一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统及方法，系统包括若干个主无人机，与若干个主无人机通信的中央处理计算控制中心模块和云数据处理模块，多个子无人机上均设置有数据采集模块，每个主无人机与多个子无人机形成一个分布式边缘处理局域网络，分布式边缘处理局域网络中的主无人机作为边缘控制器，多个子无人机作为边缘服务器；主无人机与多个子无人机通过无线通信模块通信连接。本发明专利技术采用主无人机作为边缘计算处理节点，与云数据处理模块的通信，进而分散了云数据处理模块的数据信息处理压力，与云数据处理模块的云计算形成互补，弥补了仅仅将数据全部传输至云数据处理模块进行处理计算而无边缘计算所无法解决的问题。解决的问题。解决的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统及方法


[0001]本专利技术属于风力发电管理
，具体涉及一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统及方法。

技术介绍

[0002]自然环境里蕴含的能量种类繁多，其中更以风能、太阳能、振动能、热能、电磁能居多。风能作为自然环境中蕴含丰富的能源，不仅可再生、可持续，而且清洁环保无处不在，因此，风能一直备受青睐，它不仅是人类最先从环境中 开采的能量之一，更是当今清洁能源自供能研究的一个重点领域。风能是自然界中常见的自然现象，特别是在经济不发达，风能资源丰富的山地地区。增加本地风力发电机的数量不仅可以增加我国的经济价值，而且可以提供本地能源供应。
[0003]考虑到风能对当前社会结构的重要性，如何提高风力发电装置运行的实时动态可检测性，并允许在整个发电装置运行期间及时发现问题，使整个风力发电装置运行更平稳和安全是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述缺陷，提供一种通过采用第二网络协议接口将作为边缘控制器的主无人机控制设备直连中央处理计算控制中心模块，并通过第一网络协议接口作为边缘控制器的主无人机控制设备直连云数据处理中心模块，云边协同发展，将分布式边缘处理局域网络的多个子无人机的飞行路线控制以及能耗控制分开进行计算，有效提交准确度并降低数据处理中心的数据计算量和能耗的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统及方法。
[0005]本专利技术提供如下技术方案：一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，所述系统包括若干个主无人机，每个主无人机与多个子无人机形成一个分布式边缘处理局域网络，其特征在于，所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机作为边缘控制器，所述分布式边缘处理局域网络中的多个子无人机作为边缘服务器；所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机与多个子无人机通过无线通信模块通信连接；所述系统还包括与若干个主无人机通信的中央处理计算控制中心模块和云数据处理模块，所述多个子无人机上均设置有数据采集模块；
[0006]每个主无人机包括第一网络协议接口和第二网络协议接口，所述第一网络协议接口用于通过无线通信系统与多个子无人机和所述云数据处理模块通信连接；所述第二网络协议接口用于将每个主无人机与中央处理计算控制中心模块通信连接；
[0007]若干个主无人机上均设置有无人机控制模块，用于局部数据处理工作，作为所述边缘控制器的一个边缘计算处理节点，进而实现作为边缘服务器的多个子无人机通过边缘控制器最终与云数据处理模块的通信连接。
[0008]进一步地，所述无线通信系统包括PLC通信模块、LED显示模块和网络协议通信配
置模块；所述网路协议通信配置模块用于配置具体通信参数，实现作为边缘计算处理节点的主无人机的无人机控制模块与云数据处理模块的通信；所述LED显示模块用于实时显示数据监控信息、历史数据表格信息以及历史数据形成的实时数据曲线信息。
[0009]进一步地，所述PLC通信模块为基于Socket协议实现分布式边缘处理局域网络内的多个子无人机与主无人机的通信。
[0010]进一步地，所述网络协议通信配置模块中配置的网络协议为消息队列遥测传输协议、DDS协议、AMQP协议或JMS协议中的一种。
[0011]进一步地，所述无人机控制模块用于并对所述数据采集模块采集到的数据进行边缘计算，对所述分布式边缘处理局域网络内的风力发电装置的状态进行边缘计算和存储，进而进一步实时跟踪、调整和控制所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的能耗情况、巡航范围和路径。
[0012]进一步地，所述中央处理计算控制中心模块，用于实时监测所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的状态和采集到的数据，控制主无人机和多个子无人机形成的分布式边缘处理局域网络在整个被监测管理区域中的所占面积，协调多个分布式边缘处理局域网络实时监测区域，保证整个被监测管理区域全部被监测管理。
[0013]进一步地，所述云数据处理模块，用于云端融合计算多个分布式边缘处理局域网络的若干主无人机和每个主无人机对应的多个子无人机的能耗优化。
[0014]进一步地，所述第二网络协议接口采用的协议为Modbus RTU通信协议。
[0015]进一步地，所述数据采集模块包括风力发电装置的风机转子破损图像采集模块、风速传感器、风向传感器、所述多个子无人机所在分布式边缘处理局域网络所在区域的地形地貌图像数据采集模块、GPRS实时定位模块和无人机能耗监测模块。
[0016]本专利技术还提供上述系统的一种无人机数据采集的风力发电装置管理方法，包括以下步骤：
[0017]S101、若干个主无人机的分布式边缘处理局域网络形成风力发电装置管理系统所监测的全部区域，每个主无人机通过所述第一网络协议接口和所述无线通信系统将所述无人机控制模块实时跟踪并控制多个无人机在其分布式边缘处理局域网络所在区域内的飞行路线的控制指令传输至多个子无人机；
[0018]S102、多个无人机上的所述数据采集模块采集其所在区域内的风力发电装置的风机转子破损情况的图像信息、风速数据信息、风向数据信息和多个子无人机所在分布式边缘处理局域网络所在区域的地形地貌图像数据信息，并通过所述无线通信系统和所述第一网络协议接口传输至所述多个子无人机对应的主无人机的无人机控制模块内；
[0019]S103、所述无人机控制模块对所述分布式边缘处理局域网络内的风力发电装置的状态进行边缘计算和存储，进而进一步实时跟踪、调整和控制所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的能耗情况、巡航范围和路径；无线通信系统内的网路协议通信配置模块配置具体通信参数，将作为边缘计算处理节点的主无人机的无人机控制模块边缘计算得到的主无人机和多个子无人机的能耗情况通过第一网络协议接口传输至所述云数据处理模块；无人机控制模块边缘计算得到的所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的巡航范围和路径通过所述第二网路协议接口传输至所述中央处理计算控制模块内；
[0020]S104、所述中央处理计算控制中心模块接收多个主无人机的无人机控制模块进行边缘计算后的结果和所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的巡航范围和路径，并实时监测所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的状态和采集到的数据，控制主无人机和多个子无人机形成的分布式边缘处理局域网络在整个被监测管理区域中的所占面积，协调多个分布式边缘处理局域网络实时监测区域，保证整个被监测管理区域全部被监测管理；
[0021]S105、所述云数据处理模块接收S103步骤计算得到的所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的能耗情况，云端融合计算多个分布式边缘处理局域网络的若干主无人机和每个主无人机对应的多个子无人机的能耗优化。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]1、本专利技术通过设置若干个个作为边缘控制器的主无人机和与每个主无人机进行无线通信的、作为边缘服务器的多个子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，所述系统包括若干个主无人机，每个主无人机与多个子无人机形成一个分布式边缘处理局域网络，其特征在于，所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机作为边缘控制器，所述分布式边缘处理局域网络中的多个子无人机作为边缘服务器；所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机与多个子无人机通过无线通信模块通信连接；所述系统还包括与若干个主无人机通信的中央处理计算控制中心模块和云数据处理模块，所述多个子无人机上均设置有数据采集模块；每个主无人机包括第一网络协议接口和第二网络协议接口，所述第一网络协议接口用于通过无线通信系统与多个子无人机和所述云数据处理模块通信连接；所述第二网络协议接口用于将每个主无人机与中央处理计算控制中心模块通信连接；若干个主无人机上均设置有无人机控制模块，用于局部数据处理工作，作为所述边缘控制器的一个边缘计算处理节点，进而实现作为边缘服务器的多个子无人机通过边缘控制器最终与云数据处理模块的通信连接。2.根据权利要求1所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述无线通信系统包括PLC通信模块、LED显示模块和网络协议通信配置模块；所述网路协议通信配置模块用于配置具体通信参数，实现作为边缘计算处理节点的主无人机的无人机控制模块与云数据处理模块的通信；所述LED显示模块用于实时显示数据监控信息、历史数据表格信息以及历史数据形成的实时数据曲线信息。3.根据权利要求2所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述PLC通信模块为基于Socket协议实现分布式边缘处理局域网络内的多个子无人机与主无人机的通信。4.根据权利要求2所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述网络协议通信配置模块中配置的网络协议为消息队列遥测传输协议、DDS协议、AMQP协议或JMS协议中的一种。5.根据权利要求1所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述无人机控制模块用于并对所述数据采集模块采集到的数据进行边缘计算，对所述分布式边缘处理局域网络内的风力发电装置的状态进行边缘计算和存储，进而进一步实时跟踪、调整和控制所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的能耗情况、巡航范围和路径。6.根据权利要求1所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述中央处理计算控制中心模块，用于实时监测所述分布式边缘处理局域网络中的主无人机和多个子无人机的状态和采集到的数据，控制主无人机和多个子无人机形成的分布式边缘处理局域网络在整个被监测管理区域中的所占面积，协调多个分布式边缘处理局域网络实时监测区域，保证整个被监测管理区域全部被监测管理。7.根据权利要求1所述的一种无人机数据采集的风力发电装置管理系统，其特征在于，所述云数据处理模块，用于云端融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，莫金元，杨康，张涛，黄生俊，史志超，李凯文，李文桦，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：