CN219039629U - 用于输电线路的无人机巡检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于输电线路的无人机巡检系统，包括无人机、与输电线路的不同分段线路分别对应设置的机库和云管控系统，无人机、机库和云管控系统通过数据通信单元两两双向通信连接；机库内设有与机库控制服务器分别连接的消防装置、气象感知装置、温控装置、监控装置、机库电池模块、升降台和舱门；机库控制服务器通过数据通信单元中的无线通信设备与云管控系统连接，机库控制服务器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与无人机连接。本实用新型能够使通信形成闭环，有效保障了高效的通信效率，还保障了无人机和机库各装置维持在一个稳定的环境中，使无人机和各装置拥有更长的使用寿命，并且通过消防装置还大幅度提高了机库的安全性。

Description

用于输电线路的无人机巡检系统

技术领域

本实用新型涉及无人机巡检系统，具体讲是用于输电线路的无人机巡检系统。

背景技术

输电线路一般是由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。输电线路的工作环境大多是在野外以及一些荒无人烟的地方，雨雪、雷击等恶劣环境都可能会对输电线路造成破坏，鸟类筑巢、人造垃圾也会对输电线路形成安全隐患。如果电力系统出现问题，会给人们生活带来诸多不便，也会给国家和社会带来巨大的损失。所以保障输电线路安全稳定的运行尤为关键，必须定期进行检查和维护。为了保障输电线路安全稳定的运行，电力工人需要定期的巡检输电线路。

近年来，无人机在电力巡检过程中的应用越来越成熟，以前单纯靠人工巡检的传统方式逐渐被无人机智能巡检所替代，传统的输电线路巡检模式已经不能完全适应电力发展的需求。但输电线路的巡检环境恶劣，巡检员需要携带无人机到现场环境进行作业，不仅工作量大，而且效率低。并且巡检任务容易受到无人机续航时间较短的影响，无人机上的电池仅能够维持较短的时间。若所需要巡检的输电线路较长，无人机的飞行距离无法达到所要巡检距离时，需要通过大量巡检员分别控制一个无人机对各段输电线路进行分段巡检，不仅增加了巡检员的工作强度，且耗费大量的人力物力和效率低。

也有部分巡检单位采用了设立充电基站的方案，并实现了无人值守的电力巡检。通过在巡检线路附近设立充电机库来为无人机充电，使无人机能够续航巡检。但因为有了充电功能，充电机库有了发生火灾的可能性，而且巡检线路附近都比较偏僻，一旦出现灾情难以及时发现并控制。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于输电线路的无人机巡检系统，通过无人机对输电线路的多个路段连续执行巡检任务，并且保障机库内的消防安全和无人机的安全。

本实用新型用于输电线路的无人机巡检系统，包括用于对输电线路巡检的无人机，还有与输电线路的不同分段线路分别对应设置的机库，以及云管控系统，所述无人机、机库和云管控系统通过数据通信单元两两双向通信连接；

在机库内设有机库控制服务器，所述机库控制服务器分别与消防装置、气象感知装置、温控装置、监控装置、机库电池模块、升降台和舱门通信连接；

所述机库控制服务器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，机库控制服务器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与无人机通信连接。

其中，所述数据通信单元中的地面基站通信设备设于输电线路各路段的机库中，无线通信设备为无线通信运营商的通信平台。

所述云管控系统用于生成巡检任务和巡检航线、以及处理和机库、无人机和载荷的交互数据，生成无人机、机库和载荷的控制指令实现对各个设备的控制操作。

所述机库又成为自动机库或无人机机库，用于无人机的专用停放场所。通过机库可以将无人机直接部署到作业现场。无人机不运行时，无人机在机库待命；工作时，打开机库的舱门，无人机通过升降台升至机库顶部后，自动飞出作业。

通过机库中的机库控制服务器可以接收、发送、处理云管控系统的控制指令、无人机控制指令和机库内各装置的控制指令。

所述消防装置对机库内的火情进行消除，保证机库安全。

所述气象感知装置用于获取机库内的湿度、气温、机库外的雨量和风速等信息，全面的获知气象环境条件，并把气象数据通过机库控制服务器传输到云管控系统分析处理，以保障无人机停/飞环境的安全。

所述温控装置具备机库环境温度和湿度控制功能，例如对机库内舱升/降温或除湿，让机库内舱的温度维持在一个稳定的环境，能够更好的保护机库、无人机和载荷设备。

所述监控装置用于监控机库内部环境和机库外部环境，与机库控制服务器连接后，通过所述数据通信单元将监控的视频数据传输到云管控系统中，实时监控机库环境情况。

所述机库电池模块具备无人机自动充电对接功能，为无人机、机库内的各设备、地面基站通信设备提供电力，为下次巡检任务提供电力保障和准备。

所述升降台为无人机提供起飞/降落的载体。

所述舱门可以保护无人机和机库内的各装置在恶劣环境下不容易受到外在因素的损坏。

升降台和舱门均与机库控制服务器信号连接，机库控制服务器接收到执行任务控制指令后，控制舱门打开、升降台升起，通过数据通信单元的地面基站通信设备发送控制飞行指令到无人机，无人机执行起飞操作，按预设巡检航线执行飞行任务，无人机飞出机库后舱门自动识别并进行关闭。

本实用新型通过云管控系统、无人机和机库相互结合通信，使通信形成闭环，有效保障了高效的通信效率，由此提高了实时数据传输速度。通过云管控系统生成巡检任务和规划巡检航线，云管控系统远程发送巡检航线和指令给无人机和机库，实现无人值守的巡检模式，提高了巡检效率。云管控系统接收机库和无人机发送的数据并进行处理，实现了数据统一分析。机库内设置的各类传感装置、监控装置和消防装置，都保障了无人机和各装置维持在一个稳定的环境中，使得无人机和各装置拥有更长的使用寿命，并且通过消防装置还大幅度提高了机库的安全性。

具体的，所述机库内设置的消防装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的高温与烟雾传感器、消防报警器和灭火装置。

所述高温与烟雾传感器用以感知机库内的当前温度和烟雾浓度，如果出现高温或浓烟雾并且达到设定的阈值，通过机库控制服务器实时发送数据到云管控系统进行报警，同时将信息发送给巡检员，机库控制服务器控制机库内的所述消防报警器报警，如果烟雾浓度达到阈值，机库控制服务器还同时控制灭火装置自动开启进行灭火，保障机库、无人机和周围环境安全。其中所述灭火装置可以是消防喷淋管路系统或灭火器设备。

具体的，所述机库内设置的气象感知装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的湿度传感器、雨量感知设备、风向感知设备和气压传感设备。

通过气象感知装置中的各传感设备，获得风速、温度、湿度以及雨量的信息，进而更加全面地获知气象环境条件，以保障无人机停/飞环境的安全。

具体的，在所述机库电池模块中设置有为无人机充电、地面基站通信设备供电以及机库内其他设备供电的太阳能发电装置。

通过太阳能发电装置能够有效利用太阳，将太阳能转化为电能，减少使用机库电池模块中的蓄电池或供电线路的电能，更加绿色环保。

另一方面，所述无人机中设有无人机控制处理器，以及分别和所述无人机控制处理器信号连接的无人机设备单元和无人机电池模块，所述无人机电池模块向无人机设备单元供电，无人机控制处理器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，以及无人机控制处理器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与机库中的机库控制服务器通信连接。

所述无人机设备单元根据巡检任务自动选择相应的载荷(如吊舱、相机等)来执行巡检任务。巡检过程中由无人机控制处理器通过数据通信单元中的无线通信设备将数据传输到云管控系统进行数据处理和显示，并且通过数据通信单元中的地面基站通信设备将巡检的相关数据传输到机库中保存。

所述无人机电池模块具备与机库自动充电对接的功能，能够自动传输电池状态到云管控系统中进行监控。

具体的，所述无人机设备单元中包括相机、雷达和吊舱设备。其中，相机用于巡检航拍、雷达用于巡检过程中的监视扫描杆塔和杆塔周围的情况、吊舱设备用于监控。

另一方面，在所述云管控系统中设有与数据通信单元中的无线通信设备通信连接的数据处理服务器，以及分别与所述数据处理服务器信号连接的设备管理处理器、任务管理处理器、显示装置和控制管理处理器。

所述数据处理服务器用于数据处理，包括根据机库实时传输的传感信息，判断机库状态信息、气象感知信息、无人机电池状态信息，如果符合飞行条件便将指令通过数据通信单元发送到机库。接收和处理云管控系统中其他设备的交互数据，以及接收和处理和无人机之间的交互数据。

所述设备管理处理器用于提供统一管理机库、无人机、载荷的数据。

所述任务管理处理器用于生成巡检任务和巡检航线，并保存巡检任务和巡检任务数据。

所述显示装置用于显示机库内外的监控数据、无人机飞行轨迹数据、所述吊舱监控数据、相机照片数据、雷达点云数据等各种信息。

所述控制管理处理器生成任务执行指令发送到所述数据处理服务器，还包括生成控制机库、无人机、载荷执行动作的控制指令。

其中，所述显示装置包括电脑和/或移动通讯设备。也可以是其他能够适用于显示的设备。

在此基础上，在所述数据通信单元中的无线通信设备中设有3G、4G或5G无线通信模块中的至少一种。根据不同的通信条件，选择适合的通信模式进行无线通信。

本实用新型的有益效果包括：

1、实现了无人值守的巡检模式，减少了人力物力的消耗，提高了巡检效率。

2、保障了无人机和机库内的各装置维持在一个稳定的环境中，使得无人机和各装置拥有更长的使用寿命。

3、通过消防装置还大幅度提高了机库的安全性。

4、通过对机库内和周围的各种监控数据实时获知机库的内外环境和安全隐患。

5、通过太阳能发电装置，减少了使用机库电池模块中的蓄电池或供电线路的电能的频次，更加绿色环保。

附图说明

图1为本实用新型用于输电线路的无人机巡检系统的连接框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实用新型用于输电线路的无人机巡检系统，包括用于对输电线路巡检的无人机，还有与输电线路的不同分段线路分别对应设置的机库，以及云管控系统，所述无人机、机库和云管控系统通过数据通信单元两两双向通信连接；

在机库内设有机库控制服务器，所述机库控制服务器分别与消防装置、气象感知装置、温控装置、监控装置、机库电池模块、升降台和舱门通信连接；

所述机库控制服务器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，机库控制服务器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与无人机通信连接。

其中，所述数据通信单元中的地面基站通信设备设于输电线路各路段的机库中，无线通信设备为无线通信运营商的通信平台。

在所述数据通信单元中的无线通信设备中设有3G、4G或5G无线通信模块中的至少一种。根据不同的通信条件，选择适合的通信模式进行无线通信。

所述云管控系统用于生成巡检任务和巡检航线、以及处理和机库、无人机和载荷的交互数据，生成无人机、机库和载荷的控制指令实现对各个设备的控制操作。

所述机库又成为自动机库或无人机机库，用于无人机的专用停放场所。通过机库可以将无人机直接部署到作业现场。无人机不运行时，无人机在机库待命；工作时，打开机库的舱门，无人机通过升降台升至机库顶部后，自动飞出作业。

通过机库中的机库控制服务器可以接收、发送、处理云管控系统的控制指令、无人机控制指令和机库内各装置的控制指令。

所述消防装置对机库内的火情进行消除，保证机库安全。

所述气象感知装置用于获取机库内的湿度、气温、机库外的雨量和风速等信息，全面的获知气象环境条件，并把气象数据通过机库控制服务器传输到云管控系统分析处理，以保障无人机停/飞环境的安全。

所述温控装置具备机库环境温度和湿度控制功能，例如对机库内舱升/降温或除湿，让机库内舱的温度维持在一个稳定的环境，能够更好的保护机库、无人机和载荷设备。

所述监控装置用于监控机库内部环境和机库外部环境，与机库控制服务器连接后，通过所述数据通信单元将监控的视频数据传输到云管控系统中，实时监控机库环境情况。

所述机库电池模块具备无人机自动充电对接功能，为无人机、机库内的各设备、地面基站通信设备提供电力，为下次巡检任务提供电力保障和准备。

所述升降台为无人机提供起飞/降落的载体。

所述舱门可以保护无人机和机库内的各装置在恶劣环境下不容易受到外在因素的损坏。

升降台和舱门均与机库控制服务器信号连接，机库控制服务器接收到执行任务控制指令后，控制舱门打开、升降台升起，通过数据通信单元的地面基站通信设备发送控制飞行指令到无人机，无人机执行起飞操作，按预设巡检航线执行飞行任务，无人机飞出机库后舱门自动识别并进行关闭。

本实用新型通过云管控系统、无人机和机库相互结合通信，使通信形成闭环，有效保障了高效的通信效率，由此提高了实时数据传输速度。通过云管控系统生成巡检任务和规划巡检航线，云管控系统远程发送巡检航线和指令给无人机和机库，实现无人值守的巡检模式，提高了巡检效率。云管控系统接收机库和无人机发送的数据并进行处理，实现了数据统一分析。机库内设置的各类传感装置、监控装置和消防装置，都保障了无人机和各装置维持在一个稳定的环境中，使得无人机和各装置拥有更长的使用寿命，并且通过消防装置还大幅度提高了机库的安全性。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述机库内设置的消防装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的高温与烟雾传感器、消防报警器和灭火装置。

所述高温与烟雾传感器用以感知机库内的当前温度和烟雾浓度，如果出现高温或浓烟雾并且达到设定的阈值，通过机库控制服务器实时发送数据到云管控系统进行报警，同时将信息发送给巡检员，机库控制服务器控制机库内的所述消防报警器报警，如果烟雾浓度达到阈值，机库控制服务器还同时控制灭火装置自动开启进行灭火，保障机库、无人机和周围环境安全。其中所述灭火装置可以是消防喷淋管路系统或灭火器设备。

所述机库内设置的气象感知装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的湿度传感器、雨量感知设备、风向感知设备和气压传感设备。

通过气象感知装置中的各传感设备，获得风速、温度、湿度以及雨量的信息，进而更加全面地获知气象环境条件，以保障无人机停/飞环境的安全。

在所述机库电池模块中设置有为无人机充电、地面基站通信设备供电以及机库内其他设备供电的太阳能发电装置。

通过太阳能发电装置能够有效利用太阳，将太阳能转化为电能，减少使用机库电池模块中的蓄电池或供电线路的电能，更加绿色环保。

实施例3：

如图1所示，所述无人机中设有无人机控制处理器，以及分别和所述无人机控制处理器信号连接的无人机设备单元和无人机电池模块，所述无人机电池模块向无人机设备单元供电，无人机控制处理器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，以及无人机控制处理器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与机库中的机库控制服务器通信连接。

所述无人机设备单元根据巡检任务自动选择相应的载荷(如吊舱、相机等)来执行巡检任务。巡检过程中由无人机控制处理器通过数据通信单元中的无线通信设备将数据传输到云管控系统进行数据处理和显示，并且通过数据通信单元中的地面基站通信设备将巡检的相关数据传输到机库中保存。

所述无人机电池模块具备与机库自动充电对接的功能，能够自动传输电池状态到云管控系统中进行监控。

所述无人机设备单元中包括相机、雷达和吊舱设备。其中，相机用于巡检航拍、雷达用于巡检过程中的监视扫描杆塔和杆塔周围的情况、吊舱设备用于监控。

实施例4：

如图1所示，在所述云管控系统中设有与数据通信单元中的无线通信设备通信连接的数据处理服务器，以及分别与所述数据处理服务器信号连接的设备管理处理器、任务管理处理器、显示装置和控制管理处理器。

所述数据处理服务器用于数据处理，包括根据机库实时传输的传感信息，判断机库状态信息、气象感知信息、无人机电池状态信息，如果符合飞行条件便将指令通过数据通信单元发送到机库。接收和处理云管控系统中其他设备的交互数据，以及接收和处理和无人机之间的交互数据。

所述设备管理处理器用于提供统一管理机库、无人机、载荷的数据。

所述任务管理处理器用于生成巡检任务和巡检航线，并保存巡检任务和巡检任务数据。巡检任务是由任务名称、任务时间、巡检设备(机库、无人机、载荷)、巡检目标(需要巡检的输电线路路段)、创建任务人员和巡检任务模式组成。其中巡检任务模式包括：正射影像、三维模型和图像序列。巡检任务数据包括：照片、视频、DOM、点云、飞行轨迹数据等。

所述巡检航线中的航线数据由一组有先后顺序的航点组成，航点分为起飞航点、飞行航点、拍照/监控/测绘/雷达扫描/开灯/投掷/喇叭喊话/拼接等动作航点以及降落航点，无人机到达每一航点位置后，分别执行相应的动作。

所述显示装置包括电脑和/或移动通讯设备，也可以是其他能够适用于显示的设备。用于显示机库内外的监控数据、无人机飞行轨迹数据、所述吊舱监控数据、相机照片数据、雷达点云数据等各种信息。

所述控制管理处理器生成任务执行指令发送到所述数据处理服务器，还包括生成控制机库、无人机、载荷执行动作的控制指令。

实施例5：

在上述实施例的基础上，本实用新型的无人机巡检系统运行时，巡检员通过云管控系统的任务管理处理器生成巡检任务，并进行巡检航线规划，由数据处理服务器通过数据通信单元的无线通信设备将巡检任务和巡检航线规划发送给无人机，无人机的无人机控制处理器接收到巡检航线并进行保存，如果无人机未接收到巡检航线，则云管控系统通过数据通信单元的无线通信设备将相关数据发送到机库，机库通过数据通信单元的地面基站通信设备发送给无人机。

云管控系统的数据处理服务器将巡检航线和无人机的反馈结果通过数据通信单元的无线通信设备发送到机库的机库控制服务器，机库控制服务器根据无人机的反馈结果判断是否需要通过数据通信单元的地面基站通信设备将巡检航线发送到无人机控制处理器，并将执行进行反馈给云管控系统的数据处理服务器。

云管控系统的控制管理处理器生成任务执行指令发送到数据处理服务器，数据处理服务器根据机库实时传输过来的各类传感信息，判断机库状态信息、气象感知信息、无人机电池状态信息等，如果符合飞行条件便将执行任务控制指令通过数据通信单元的无线通信设备发送到机库控制服务器。

机库控制服务器分别与升降台和舱门连接，机库控制服务器接收到执行任务控制指令后，控制舱门打开，升降台升起，通过数据通信单元的地面基站通信设备发送飞行指令到无人机控制处理器。

无人机控制处理器接收到飞行指令后，控制无人机执行起飞操作，按预设巡检航线执行飞行任务，无人机飞出机库后舱门自动识别和关闭。

无人机飞行过程，无人机通过数据通信单元的无线通信设备和地面基站通信设备，分别实时传输飞行轨迹信息和载荷数据(不同载荷生成的不同的数据信息)到云管控系统的数据处理服务器和机库的机库控制服务器。机库控制服务器再将相应的数据通过无线通信设备转发到云管控系统的数据处理服务器，数据处理服务器进行处理、显示和保存。无人机如果遇到无线通信信号弱，无法发送数据，与云管控系统断开连接，云管控系统便切换数据源，处理机库发送的数据，保障数据通信的可用性，提高数据传输速度和数据精度。

无人机执行完巡检任务后返回机库上方，巡检人员根据情况决定是否再次执行任务或者结束任务。如果结束任务，通过云管控系统的控制管理处理器生成任务结束指令发送到机库的机库控制服务器，控制机库打开舱门，升降台上升，无人机降落到升降台上后，升降台下降，机库的舱门关闭，无人机自动归位。云管控系统的数据处理服务器处理保存任务信息以及巡检作业数据到任务管理处理器，以便巡检员后续进行输电线路维护、数据分析和数据回放。

由此实现了巡检员无需到现场执行输电线路巡检任务，通过云管控系统远程操作机库、无人机和载荷来执行巡检任务，达到无人值守巡检的目的，解决了人力巡检或人持无人机巡检费时费力问题。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做相关的变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.用于输电线路的无人机巡检系统，包括用于对输电线路巡检的无人机，其特征为：还包括与输电线路的不同分段线路分别对应设置的机库，以及云管控系统，所述无人机、机库和云管控系统通过数据通信单元两两双向通信连接；

在机库内设有机库控制服务器，所述机库控制服务器分别与消防装置、气象感知装置、温控装置、监控装置、机库电池模块、升降台和舱门通信连接；

所述机库控制服务器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，机库控制服务器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与无人机通信连接。

2.如权利要求1所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：所述机库内设置的消防装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的高温与烟雾传感器、消防报警器和灭火装置。

3.如权利要求1所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：所述机库内设置的气象感知装置包括分别与所述机库控制服务器信号连接的湿度传感器、雨量感知设备、风向感知设备和气压传感设备。

4.如权利要求1所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：在所述机库电池模块中设置有为无人机充电、地面基站通信设备供电以及机库内其他设备供电的太阳能发电装置。

5.如权利要求1所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：所述无人机中设有无人机控制处理器，以及分别和所述无人机控制处理器信号连接的无人机设备单元和无人机电池模块，所述无人机电池模块向无人机设备单元供电，无人机控制处理器还通过数据通信单元中的无线通信设备与所述云管控系统通信连接，以及无人机控制处理器通过数据通信单元中的地面基站通信设备与机库中的机库控制服务器通信连接。

6.如权利要求5所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：所述无人机设备单元中包括相机、雷达和吊舱设备。

7.如权利要求1所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：在所述云管控系统中设有与数据通信单元中的无线通信设备通信连接的数据处理服务器，以及分别与所述数据处理服务器信号连接的设备管理处理器、任务管理处理器、显示装置和控制管理处理器。

8.如权利要求7所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：所述显示装置包括电脑和/或移动通讯设备。

9.如权利要求1至8之一所述用于输电线路的无人机巡检系统，其特征为：在所述数据通信单元中的无线通信设备中设有3G、4G或5G无线通信模块中的至少一种。

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