中起到关键的作用。上述加速度传感器可以为MEMS加速度传感器，其具有多种方式感知运动姿态，能够感知微型集成电路的微小运动，由于这些微小运动改变了结构中电流的移动，从而可以指示与重力有关的位移变化。上述惯性测量单元采用的多轴磁传感器，通过感知方向将数据传输至中央处理器，从而指示方向和速度。

上述旋翼13上配置有电机14和电机的电机变速器15；

上述主控板111上设置有无线网卡，通过无线网卡接收地面控制器的飞行指令，通过有线方式接收传感器件上传的传感数据；比较飞行指令和传感数据，设置电机变速器的运行参数，电机按照运行参数运行，以调整旋翼的运行状态；

上述主控板111还与影像采集器12连接，用于接收地面控制器发送的启动摄像的指令，启动影像采集器拍摄输电线路的影像数据。

本实用新型实施例提供的一种用于输电线路影像获取的无人机，主控板接收到地面控制器的飞行指令和传感器件上传的传感数据后，比较飞行指令和传感数据，以调整旋翼的运行状态；主控板还接收地面控制器发送的启动摄像的指令，启动影像采集器拍摄输电线路的影像数据。该方式通过多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路，可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查，避免了人工进行输电线路巡检的工作量大且效率较低的问题。

参见图3所示的一种用于输电线路影像获取的无人机的具体结构示意图；该无人机还包括设置于机身主体上的GPS定位器20，该GPS定位器20与主控板连接，该主控板接收GPS定位器20的实时定位信息，将定位信息通过无线网卡发送给地面控制器。

在实际应用时，GPS定位器不仅可以向用户发送无人机的定位信息，还可以和上述惯性测量单元相配合，将定位信息与上述惯性测量单元测量的方向和速度信息综合处理，生成无人机的飞行路径信息。

上述主控板包括：第一传感器接口21和与第一传感器接口21连接的第一比较器22，该第一比较器22与无线网卡连接，该第一传感器接口21与加速度传感器连接；该第一比较器22用于比较地面控制器发送的飞行指令中的飞行姿态指令与加速度传感器发送的飞行姿态数据，输出电机变速器的第一运行参数；

上述主控板还包括：第二传感器接口23和与该第二传感器接口23连接的第二比较器24，该第二比较器24与无线网卡连接，第二传感器接口23与惯性测量单元连接；该第二比较器24用于比较地面控制器发送的飞行指令中的方向和速度指令与加速度传感器发送的方向和速度数据，输出电机变速器的第二运行参数。

上述第一比较器或第二比较器可以采用下述芯片实现：LM324、LM358、uA741、TL081\2\3\4、OP07等。根据传感器的种类，上述第一传感器接口或第二传感器接口可以为机械式接口，也可以为电气接口。

上述方式通过第一比较器和第二比较器可以多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路，可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查。

在实际实现时，上述影像采集器包括依次连接的摄像头24、模数转换器25和存储器26。该影像采集器还可以通过图像采集卡实现。该方式可以使影像采集器更加高效地进行影像采集和存储，进而获得输电线路的清晰、有效的影像数据。

为了保证无人机结构的稳定性，上述无人机还包括吊舱16(如图2所示)，该吊舱与机身主体固定连接；上述飞行调控器和影像采集器设置于吊舱内。具体地，上述吊舱可以设置于机身主体的顶部，该吊舱通过紧固件与机身主体固定连接；或者；上述吊舱还可以设置于机身主体同一水平面上，吊舱通过固定杆与机身主体固定连接。

通常，吊舱是指安装有某机载设备或武器，并吊挂在机身或机翼下的流线型短舱段。吊舱可固定安装(如发动机吊舱)，也可脱卸(如武器吊舱)。加装吊舱可以使无人机拥有其本身所不具备的功能，加装吊舱通常需要机载电子设备的支持和考虑飞机的整体空气动力。

通过设置吊舱，可以将飞行调控器和影像采集器稳固地固定于无人机的机身主体，保障了无人机结构的稳定性，同时也保障了影像数据拍摄的稳定性。

为了进一步提高无人机飞行状态的稳定性和可控性，上述无人机的旋翼的数量为四个或六个。通过设置四个或六个旋翼，不仅可以提高无人机飞行的稳定性，还可以通过控制不同旋翼的旋转状态，调节无人机的飞行状态，提高了无人机飞行状态的可控性。

在实际实现时，旋翼的个数会影响到无人机稳定性、几何尺寸和单发动力性能等参数。旋翼的个数越多，参与控制的量越多，越容易得到好的控制效果，无人机的稳定性越好；另外，旋翼数量较多的无人机对于动力系统失效的容忍程度也会上升。例如，六旋翼无人机可以承受双发/单发失效的状况，并且飞行器仍然可控；但四旋翼无人机，只要单发失效，除非旋翼上有周期变距，否则摔机可能性很大。因此，用户可以根据自身的需要，设置旋翼的个数。

实施例二：

对应于上述实施例一中的无人机，参见图4所示的一种用于输电线路影像获取的无人机系统的结构示意图，该无人机系统包括上述无人机(图4中以两个无人机为例，包括无人机30a和无人机30b)，还包括地面控制器31；该地面控制器用于向无人机发送飞行指令，还用于获取无人机拍摄的影像数据。

进一步地，该无人机系统还包括远端服务器32；该远端服务器32用于向地面控制器31发送输电线路的位置信息或飞行指令，还用于接收和处理地面控制器发送的影像数据。

进一步地，上述无人机系统还包括供电设备(图4中以两个供电设备为例，包括供电设备33a和供电设备33b)；该供电设备与无人机电连接，用于对无人机进行充电。

本实用新型实施例提供的用于输电线路影像获取的无人机系统，与上述实施例提供的用于输电线路影像获取的无人机具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

对应于上述实施例一中的无人机和上述实施例二中的无人机系统，参见图5所示的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析方法的流程图，该方法由与无人机通信连接的地面控制器执行，该方法包括如下步骤：

步骤S402，根据用户输入的输电线路的位置信息设置无人机的飞行指令，该飞行指令包括与位置信息对应的航线和飞行姿态；

步骤S404，将飞行指令发送给无人机，以使无人机按照飞行指令飞行；

在实际实现时，用户可以通过地面控制器上的人机交互接口输入输电线路的位置信息，还可以用户通过远端的服务器输入输电线路的位置信息，再由服务器发送至地面控制器；该输电线路的位置信息可以包括输电线路的身份信息和地理位置信息(例如，经纬度等)；地面控制器接收到位置信息后，再根据无人机当前的位置信息，生成无人机的飞行指令。

通常，上述航线可以根据输电线路的位置信息和无人机当前的位置信息确定；上述飞行姿态包括根据航线确定的无人机的飞行方向、转向时间和转向角度、以及飞行高度等信息。

步骤S406，监测无人机，当监测到无人机与输电线路的距离小于设定阈值时，向无人机发送启动摄像的指令，以使无人机拍摄输电线路的影像数据；

在无人机飞行过程中，地面控制器实时监控无人机的飞行位置、飞行状态等信息；在实际实现时，为了获取较高质量的影像数据，上述设定的阈值，可以为10米；当监测到无人机与输电线路的距离大于设定阈值时，可以继续发送飞行指令，使无人机向前或向后移动，直至无人机与输电线路的距离小于设定阈值。

步骤S408，在无人机摄像过程中，多次向无人机发送调整指令，以多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路；

例如，当对传输线路的传输线塔进行摄像时，无人机可以以传输线塔为中心，螺旋上升的方式进行摄像；还可以在特定的位置，无人机的摄像装置对准传输线塔，以垂直上升的方式进行摄像；另外，无人机还可以以传输线塔为中心，在传输线塔的顶部盘旋的方式进行摄像；不同摄像的方式可以根据线路巡查的具体任务设定。

步骤S410，获取无人机拍摄的影像数据；

无人机可以在飞行摄像过程中，主动将影像数据发送至地面控制器；还可以在飞行摄像过程中，根据地面控制器的指令发送影像数据至地面控制器；也可以在无人机执行任务完毕后，地面控制器主动向无人机的存储装置获取影像数据。

步骤S412，根据上述影像数据确定输电线路的缺陷。

地面控制器通过对影像数据进行图像处理、识别等，获取记载有输电线路缺陷的图片，进而根据图片，识别输电线路的缺陷类别、位置等信息。

本实用新型实施例提供的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析方法，该方法中，当地面控制器监测到无人机与输电线路的距离小于设定阈值时，向无人机发送启动摄像的指令以使无人机拍摄输电线路的影像数据；在无人机摄像过程中，地面控制器多次向无人机发送调整指令，以多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路；地面控制器获取无人机拍摄的影像数据后，根据影像数据确定输电线路的缺陷。该方式通过多次调整无人机的运行状态，使无人机从多角度多方位拍摄输电线路，可以高效准确地实现输电线路的缺陷检查，避免了人工进行输电线路巡检的工作量大且效率较低的问题。

参见图6所示的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析系统的结构示意图，该系统包括无人机500和地面控制器501，还包括远端服务器502；该远端服务器502与地面控制器501通信连接；该远端服务器502用于接收并保存地面控制器发送的影像数据和确定出的输电线路的缺陷。

进一步地，上述远端服务器还用于对地面控制器发送的输电线路的缺陷进行聚类处理和统计处理，生成输电线路的缺陷分析和缺陷预防报告；其中，该缺陷分析和缺陷预防报告包括输电线路的缺陷易发位置、缺陷易发时间以及合理的缺陷检查周期。

例如，上述远端服务器通过对影像数据进行实现分析，可以得到缺陷图像的时间序列，包括缺陷的周期和位置；通过聚类分析可以获得发生缺陷可能性较高的位置；进而结合上述多种分析方式，用户可以获得确定时间和地点下，可能出现的缺陷，从而生成输电线路检查的密度，检查周期建议。

上述系统还包括供电设备；供电设备与无人机电连接，用于对无人机进行供电。该供电设备可以为现场变电站。

进一步地，上述系统还包括分布式数据库；面对大量检测生成的图像和飞行控制数据，单数据库服务器不能满足高效、准确的处理要求。通过使用分布式数据库，在地面控制站部署MySQL本地数据库，在远端服务器部署远端数据库，还可以在云端设置云端数据库；通过设置分布式数据库可以高效，准确地处理数据。

本实用新型实施例提供的一种基于影像处理的输电线路缺陷分析系统中，通过设置远端服务器可以对输电线路的影像数据和缺陷进行再处理，生成输电线路的缺陷分析和缺陷预防报告，对输电线路的缺陷情况进行了更深层次的分析和管理，可以使用户更加全面准确地了解输电线路的缺陷状况，进而可以及时采取相关的缺陷补救和缺陷预防的措施，提高了输电线路管理的高效性。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于输电线路影像获取的无人机，其特征在于，所述无人机包括机身主体、旋翼、以及设置于所述机身主体上的飞行调控器和影像采集器；

所述飞行调控器包括主控板和传感器件；所述传感器件包括与所述主控板均连接的加速度传感器和惯性测量单元；

所述旋翼上配置有电机和所述电机的电机变速器；

所述主控板上设置有无线网卡，通过所述无线网卡接收地面控制器的飞行指令，通过有线方式接收所述传感器件上传的传感数据；比较所述飞行指令和所述传感数据，设置所述电机变速器的运行参数，所述电机按照所述运行参数运行，以调整所述旋翼的运行状态；

所述主控板还与所述影像采集器连接，用于接收所述地面控制器发送的启动摄像的指令，启动所述影像采集器拍摄输电线路的影像数据；

所述主控板包括：

第一传感器接口和与所述第一传感器接口连接的第一比较器，所述第一比较器与所述无线网卡连接，所述第一传感器接口与所述加速度传感器连接；所述第一比较器用于比较所述地面控制器发送的飞行指令中的飞行姿态指令与所述加速度传感器发送的飞行姿态数据，输出所述电机变速器的第一运行参数；

第二传感器接口和与所述第二传感器接口连接的第二比较器，所述第二比较器与所述无线网卡连接，所述第二传感器接口与所述惯性测量单元连接；所述第二比较器用于比较所述地面控制器发送的飞行指令中的方向和速度指令与所述加速度传感器发送的方向和速度数据，输出所述电机变速器的第二运行参数。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括设置于所述机身主体上的GPS定位器，所述GPS定位器与所述主控板连接， 所述主控板接收所述GPS定位器的实时定位信息，将所述定位信息通过所述无线网卡发送给所述地面控制器。

3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述影像采集器包括依次连接的摄像头、模数转换器和存储器。

4.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括吊舱，所述吊舱与所述机身主体固定连接；

所述飞行调控器和所述影像采集器设置于所述吊舱内。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述吊舱设置于所述机身主体的顶部，所述吊舱通过紧固件与所述机身主体固定连接；

或者；所述吊舱设置于所述机身主体同一水平面上，所述吊舱通过固定杆与所述机身主体固定连接。

6.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述旋翼的数量为四个或六个。

7.一种用于输电线路影像获取的无人机系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的无人机，还包括地面控制器；

所述地面控制器用于向所述无人机发送飞行指令，还用于获取所述无人机拍摄的影像数据。

8.根据权利要求7所述的无人机系统，其特征在于，还包括远端服务器；所述远端服务器用于向所述地面控制器发送输电线路的位置信息或所述飞行指令，还用于接收和处理所述地面控制器发送的所述影像数据。

9.根据权利要求7所述的无人机系统，其特征在于，还包括供电设备；所述供电设备与所述无人机电连接，用于对所述无人机进行充电。