一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统及方法，通过定位模块实时收集无人机位置信息；监控模块采集无人机飞行数据和无人定位模块所获取的位置信息，并将数据加密后传输到电力信息专网数据接收网关；电力信息专网数据接收网关将接收到的数据解码，解码后的原始数据包通过安全隔离网闸传输到数据库服务器；应用服务器调用数据库服务器内的数据在电力信息专网进行无人机巡检状态的实时监控展示。本发明专利技术通过唯一ID对设备与系统间的通信进行数据管理，利用电力信息专网数据接收网关与单项安全隔离网闸对数据传输过程进行安全检测及管控，保证数据合法性和有效性，提高数据传输安全性。

A real-time monitoring and searching system and method for UAV inspection status of transmission lines

【技术实现步骤摘要】
一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统及方法
本专利技术属于输电线路巡检无人机状态监控的
，具体涉及一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统及方法。
技术介绍
在现阶段的无人机巡检系统中，主要以2.4G和5.8G为主的无人机航电信息通信，主要通信渠道为无人机本体系统的闭环数据，但对于无人机飞行信息的监控部分，尚处于一个空白阶段，无人机的飞行信息无法通过自己本身的通信链路传输给其他系统进行数据管控。现阶段无人机巡检没有有效的飞行作业监控，尚无监测模块或现场监测数据可对无人机巡检实行全天候监控，存在黑飞现象。无人机是否巡检了某一基杆塔，作业量数据无法得到智能化采集，不便于巡检作业量的统计。与此同时，现阶段无人机巡检撞塔、碰线、坠机等安全事故时有发生，发生上述事故后，往往无人机本体遭到损坏，本身的通信链路及供电模块被迫中止，无人机处于失联状态。无人机地面站只能获取无人机损坏最后一刻的位置信息，对巡检人员来说，无人机后续的飞行数据、位置数据处于空白，给后续无人机定位、搜寻、事故分析等带来很大困难。无人机处于失电失联状态时，仍能获取无人机位置信息，对无人机搜寻十分关键。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统及方法。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，包括定位模块、监控模块、光伏储能充放模块、电力信息专网数据接收网关、安全隔离网闸、应用服务器和数据库服务器；所述定位模块，用于实时采集记录无人机的位置信息，用于无人机失联时的定位搜寻；所述监控模块，用于采集无人机飞行数据，以及定位模块记录的位置信息，并将数据加密之后传输到电力信息专网数据接收网关；所述光伏储能充放模块，用于无人机失电时的备用电源，在无人机处于失电状态时，为定位模块和监控模块供电；所述电力信息专网数据接收网关，用于将接收到的数据进行协议解码，将解码之后的数据包通过安全隔离网闸传输到数据库服务器中；所述应用服务器，用于调用数据库服务器内的数据在电力信息专网进行无人机巡检状态的实时监控展示。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：所述定位模块、监控模块、光伏储能充放模块均设于无人机上，其中监控模块具体可包括飞行数据采集模块、主控模块、加密模块、通讯模块；所述定位模块实时采集记录的无人机的位置信息，包括无人机所在的经度、纬度和高度；所述飞行数据采集模块，用于采集无人机动态飞行数据，同时接收无人机自身传输过来的飞行数据和视频数据；所述主控模块，用于将定位模块、飞行数据采集模块采集的数据处理为报文形式，统一数据流格式，封装成数据包后传输至加密模块；所述加密模块通过安全加固芯片或者加固TF卡进行硬件加固，通过软件进行数据协议加密；所述通讯模块用于将加密后的输出传输至电力信息专网数据接收网关。上述的监控模块与无人机通过机载USB接口进行数据交互，所述飞行数据采集模块通过GPS传感器和气压计传感器采集无人机动态飞行数据。上述的通讯模块通过APN将加密后的输出传输至电力信息专网数据接收网关。上述的电力信息专网数据接收网关通过系统信息外网或DMZ网络临时存储解密后的数据。上述的应用服务器将监控模块采集的无人机飞行数据与无人机本身采集的GPS飞行数据结合，进行无人机定位。上述的无人机巡检状态实时监控搜寻系统采用加解密和签名验签的方式实现数据的保密通信，在发送方有发送数据的需求时，首先通过调用硬件模块的随机数发生器产生两组随机数分别作为SM4的对称密钥和发送方SM2私钥，然后采用对称加密算法SM4对明文进行加密；对于SM4加密后的密文则采用SM3杂凑算法形成报文摘要；最后，对报文摘要通过SM2加密算法和发送方私钥进行加密生成数字签名，并将其和密文一起发送给接收方；接收方在接收到数字签名和密文之后，先将密文通过SM3杂凑算法运算得到摘要，并和数字签名通过SM2解密之后的摘要进行对比是否相同，判断信息的完整性和认证发送者的身份，如果相同则通过对称密钥和SM4算法进行解密得到明文；保密通信过程中，通过AHB总线接口IP，AHB总线时钟驱动和软件调度实现控制各软硬件模块的运算和数据传输。上述的安全隔离网闸为单项网闸，保证数据的绝对单向无反馈传输。上述的一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统的无人机巡检状态实时监控方法，包括：步骤1：定位模块实时采集记录无人机位置信息，当无人机失联时，光伏储能充放模块即刻被激活，为定位模块和监控模块供电，定位模块向后台发送无人机位置信息，为无人机搜寻提供无人机位置信息；步骤2：监控模块采集无人机飞行数据及定位模块记录的无人机位置信息，并将采集的数据加密之后传输到电力信息专网数据接收网关；步骤3：电力信息专网数据接收网关将接收到的数据进行协议解码，将解码之后的原始数据包通过安全隔离网闸传输到数据库服务器中；步骤4：应用服务器调用数据库服务器内的数据在电力信息专网进行无人机巡检状态的实时监控展示。本专利技术具有以下有益效果：定位模块采用高精度定位芯片构成，微型化搭载在无人机内部，出于安全性考虑，通过安全加固芯片进行硬件加固。主要功能用于记录无人机所在的经度、纬度、高度等无人机位置信息。特别是当无人机失联时充当无人机“黑匣子”，仍能记录无人机位置信息，为无人机搜寻提供数据支撑。监控模块采用高性能芯片保证整体模块硬件功能可扩展与功能模块化配置。监控模块中加载安全加固芯片，出于安全性考虑，通过安全加固芯片进行硬件加固，通过软件进行数据协议加密，双重加固，保证模块在数据传输过程中的安全性。通过监控模块可以解决输电线路现场作业监控难的问题，通过回传的数据，用户可以在电力信息专网办公环境下实时监测到无人机的飞行轨迹，方便监管人员查看无人机飞行状态。光伏储能充放模块由光伏电池板、逆变器、储能电池等构成，储能电池可接收光伏系统或无人机电池系统供电。当光照充足时，可由光伏系统将实时将太阳能转化为电能，储存到储能电池中供无人机失联时无人机搜寻用，绿色低碳；当光照不充足时，由无人机电池供电，储存到储能电池中，供无人机失联时定位数据发送使用。本专利技术解决大量无人机巡检设备接入电力信息专网系统的问题，通过唯一ID对设备与系统间的通信进行严格数据管理，利用电力信息专网数据接收网关与单项安全隔离网闸对数据传输过程进行快速的安全检测及管控，保证数据合法性和有效性，进一步提高整个数据传输过程的安全性。附图说明图1是本专利技术系统的结构示意图；图2是定位模块、监控模块与无人机数据交互示意图；图3是数据加密流程图；图4是数据解密流程图；图5是定位模块结构示意图；图6是监控模块结构示意图；图7是光伏储能充放模块结构示意图；图8是无人机坐标精确定位原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，包括定位模块、监控模块、光伏储能充放模块、电力信息专网数据接收网关、安全隔离网闸、应用服务器和数据库服务器；/n所述定位模块，用于实时采集记录无人机的位置信息，用于无人机失联时的定位搜寻；/n所述监控模块，用于采集无人机飞行数据，以及定位模块记录的位置信息，并将数据加密之后传输到电力信息专网数据接收网关；/n所述光伏储能充放模块，用于无人机失电时的备用电源，在无人机处于失电状态时为定位模块和监控模块供电；/n所述电力信息专网数据接收网关，用于将接收到的数据进行协议解码，将解码之后的数据包通过安全隔离网闸传输到数据库服务器中；/n所述应用服务器，用于调用数据库服务器内的数据在电力信息专网进行无人机巡检状态的实时监控展示。/n

【技术特征摘要】
1.一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，包括定位模块、监控模块、光伏储能充放模块、电力信息专网数据接收网关、安全隔离网闸、应用服务器和数据库服务器；
所述定位模块，用于实时采集记录无人机的位置信息，用于无人机失联时的定位搜寻；
所述监控模块，用于采集无人机飞行数据，以及定位模块记录的位置信息，并将数据加密之后传输到电力信息专网数据接收网关；
所述光伏储能充放模块，用于无人机失电时的备用电源，在无人机处于失电状态时为定位模块和监控模块供电；
所述电力信息专网数据接收网关，用于将接收到的数据进行协议解码，将解码之后的数据包通过安全隔离网闸传输到数据库服务器中；
所述应用服务器，用于调用数据库服务器内的数据在电力信息专网进行无人机巡检状态的实时监控展示。


2.根据权利要求1所述的一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，所述定位模块、监控模块、光伏储能充放模块均设于无人机上，其中监控模块包括飞行数据采集模块、主控模块、加密模块、通讯模块；
所述定位模块实时采集记录的无人机的位置信息包括无人机所在的经度、纬度和高度；
所述飞行数据采集模块，用于采集无人机动态飞行数据，同时接收无人机自身传输过来的飞行数据和视频数据；
所述主控模块，用于将定位模块、飞行数据采集模块采集的数据处理为报文形式，统一数据流格式，封装成数据包后传输至加密模块；
所述加密模块通过安全加固芯片或者加固TF卡进行硬件加固，通过软件进行数据协议加密；
所述通讯模块用于将加密后的输出传输至电力信息专网数据接收网关。


3.根据权利要求2所述的一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，所述监控模块与无人机通过机载USB接口进行数据交互，所述飞行数据采集模块通过GPS传感器和气压计传感器采集无人机动态飞行数据。


4.根据权利要求2所述的一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，所述通讯模块通过APN将加密后的输出传输至电力信息专网数据接收网关。


5.根据权利要求2所述的一种输电线路无人机巡检状态实时监控搜寻系统，其特征在于，所述电力信息专网数据接收网关通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，车凯，高超，戴永东，王红星，王茂飞，黄郑，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司，江苏方天电力技术有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32