[發明專利]一種用于無人機輸電線路巡檢的集中監控系統

在審

• 申請號: 201710223351.2
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN108693888A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 高揚;趙鈞;徐玉良
• 申請（專利權）人: 中交遙感載荷（北京）科技有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 張淏

1.一種用于無人機輸電線路巡檢的集中監控系統，其特征是，包括集中監控子系統、移動子站和無人機飛行平臺；集中監控子系統與移動子站之間以一對多的方式相連接，移動子站與無人機飛行平臺以一對一的方式相連接；

所述集中監控子系統，用于接入移動子站和無人機飛行平臺的狀態信息和巡檢數據，對無人機巡檢任務進行規劃和同步、對無人機巡檢的移動子站和無人機飛行平臺進行實時遠程監控，對巡檢數據進行缺陷診斷、統計、分析和展示，描述當前無人機的巡檢的實時狀態場景和電力環境；

所述移動子站，用于飛行任務的規劃和下發，對巡檢狀態信息和巡檢數據進行本地監控，對巡檢圖像數據進行預處理，以及對巡檢結果數據進行缺陷預診斷；

所述無人機飛行平臺包括用于作為線路檢測終端的吊艙模塊、對無人機飛行平臺進行飛行控制的飛行控制模塊、進行GPS定位的GPS模塊和用于與移動子站進行通信的通信模塊以及無人機機體和智能避障模塊；

飛行控制模塊、吊艙模塊和GPS模塊分別通過數傳通信鏈路與移動子站進行通信；吊艙模塊通過圖傳通信鏈路將檢測圖像信息發送到移動子站中，所述智能避障模塊直接與飛行控制模塊連接；

所述智能避障模塊包括：機載相機、慣性測量單元和處理器單元，所述機載相機獲取所述無人機的視覺感知信息和所述慣性測量單元獲取無人機慣導數據并與處理器單元數據傳輸進行分析；

所述集中監控子系統包括：人機交互模塊，用于獲取并解析外部命令，將解析后的外部指令發送到相應數據處理模塊處理，并將相應的處理結果展示出來；

巡檢任務規劃模塊，用于對無人機巡檢的輸電線路進行任務劃分，根據巡檢設備的可靠性、人員的巡檢記錄、巡檢地理環境、氣象環境的影響因素，確定各巡檢機組巡檢的輸電線路段、巡檢所需設備以及巡檢的機組人員，明確巡檢的計劃時間，并對規劃出的巡檢任務進行查詢、新建、編輯、審核以及巡檢任務通知和下發操作，完成巡檢任務的規劃；

巡檢任務監控模塊，用于監控無人機巡檢現場的氣象環境信息、無人機飛行狀態信息、移動子站狀態信息、GPS位置信息、吊艙控制信息實時狀態信息和電力環境信息，并通過影音及圖像方式描述當前無人機的巡檢的實時狀態場景和電力環境；巡檢結果管理模塊，用于無人機巡檢結果數據的管理，其與通信模塊和數據存儲模塊相連接，實現巡檢結果數據的同步、瀏覽、播放、對比、分析和報表管理，完成對巡檢結果數據的管理；

巡檢缺陷診斷模塊，用于對巡檢的結果數據包括圖像和視頻信息進行篩選、預處理和缺陷診斷，在巡檢的圖像標識缺陷位置，用文字對缺陷進行說明，存儲巡檢缺陷到數據庫中，對相應的巡檢缺陷圖像進行標識、修改、刪除、查詢和瀏覽操作，完成巡檢結果的缺陷診斷；巡檢報告管理模塊，用于生成無人機巡檢任務的巡檢任務報告，描述相應巡檢任務的輸電線路、設備、人員、時間、飛行任務報告和飛行日志信息以及發現的缺陷信息，并對巡檢報告進行瀏覽、編輯、刪除和審核操作，完成對巡檢報告的管理；缺陷消缺模塊，用于對巡檢報告中給出的巡檢缺陷信息進行處理，通過巡檢出的輸電線路缺陷觸發缺陷消缺流程，進行缺陷消缺任務的發布、分配、通知、消缺和消缺確認操作，完成無人機巡檢所發現的巡檢缺陷的消缺操作；

GIS模塊，用于導入和導出輸電線路信息，在GIS模塊中展示輸電線路信息，并提供輸電線路的區間劃分、選擇和框選操作，并能夠用于在GIS地圖上瀏覽、編輯和刪除相應的線路信息，還能夠在GIS地圖上展示無人機的飛行航路信息；

通信模塊，用于讀取移動子站實時狀態信息，響應人機交互模塊的遠程指令，實現巡檢任務信息到移動子站下發，實時獲取移動子站和無人機飛行平臺的巡檢信息，完成集中監控子系統與移動子站之間信息的交互和通信；

輸電線路管理模塊，用于輸電線路的桿塔GPS位置、桿塔型號、桿塔高度、起始桿塔編號、桿塔編號信息的導入、導出、查詢、瀏覽、刪除和編輯操作，完成對輸電線路信息的管理；

巡檢人員管理模塊，用于對巡檢機組人員和巡檢任務管理人員通過身份證信息進行人員基本信息的查詢、維護、注冊和刪除管理，通過身份證讀卡器實現人員信息的自動查詢和展示，并對巡檢機組人員的巡檢記錄信息進行查詢、瀏覽、編輯和刪除操作，完成巡檢人員信息的管理；

巡檢設備管理模塊，用于對巡檢的設備信息進行管理，實現設備信息的導入、導出、查詢、瀏覽、注冊、維護和刪除操作，以及對巡檢設備狀態信息的維護，包括空閑、巡檢使用、維護或者保養狀態，實現對巡檢設備的有效管理和使用；

數據存儲模塊，用于通過數據庫和文件方式完成系統數據的存儲，通過數據存儲模塊完成集中管理子系統系統基本數據、巡檢過程數據、巡檢結果數據以及巡檢的監控數據進行存儲，其中巡檢的視屏數據通過文件存儲，存儲的文件路徑存儲到數據庫；

所述移動子站包括：人機交互模塊，用于獲取并解析外部命令，將解析后的外部指令發送到相應數據處理模塊處理，并將相應的處理結果展示出來，實現系統數據的輸入和輸出，完成人與系統的交互；巡檢任務同步模塊，用于同步集中監控子系統中的巡檢任務信息到本地，對同步到本地的巡檢任務進行查詢、狀態維護和當前巡檢任務設定操作，完成巡檢任務信息的同步和管理；

吊艙控制模塊，用于實現對無人機飛行平臺上吊艙的監測和控制，實時讀取包括吊艙角度、電池電量、電池電壓、電池電流、拍攝時間和拍攝GPS值吊艙信息，還能夠根據外部指令，下發控制指令，控制吊艙的角度，執行拍攝和停止拍攝動作，完成對無人機飛行平臺上的吊艙監控；

GIS模塊，用于對巡檢任務的輸電線路信息進行導入、導出和展示功能，并提供GIS地圖的框選、GPS位置定位操作，提供GIS地圖上的GPS位置點的標定操作功能；

飛控模塊，用于對無人機飛行平臺的狀態信息進行監測和控制，實時讀取無人機飛行平臺的GPS信息、速度、高度、轉速、總距、缸溫、電池電壓、電池電流和電池電量信息，并根據外部指令，下發命令到無人機飛行平臺，對無人機飛行平臺進行控制；

飛行任務規劃模塊，用于根據無人機巡檢的輸電線路信息、地理環境信息、氣象環境信息，在GIS地圖上規劃出無人機巡檢的起降點、懸停點、航跡點，以及相應的飛行的高度、飛行速度、線距，生成相應的飛行航路，并對無人機飛行任務信息進行查詢、瀏覽和刪除、導入和導出操作，完成飛行任務的管理和規劃；

缺陷預診斷模塊，用于對圖像進行編輯和拼接處理，將具有潛在缺陷可能性的圖片篩選出來，在圖像信息中標識缺陷信息和缺陷位置信息，并對相應的缺陷信息進行標識、修改、刪除、查詢和瀏覽操作，完成巡檢結果的缺陷診斷和管理；

圖像預處理模塊，用于對巡檢的圖像信息進行預處理和管理，對相應的缺陷信息進行瀏覽、編輯、篩選和預處理操作，將拍攝圖項中的拍攝清晰度不夠、拍攝角度不正以及選景不準的圖片篩選掉，對圖進行去噪處理，調整圖像的清晰度和對比度處理，實現圖像信息的預處理；

氣象監測模塊，對無人機巡檢現場的氣象信息進行實時監測，通過匹配接口與飛行任務監控模塊相連接，將監測氣象信息發送到集中監控子系統；

飛行任務監控模塊，用于對飛行狀態信息、巡檢現場氣象信息、GPS位置信息進行監控，在人機交互模塊中展示出來；還能夠將相應的飛行任務監控信息通過通信模塊發送到集中監控子系統；數據存儲模塊，用于系統數據的存儲，通過數據完成集中管理子系統系統基本數據、巡檢過程數據、巡檢結果數據以及巡檢的監控數據進行存儲，其中巡檢的視屏數據通過文件存儲，存儲的文件路徑存儲到數據庫；所述GPS模塊，用于移動子站的GPS定位，其與飛行任務監控模塊通過串口相連接，將移動子站的GPS信息發送到集中監控子系統；

通信模塊，用于實現與集中監控子系統之間的數據的交互，從集中監控子系統中同步巡檢任務信息，并將巡檢數據和巡檢監控數據上送到集中監控子系統；還能夠通過數傳模塊和圖傳模塊，讀取無人機飛行平臺的無人機狀態信息和巡檢的視頻信息。