一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法及系统技术方案

本发明专利技术属于无人机电量监测技术领域，具体提供了一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法及系统，其中方法包括在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；所述管理后台根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台，然后进行自动充电。该方案可以高效的监测管理巡检无人机实时电量情况，同时该系统可以扩张应用于高压输电线路检测的无人机巡视范围，提高巡检无人机工作时间和工作巡航范围。高巡检无人机工作时间和工作巡航范围。高巡检无人机工作时间和工作巡航范围。

A method and system for monitoring and managing electric quantity of patrol UAV Based on dynamic threshold

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法及系统


[0001]本专利技术涉及无人机电量监测
，更具体地，涉及一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法及系统。

技术介绍

[0002]野外巡检中无人机以锂电池为动力来源，其具有低成本、低故障率、低噪音等优点，但其续航能力也是限制其在长时间、长距离作业实际应用的原因。野外巡检力度大的情况下需要无人机具有强大的续航能力，但是无人机的机载能力和成本限制了机载电池的容量。由于锂电池的重量较大，增加容量并不能显著提高飞行时间，反而会使工作效率降低，因此该类型无人机的续航问题仅能通过更改充电方式来解决。这些因素对野外频繁使用无人机巡检的检测能力提出了极大地挑战。
[0003]现有技术中，大多数通过更换无人机蓄电池的方法来增加无人机的续航能力，都需要将无人机返航到基地或充电桩进行充电，或通过人工拆卸下无人机蓄电池后，利用特制的充电器再为无人机的蓄电池充电，此方法需耗费人工和时间，操作过程繁琐，不具备智能化的特性，无法实现无人机自动快速充电；且极其耗时，影响无人机的工作效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的巡检无人机供电续航不足以及有效管监测管理电量的技术问题。
[0005]本专利技术提供了一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，包括以下步骤：
[0006]S1，在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；
[0007]S2，所述管理后台根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；
[0008]S3，当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台，然后进行自动充电。
[0009]本专利技术还提供了一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理系统，所述系统用于实现基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，包括：
[0010]无人机，用于在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；
[0011]管理后台，用于根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台；
[0012]输电塔无线充电平台，用于对无人机进行自动充电。
[0013]有益效果：本专利技术提供的一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法及系
统，其中方法包括在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；所述管理后台根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台，然后进行自动充电。该方案可以高效的监测管理巡检无人机实时电量情况，同时该系统可以扩张应用于高压输电线路检测的无人机巡视范围，提高巡检无人机工作时间和工作巡航范围。
附图说明
[0014]图1为本专利技术提供的一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法的流程图；
[0015]图2为本专利技术提供的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理总框图；
[0016]图3为本专利技术提供的输电塔无线充电停机平台总框图；
[0017]图4为本专利技术提供的输电塔无线充电平台通信方式图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0019]图1为本专利技术提供的一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，包括以下步骤：
[0020]S1，在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；
[0021]S2，所述管理后台根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；
[0022]S3，当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台，然后进行自动充电。
[0023]该方案既可以有效的监测管理巡检无人机实时电量情况，有效及时的进行自主充电，也可以用以扩张应用于高压输电线路检测的无人机巡视范围。该系统通过对无人机剩余电量的实时监控，调整无人机的巡视、检测战略，以优化能耗，并在剩余电能不足以支撑回收前，将无人机召回至最近的高压塔无线充电停机坪平台进行自主无线充电；在充电结束后，无人机可根据远程指令，进行回收或者下一步巡视任务；增强了无人机在工业领域的实际应用。
[0024]在长距离的高压输电线路巡检任务当中，电能的获取具有极大的便利性。通过无线取电的方式，从高压输电线路中获得电能来源，经过电源转换为无人机进行中转充电，这种方案具有极大的可行性与实用性。无人机在巡检的线路中，若剩余电量不足以支持完成任务或者召回，则会依据定位前往最近的充电站点，进行电量补充。通过共振磁耦合无线传能的方式，无人机的充电步骤无需接入充电接口，而仅需精准的降落在充电站点的发射端线圈上方即可进行供电。
[0025]在一个具体的实施场景中：
[0026]步骤一，无人机在接收到巡检任务并发送接收应答后，由初始地点起飞按照规划的路径进行巡检。
[0027]步骤二，在进行巡检任务中，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台，管理后台则依据其定位匹配最近的输电塔无线充电平台。
[0028]步骤三，无人机充电规划流程，通过对剩余电量、实时距离的预测、处理、计算，以设定无人机自主充电行为以及路径。在无人机的自主寻停充电过程中，无人机的电量自反应又主要分为电源监控以及路径规划两个部分。
[0029]以现成的MATRICE 210 V2无人机为例，其本身具有电量检测的功能，以实现剩余电量达到一定的阈值下由控制系统接管的自主返航；这个阈值在普通情况下可能是30％，近距离的航拍任务在剩余电量为10％的情况下也能顺利完成返航，但在野外长距离的作业环境中，这个阈值将依据具体的检测任务以及附近处于空闲状态的充电平台来决定。在考虑到无人机召回的情况下，MATRICE 210 V2的巡检范围可达方圆18公里；若在巡检任务的中途设置充电站点，MATRICE 210 V2的巡检范围则可以进一步的扩大，以胜任长时间自主巡航、检测、停靠充电、继续任务的功能。
[0030]MATRICE 210 V2进行二次作业的范围与中途使用的充电站点地址息息相关，在可作业的范围内，闲置充电站点距离始发地越远，无人机的作业范围越广；但当闲置充电站点与初始地点的距离增加，也同时会使无人机的坠机风险增加。因此选择合适的作业始发点、设置合理的充电站点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在进行巡检任务时，无人机将其电量信息、地点信息、检测数据信息实时地发送给管理后台；S2，所述管理后台根据电量信息并采用动态阈值算法实时监测无人机的剩余电量，将剩余电量与最近且闲置的输电塔无线充电平台匹配，并规划飞行路径；S3，当剩余电量低于动态阈值时，控制无人机根据规划好的飞行路径前往最近且闲置的输电塔无线充电平台，然后进行自动充电。2.根据权利要求1所述的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，所述S1之前还包括：无人机在接收到巡检任务并发送接收应答后，由初始地点起飞按照规划的路径进行巡检。3.根据权利要求1所述的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，所述S3具体包括：无人机飞至输电塔无线充电平台后，通过2.4G自组局域网降落至充电桩，并使用电磁铁固定无人机，充电桩基于共振磁耦合无线传能对无人机进行自动充电；充电完成后电磁铁释放无人机起航继续巡检。4.根据权利要求1所述的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，所述无人机以及输电塔无线充电平台同时通过无线通信模块与管理后台进行数据通信，通信方式为4G、NB
‑
IoT或LoRa。5.根据权利要求1所述的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，所述S2具体包括：无人机以一定的时间间隔搜索巡检路径中的输电塔无线充电平台，并接收来管理后台转发来的对应输电塔无线充电平台的地址信息，然后计算出无人机与各个输电塔无线充电平台的距离数据；将该距离数据将与海拔、风速、电机功率、剩余电量作为输入，经过MISO算法的结论后输出飞行路径规划。6.根据权利要求1所述的基于动态阈值的巡检无人机电量监测管理方法，其特征在于，所述S2具体包括：列出如下矩阵多目标决策矩阵P＝[p
ij
]
m
×
n
：其中c
j
的权重为ω
j
，m为被评价的对象数量，n为每个对象的目标数量，i＝1，2，3...m；j＝1，2，3...n)其中其效益型指标表示为：
利用熵权法确定第i个目标的目标熵值E
i
：：其中，m为目标总数；将目标熵值取补后归一化处理得到目标i的客观权重：其中各目标的客观权重w'＝(w1'，w2'，
…
，w
m
')；将熵权法的客观权重向量、专家确定的主观向量w

【专利技术属性】
技术研发人员：周东国，汪滨波，
申请(专利权)人：无锡科若斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：