[發明專利]基于LoRaWAN定位技術的風電場無人機自動巡檢系統及方法

有效

• 申請號: 202011525960.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112734970B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 尹常永;李奇潔;黃碩;李晨;任娜;趙志剛
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: G07C1/20
• 分類號: G07C1/20;H04N7/18;H04L67/06;H04W4/02;H04W4/40;G06V20/17;H04B7/185
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明公開基于LoRaWAN定位技術的風電場無人機自動巡檢系統及方法，屬于風電場無人機巡檢技術領域。無人機對風電場的風電機組進行宏觀巡檢并通過LoRa終端將風電機組宏觀巡檢圖像上傳；對上傳圖像數據進行預處理；對風電機組宏觀巡檢圖像進行診斷找出故障圖像；為故障圖像確定拍攝位置，并根據故障圖像的拍攝位置和風電機組的位置信息，確定故障風機；控制無人機飛行至指定故障風機處進行微觀巡檢并拍攝高清圖像；對微觀巡檢拍攝的高清圖像進行診斷找出故障圖像并確定故障類型，并將高清故障圖像存入專家庫，以供下次圖像診斷使用。風電場巡檢自動化，避免人工操作無人機巡檢在路徑上的電量耗費，提高無人機續航能力，實現低功耗定位。

技術領域

本發明涉及一種風電場無人機巡檢系統及方法，更具體地說涉及一種基于LoRaWAN定位技術的風電場無人機自動巡檢系統及方法。

背景技術

隨著我國風電技術的不斷突破，風力發電越來越受到重視，風電場的規模也在逐漸擴大。如果機組故障停機將導致發電量減少，并產生高額的維修費用，因此需要對風電機組進行定期巡檢。傳統地，對風機葉片的檢查多采用人工巡檢的方式，如利用望遠鏡觀察和工作人員高空檢測，其具有以下缺點：(1)多數風電場分布廣闊，地形復雜，從而對傳統的人工巡檢帶來了較大的困難(2)風電場巡檢任務重，傳統的人工檢測效率低，時間成本高，停機損失大(3)巡檢人員高空作業，安全風險大。

隨著無人機技術持續發展，無人機巡檢展現了極大的使用價值，可有效提高風場巡檢工作水平。現有技術中，多是巡檢人員在現場操作無人機巡檢，然而這種人工操作無人機巡檢對作業人員有較高要求，此外，人工操作無人機可能會出現漏拍，錯拍等情況以及在天氣惡劣的情況下，工作人員可能無法到達現場，巡檢無人機無法使用。再者，無人機續航能力一般在30分鐘內，人工操作無人機進行巡檢時，一次充電支撐不了無人機巡視風場全部風機情況。

另外，現有的無人機定位技術多采用單點GPS定位技術，定位精度在5-10米，雖然可以滿足人們對于定位精度的需求，但其在設備上功耗較大，且成本高。還有風電場位置偏僻，加之衛星經常會移動，無線電信號會丟失。而且采用藍牙、Wi-Fi、ZigBee等傳統定位裝置功耗大，且不適于面積較大的風電場區的定位。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本申請的目的在于提供一種基于LoRaWAN定位技術的風電場無人機自動巡檢系統及方法，旨在解決無人機自動巡檢代替人工操縱無人機巡檢、現有無人機GPS定位功耗大、無人機續航時間短的問題。

為解決上述技術問題，本發明的基于LoRaWAN定位技術的風電場無人機自動巡檢系統，包括無人機、LoRa模塊、分布在風電場四周的至少三個LoRaWAN網關和上位機；所述LoRa模塊與無人機主控芯片電性連接構成LoRa終端，無人機主控芯片將數據包通過LoRa模塊調制成LoRa無線信號發送出去；所述LoRa模塊同時與各LoRaWAN網關節點無線通信連接，所述上位機中包括網絡服務器、控制系統和故障識別系統；各LoRaWAN網關節點分別通過以太網與上位機中的網絡服務器通信連接；

所述網絡服務器，用于接收風電機組傳送來的風電機組位置信息；分別從至少三個LoRaWAN網關節點收集包含LoRa模塊發送的數據和網關節點所添加的時間戳的數據信號；對從所有LoRaWAN網關收到的相同數據幀進行處理，包括排序和分組；根據處理后的數據幀，進行實時無人機定位計算，并將無人機位置信息進行輸出顯示；接收故障識別系統發送的風電機組宏觀巡檢得到的故障圖像，從其接收的故障圖像的圖片屬性信息中讀取故障圖像的拍攝時間，找出數據幀時間戳中與故障圖片拍攝時間相近的時間戳，根據該時間戳匹配故障圖片對應的拍攝位置；根據故障圖片的拍攝位置和風電機組的位置信息，確定故障風機，并將故障風機的位置發送給控制系統；