[發(fā)明專利]一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011217984.0
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112269398A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳俊杰;葉東華;陳凌睿;產(chǎn)焰萍;林毅斌;柳楊
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)福建省電力有限公司漳州供電公司;國網(wǎng)福建省電力有限公司
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 郭東亮;蔡學俊

1.一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述巡檢系統(tǒng)包括圖像分析模塊、無人機（1）和設(shè)于變電站內(nèi)的地標（5）；所述地標設(shè)于無人機的巡檢路線的巡檢航拍點的俯視向位置處，地標繪有無人機可辯識的姿態(tài)信息；當無人機沿巡檢路線對變電站巡檢時，根據(jù)地標處的姿態(tài)信息把無人機的飛行工況調(diào)整為航拍工況，以航拍工況拍攝變電站航拍照片并回傳給圖像分析模塊；所述圖像分析模塊通過比對無人機在不同時間點拍攝的變電站航拍照片，來評估變電站是否存在異常信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述無人機包括飛控模塊、攝像設(shè)備和超聲波測距設(shè)備；所述地標設(shè)于變電站的地面上；當無人機沿巡檢路線對變電站巡檢時，在地標上方懸停并通過無人機自帶的攝像設(shè)備對地標信息進行識讀。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述無人機攝像設(shè)備的航拍方向朝向下方；所述地標包括同心圓與等腰三角形結(jié)合形成的可被無人機辯識的圖案；當無人機對地標信息進行識讀時，同心圓圓心識讀為地標中心點，等腰三角形底邊中心指向頂點的向量為該處地標指定的無人機航拍工況朝向及該處地標指定的無人機航向。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：當無人機對地標信息進行識讀時，對地標的圖像進行預(yù)處理，提取圖像邊緣輪廓，進行橢圓擬合，當無人機攝像設(shè)備采集圖像中存在同心圓則可判斷識別出地標目標，并計算同心圓標識中心點；將地標的圖案內(nèi)圓設(shè)置為感興趣區(qū)域，只對感興趣區(qū)域內(nèi)圖像進行處理，通過Harris角點檢測提取三角形三個角點，計算地標信息中的無人機航拍工況朝向的方向角，為無人機提供用于飛行工況調(diào)整的位置和方向信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述巡檢系統(tǒng)的巡檢方法包括以下步驟；

步驟一、當無人機收到巡檢信號時，首先通過GPS規(guī)劃無人機巡檢路線；

步驟二、當無人機的飛控模塊經(jīng)攝像設(shè)備識別出變電站地面的地標后，飛控模塊控制無人機在地標上空保持水平懸停，并通過超聲波測矩設(shè)備測量出無人機相對與地面的高度，飛控模塊控制無人機飛行使之與地面的相對高度保持為閾值；

步驟三、無人機開啟圖像識別對地標信息進行識讀，計算出地標中心，控制無人機往懸停地標方向做水平方向的平移，當?shù)貥酥行呐c攝像機平面中心重合時，調(diào)整無人機方向，以地標中的等腰三角形底邊中心指向頂點為無人機調(diào)整后的飛行朝向，頂點與同心圓圓心重合，當無人機機頭方向與地標信息的規(guī)定方向一致時，無人機在閾值高度拍攝變電站該地標處的俯視圖像，然后按該處地標指定的無人機航向，繼續(xù)飛行到下一個地標處進行巡檢航拍。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述圖像分析模塊收到無人機航拍的變電站俯視圖后，以無人機在同一拍攝地點處相鄰間隔時間拍攝的兩張原始航拍圖像進行比對以評估變電站異常，其比對方法包括以下步驟；

步驟A1、通過光照補償排除圖像因光照強度不同帶來的干擾，具體將圖像裝換為RGB三個獨立通道，并通過直方圖均衡化函數(shù)均衡像素的強度值，以減小不同時刻光照強度差異為圖像比對造成的影響；

步驟A2、將步驟A1處理后的圖像歸一化，轉(zhuǎn)化為相同尺寸，并進行灰度化，將兩張灰度圖進行圖像減運算，運算后圖像便只保留兩圖差異的部分，進一步將運算后圖像二值化，突出差異的部分；

步驟A3、最后對二值化圖像進行中值濾波和開運算，所述中值濾波用于降低圖像的噪點，所述開運算通過對圖像先腐蝕后膨脹的過程來消除圖像中的小物體，并且使在平滑圖像中較大物體邊界時同時不明顯改變其面積，以濾除變電站內(nèi)小樹葉、干草帶來的干擾；

步驟A4、在開運算后的兩幅圖像中找出兩圖差異的邊界，并將邊界在兩張原始圖像相同位置繪出，便可比對出兩幅無人機航拍圖的差異之處。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種變電站無人機自主巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述圖像分析模塊針對兩幅無人機航拍圖的差異之處進行變電站巡檢評估，當評估結(jié)果是存在變電站異常時，圖像分析模塊把評估結(jié)果上傳至數(shù)據(jù)中心并發(fā)出告警。