基于VR的无人机巡线培训系统及培训考核场景建立方法技术方案

本发明专利技术涉及电网巡检技术领域，属于电力无人机技术领域，公开了基于VR的无人机巡线培训系统，包括用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元，并提供了一种基于该系统的培训考核场景的建立方法，能够高度仿真还原电力无人机巡线场景的沉浸式培训与考核系统，建立了一套完整的电力无人机飞手仿真培训与考核系统解决方案，其与实际操作电力无人机培训与考核的区别小，大大降低了电力无人机飞手的培训与考核成本，用以满足电网资格证书的考核需求。

【技术实现步骤摘要】
基于VR的无人机巡线培训系统及培训考核场景建立方法
本专利技术涉及电网巡检
，尤其涉及基于VR的无人机巡线培训系统及培训考核场景建立方法。
技术介绍
输电线路分布的特点就是点多面广，很多的工作点和覆盖面组成了庞大的供电网络，还有一个很显著的特点就是所处的环境多样，为了保障足够的电力供应，很多的复杂地形和恶劣的自然环境下也都分布着供电网络。电力输电线路和电线杆塔在这样恶劣的环境下，机械性能肯定会逐渐的降低，所以输电线路的巡检就变得非常的重要。因为及时的巡检可以及时的发现输电线路存在的问题，这样就可以避免大的问题发生。我们可以得出结论，输电线路的巡检是必须的，但是输电线路的具体巡检工作却没有那么的容易。我们最传统的巡检办法是人工巡检，这样的巡检就是让工作人员去按照输电线路的走向去实际的走一遍，这样的缺点是工作人员必须面对恶劣的自然环境，很多的高山和大河都也都需要去实际的跨越，这样就大大增加了工作人员工作的难度。当前，无人机技术在电网系统已经具有一定规模的普及，特别是在输电线路巡检专业得到了广泛应用。当利用无人机搭载可见光、红外热像仪、紫外成像仪等设备后，可以开展配电线路通道和设备的精细化巡检；当利用无人机搭载高清摄影相机、3D扫描仪等设备后，可以建立配电线路及所在地形的三维模型。通过无人机获取的配电线路多维度运行参数，可以为配电专业的运行管理和培训提供更加有力的技术支撑。目前的电网系统中，多采用消费级无人机进行巡检作业，虽然消费级无人机的市场价格已进入普通消费者可接受区间，用实物进行基本操作培训的成本也有所下降，但因作业对象是配电运行线路，一旦遇到突发或特殊情况或无人机操作人员误操作而导致无人机失控的话，会对电网的运行安全造成非常巨大的威胁，很有可能会带来难以估量的损失。故而，开发一套符合生产实际情况的无人机巡视仿真培训系统，是非常有必要的；一方面，它可以让操作人员在作业前进行模拟训练，在提高无人机巡视作业操控技能的同时又避免了由于特殊情况处置不当而造成的人员、电网线路或无人机的不必要损失，实现无人机仿真系统服务于员工技术培训和安全生产；另一方面，因目前各省市电网内的各地市局基层班组无人机技能的培训评价不统一，无法很好的了解到基层班组人员对无人机巡视技能的掌控效果，故此，此次开发的无人机巡视仿真培训系统也可作为无人机巡视技能培训评价业务的重要参考依据。而对于无人机在电路巡检中的应用早已经有大量的研究和时间应用，技术上已经较为成熟，但是无人机巡视仿真培训系统的研发与改进尚处于早期起步阶段，依然有很大的进步空间。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术实施例提供基于VR的无人机巡线培训系统，能够高度仿真还原电力无人机巡线场景的沉浸式培训与考核系统，与实际操作电力无人机培训与考核的区别小，大大降低了电力无人机飞手的培训与考核成本，用以满足电网资格证书的考核需求。(二)
技术实现思路
本专利技术实施例提供基于VR的无人机巡线培训系统，包括用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元，用户交互单元包括VR头盔、遥控手柄、显示屏和智能移动通讯终端中的两种或者多种的组合；培训本体单元包括主机、存储设备、声效设备和安全预警反馈设备；监控及I/O单元包括全局监控摄像头、仿真无人机机载摄像头和用户第一视角摄像头，还包括键盘、鼠标、输出端口和输入端口；还包括用于支持培训本体单元运行的仿真巡线软件平台，其包括模式选择模块、场景选择模块、难度选择模块、机型选择模块和特殊设置模块，仿真巡线软件平台根据用户选择的参数向培训本体单元发出指令，培训本体单元仿真出对应的巡检场景。优选的，用户交互单元包括以下组合之一：VR头盔与遥控手柄组合，遥控手柄和显示屏组合，遥控手柄、显示屏和智能移动通讯终端组合。优选的，用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元均采用分布式数据库TDSQL进行存储。优选的，安全预警反馈设备包括过电压保护器、电涌保护器和过热保护器。基于VR的无人机巡线培训系统的培训考核场景的建立方法，使用了上述基于VR的无人机巡线培训系统，包括以下步骤：步骤一、选定试样线路，依据培训考核规范，选定具备代表性的试样线路；步骤二、飞手试飞，具备巡线资质的无人机飞手试飞步骤一中选定的试样路线，并进行双目立体视觉测量和多摄影机全景拍摄，并将相应数据收集存储至云端服务器；步骤三、预处理，利用大数据技术对存储至云端服务器进行分析，结合多种分类算法对步骤二中测量和拍摄到的图像中的指定特征物、环境标记进行识别，并进行预处理；步骤四、重复步骤二和步骤三；步骤五、相似度判定，比较步骤二和步骤四中采集到的图像在预处理后的指定特征物、环境标记的相似度σ，若σ≦σ0，则返回执行步骤四，否则继续执行步骤六。步骤六、场景建立，基于预处理后的图像数据进行培训考核场景的建立；步骤七、确定巡检标准，具备巡线资质的无人机飞手依据飞手规范，进行无人机电力线路巡检，并记录航线、指定特征物巡检要点和巡检顺序；步骤八、人工校验，人工校验步骤七中所记录的记录航线、指定特征物巡检要点和巡检顺序是否符合要求，如符合则进行步骤九，否则返回步骤七；步骤九、编制培训及考核方案，依据飞手规范和无人机巡检实际操作，编制培训和考核方案，以及相应的评分策略；步骤十、建立系统解决方案，以步骤八中人工校验后的记录航线、指定特征物巡检要点和巡检顺序为标准，结合飞手规范和无人机巡检操作规程，编制适用于基于VR的无人机巡线培训系统的培训考核方案以及对应的评分策略。优选的，步骤二中，采用了八摄影机全景拍摄。优选的，步骤五中，σ0＝90％。优选的，指定特征物选定为绝缘子串、导线金具等。优选的，步骤二和步骤四中，预处理采用了决策树算法、朴素贝叶斯算法、人工神经网络和KNN算法算法中的一种或多种的结合。(三)有益效果本专利技术实施例提供的基于VR的无人机巡线培训系统，包括用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元，并提供了一种基于该系统的培训考核场景的建立方法，能够高度仿真还原电力无人机巡线场景的沉浸式培训与考核系统，建立了一套完整的电力无人机飞手仿真培训与考核系统解决方案，其与实际操作电力无人机培训与考核的区别小，大大降低了电力无人机飞手的培训与考核成本，用以满足电网资格证书的考核需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例中的基于VR的无人机巡线培训系统的结构框架图。图2是本专利技术实施例中的基于VR的无人机巡线培训系统的培训考核场景的建立方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于VR的无人机巡线培训系统，包括用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元，其特征在于，/n所述用户交互单元包括VR头盔、遥控手柄、显示屏和智能移动通讯终端中的两种或者多种的组合；/n所述培训本体单元包括主机、存储设备、声效设备和安全预警反馈设备；/n所述监控及I/O单元包括全局监控摄像头、仿真无人机机载摄像头和用户第一视角摄像头，还包括键盘、鼠标、输出端口和输入端口；/n还包括用于支持所述培训本体单元运行的仿真巡线软件平台，其包括模式选择模块、场景选择模块、难度选择模块、机型选择模块和特殊设置模块，所述仿真巡线软件平台根据用户选择的参数向所述培训本体单元发出指令，所述培训本体单元仿真出对应的巡检场景。/n

【技术特征摘要】
1.基于VR的无人机巡线培训系统，包括用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元，其特征在于，
所述用户交互单元包括VR头盔、遥控手柄、显示屏和智能移动通讯终端中的两种或者多种的组合；
所述培训本体单元包括主机、存储设备、声效设备和安全预警反馈设备；
所述监控及I/O单元包括全局监控摄像头、仿真无人机机载摄像头和用户第一视角摄像头，还包括键盘、鼠标、输出端口和输入端口；
还包括用于支持所述培训本体单元运行的仿真巡线软件平台，其包括模式选择模块、场景选择模块、难度选择模块、机型选择模块和特殊设置模块，所述仿真巡线软件平台根据用户选择的参数向所述培训本体单元发出指令，所述培训本体单元仿真出对应的巡检场景。


2.根据权利要求1所述的基于VR的无人机巡线培训系统，其特征在于，所述用户交互单元包括以下组合之一：VR头盔与遥控手柄组合，遥控手柄和显示屏组合，遥控手柄、显示屏和智能移动通讯终端组合。


3.根据权利要求1所述的基于VR的无人机巡线培训系统，其特征在于，所述用户交互单元、培训本体单元和监控及I/O单元均采用分布式数据库TDSQL进行存储。


4.根据权利要求1所述的基于VR的无人机巡线培训系统，其特征在于，所述安全预警反馈设备包括过电压保护器、电涌保护器和过热保护器。


5.基于VR的无人机巡线培训系统的培训考核场景的建立方法，使用了上述权利要求1至3中任意一项所述的基于VR的无人机巡线培训系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、选定试样线路，依据培训考核规范，选定具备代表性的试样线路；
步骤二、飞手试飞，具备巡线资质的无人机飞手试飞步骤一中选定的试样路线，并进行双目立体视觉测量和多摄影机全景拍摄，并将相应数据收集存储至云端服务器；
步骤三、预处理，利用大数据技术对存储至云端服务器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓伟，程珂，张文，朱敏，陈焱，
申请(专利权)人：武汉傲睿尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42