用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法技术

本发明专利技术公开了一种用于无人机输电线路巡检的移动子站，用于飞行任务的规划和下发，对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控，对巡检图像数据进行预处理，以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断；包括人机交互模块、巡检任务同步模块、吊舱控制模块、GIS模块、飞控模块、飞行任务规划模块、缺陷预诊断模块、图像预处理模块、气象监测模块、飞行任务监控模块、数据存储模块、GPS模块和通信模块，本发明专利技术增强了无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度，提高无人机巡检的效率，为实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，提供技术支持。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于无人机输电线路巡检的移动子站，用于飞行任务的规划和下发，对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控，对巡检图像数据进行预处理，以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断；包括人机交互模块、巡检任务同步模块、吊舱控制模块、GIS模块、飞控模块、飞行任务规划模块、缺陷预诊断模块、图像预处理模块、气象监测模块、飞行任务监控模块、数据存储模块、GPS模块和通信模块，本专利技术增强了无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度，提高无人机巡检的效率，为实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，提供技术支持。【专利说明】
本专利技术属于电力系统设备的维护检修领域，涉及无人机输电线路巡检领域，尤其是一种。
技术介绍
利用无人机线路巡检在输电线路巡检中发挥着越来越重要的作用。无人机巡线系统可以部分代替巡线工人和有人机巡线系统，可在合适的时间对输变电线路进行巡检，及时发现线路的故障和隐患，并及时将现场的情况传回地面控制中心，以便做出正确判断及时排除线路故障。可以大大减轻电力服务人员的工作负荷，减少可能发生的人员危险的机率，降低电力设备的维护成本，提高电网的安全性和可靠性。采用无人机进行输电线路巡检具有一定危险性，尤其是在山区、高原等自然环境恶劣、气候多变的地区进行输电线路巡检。国内外的无人机输电线路巡检均处于试点和考核阶段，在该阶段需要采集和存储无人机巡检的运行参数，尤其是无人机的飞行状态信息、吊舱状态信息和无人机巡检的结果数据等，实现对无人机巡检的有效监控。为全面考核和分析现有无人机线路巡检的技术经济性和可靠性，完善无人机线路巡检的运营管理提供支持，实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，需要通过现代化的技术手段和管理方法对无人机巡检进行集中监控。目前，国内针对无人机巡检进行监控的系统很少，所提出的各种方法，大多处于试验阶段，并且都是针对单个无人机进行监控，而没有针对多个巡检的无人机进行集中监控。监控的对象多为无人机巡检的图像数据，对无人机巡检的状态信息、吊舱信息和气象信息的监控较少，对于巡检结果数据处理的信息化和自动化程度较低。申请号为201120477071.2的《电力巡线用无人机监控系统》专利，提出通过地面监控系统对无人机进行实时的视频监控。申请号为201120186312.8的《一种无人机无线视频监控系统》的专利，提过WCDMA通信方式实现对无人机进行实时的远程视频监控。两者的监控手段和对象单一，仅仅通过视频监控无法全面反映无人机巡检的状态信息，特别是无人机的飞行状态信息、吊舱状态信息和地面移动子站信息等。申请号为201020519831.7的《无人机实时定位监控管理系统》专利，将无人机的GPS定位信息通过无线通信实时上传到监控系统，对多个无人机进行定位监控。该系统的监控只针对无人机的GPS信息，无法对无人机的实时的飞行状态信息进行有效监控，也没有在电力系统应用。申请号为201010595330.1的《一种无人机巡线实时系统》专利，通过地面控制站实现对无人机巡线数据的实时监控，并将巡检的图像信息通过3G通道上传到互联网中，仅能实现对图像的远程监控，无法对无人机的状态信息、吊舱状态信息和地面移动子站信息的有效远程监控。该专利所涉及系统并没有对巡检的结果数据进行后续的自动化处理，特别是监控系统与无人机之间只能进行一对一监控，无法实现同时对多个无人机巡检信息的有效监控。综上所述，现有对无人机巡检的监控方法，其效果并非很理想，尚有很多问题需要解决。
技术实现思路
本专利技术目的是为了克服现有技术的不足，提供一种，通过远程集中监控和本地监控相结合的方式，对接入的一个以上的巡线无人机的飞行状态、吊舱状态、输电线路和巡检结果等信息进行集中监控，增强无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度，提高无人机巡检的效率，为实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，提供技术支持。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种用于无人机输电线路巡检的集中监控系统，包括集中监控子系统、移动子站和无人机飞行平台。集中监控子系统与移动子站之间以一对多的方式相连接，移动子站与无人机飞行平台以一对一的方式相连接。其中，所述集中监控子系统，用于接入移动子站和无人机飞行平台的状态信息和巡检数据，对无人机巡检任务进行规划和同步、对无人机巡检的移动子站和无人机飞行平台进行实时远程监控，对巡检数据进行缺陷诊断、统计、分析和展示，描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境；其中，移动子站，用于飞行任务的规划和下发，对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控，对巡检图像数据进行预处理，以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断。其中，无人机飞行平台包括用于作为线路检测终端的吊舱模块，对无人机飞行平台进行飞行控制的飞行控制模块，进行GPS定位的GPS模块，用于与移动子站进行通信的通信模块以及无人机机体。飞行控制模块、吊舱模块和GPS模块分别通过数传通信链路与移动子站进行通信；吊舱模块通过图传通信链路将检测图像信息发送到移动子站中。所述吊舱模块包括可见光摄像机和/或红外热成像摄像机和/或紫外成像摄像机等。所述集中监控子系统包括人机交互模块、巡检任务规划模块、巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、GIS模块、输电线路管理模块、巡检缺陷诊断模块、巡检报告管理模块、数据存储模块、巡检结果管理模块、缺陷消缺模块、巡检任务监控模块以及通信模块。人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来；所述人机交互模块采用包括当前无人机操控设备或者选自遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影系统，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块，通过音频、视频和图像等方式展示出来。巡检任务规划模块，用于对无人机巡检的输电线路进行任务划分，根据巡检设备的可靠性、人员的巡检记录、巡检地理环境、气象环境等影响因素，确定各巡检机组巡检的输电线路段、巡检所需设备以及巡检的机组人员，明确巡检的计划时间等，并对规划出的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核以及巡检任务通知和下发等操作，完成巡检任务的规划；所述巡检任务规划模块包括巡检任务规划单元、巡检任务管理单元和巡检任务信息同步单元。巡检任务规划单元与巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、GIS模块和输电线路管理模块相连接，用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划，根据设备可靠性、人员技能掌握程度、巡检地理环境复杂程度、线路重要性、季节性因素以及经济性等影响因素，确定巡检的输电线路、设备、人员和时间等要素；巡检任务管理单元与巡检任务规划单元相连接，用于对已规划好的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核等管理；巡检任务信息同步单元与巡检任务管理单元相连接，用于同步选定的无人机巡检任务信息到相应的移动子站。巡检任务监控模块，用于监控无人机巡检现场的气象环境信息、无人机飞行状态信息、移动子站状态信息、GPS位置信息、吊舱控制信息等实时状态信息和电力环境信息，并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境；所述巡检任务监控模块，包括移动子站监控单元、飞行状态监控单元、吊舱监控单元和气象环境监测单元，用于监控无人机巡检现场的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，包括：人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来，实现系统数据的输入和输出，完成人与系统的交互；所述巡检任务同步模块，用于同步集中监控子系统中的巡检任务信息到本地，对同步到本地的巡检任务进行查询、状态维护和当前巡检任务设定操作，完成巡检任务信息的同步和管理；吊舱控制模块，用于实现对无人机飞行平台上吊舱的监测和控制，实时读取包括但不限于吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值吊舱信息，还能够根据外部指令，下发控制指令，控制吊舱的角度，执行拍摄和停止拍摄动作，完成对无人机飞行平台上的吊舱监控；GIS模块，用于对巡检任务的输电线路信息进行导入、导出和展示功能，并提供GIS地图的框选、GPS位置定位操作，提供GIS地图上的GPS位置点的标定操作功能；飞控模块，用于对无人机飞行平台的状态信息进行监测和控制，实时读取无人机飞行平台的GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量信息，并根据外部指令，下发命令到无人机飞行平台，对无人机飞行平台进行控制；飞行任务规划模块，用于根据无人机巡检的输电线路信息、地理环境信息、气象环境信息，在GIS地图上规划出无人机巡检的起降点、悬停点、航迹点，以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距，生成相应的飞行航路，并对无人机飞行任务信息进行查询、浏览和删除、导入和导出操作，完成飞行任务的管理和规划；所述缺陷预诊断模块，用于对图像进行编辑和拼接处理，将具有潜在缺陷可能性的图片筛选出来，在图像信息中标识缺陷信息和缺陷位置信息，并对相应的缺陷信息进行标识、修改、删除、查询和浏览操作，完成巡检结果的缺陷诊断和管理；图像预处理模块，用于对巡检的图像信息进行预处理和管理，对相应的缺陷信息进行浏览、编辑、筛选和预处理操作，将拍摄图项中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉，对图进行去噪处理，调整图像的清晰度和对比度处理，实现图像信息的预处理；所述气象监测模块，对无人机巡检现场的气象信息进行实时监测，通过匹配接口与飞行任务监控模块相连接，将监测气象信息发送到集中监控子系统；飞行任务监控模块，用于对飞行状态信息、巡检现场气象信息、GPS位置信息进行监控，在人机交互模块中展示出来；还能够将相应的飞行任务监控信息通过通信模块发送到集中监控子系统；数据存储模块，用于系统数据的存储，通过数据完成集中管理子系统系统基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库；；所述GPS模块，用于移动子站的GPS定位，其与飞行任务监控模块通过串口相连接，将移动子站的GPS信息发送到集中监控子系统；通信模块，用于实现与集中监控子系统之间的数据的交互，从集中监控子系统中同步巡检任务信息，并将巡检数据和巡检监控数据上送到集中监控子系统；还能够通过数传模块和图传模块，读取无人机飞行平台的无人机状态信息和巡检的视频信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俍，慕世友，任杰，张明江，王滨海，张方正，董罡，张晶晶，郑天茹，王万国，魏传虎，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山东省电力公司电力科学研究院，山东鲁能智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11