[發明專利]基于無人機的絕緣子清洗方法、系統、設備、存儲介質

有效

• 申請號: 202110024121.X
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112835375B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 常征;季海波;邸健;金濤;談高勇;張賀朋;張晨旭
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

本發明公開了一種基于無人機的絕緣子清洗方法，對固定在電塔上的絕緣子進行清洗，包括以下步驟：根據電塔周圍環境以及絕緣子位置，規劃包含無人機期望懸停位置的期望航線；使無人機沿期望航線運動至期望懸停位置，識別絕緣子并提取絕緣子兩側邊緣切線的線特征，并與絕緣子的期望線特征進行比較，得到線特征誤差；根據線特征誤差控制無人機穩定在期望懸停位置；無人機保持在期望懸停位置時，對絕緣子進行清洗。

技術領域

本發明涉及無人機視覺伺服控制領域，具體涉及一種基于無人機的絕緣子清洗方法、系統、設備、存儲介質。

背景技術

絕緣子是輸電線路中一種用來固定帶電導體的特殊絕緣控件。由于固定在電塔上的絕緣子長期暴露在野外環境中，其表面容易沾染灰塵形成污穢層，若不及時清洗極易造成供電系統短路故障。以往工作人員采用人工清洗的方法，但是這種方法成本較高且不安全。近年來，絕緣子清洗無人機開始受到電力行業的關注。

傳統的絕緣子清洗無人機作業方法是操作員遙控無人機懸停到絕緣子附近，通過觀察無人機前置云臺相機發回地面站的圖像，利用經驗判斷絕緣子位置，進而對其實施清潔操作。但是，這種開環、純手動的作業方法存在許多問題。首先，這種方法通過人眼觀察來判斷絕緣子位置，對操作員的經驗要求很高，無人機的自主能力較差。其次，無人機在清洗過程中，容易受到外界擾動的影響。噴水時產生的回沖力、環境風力、氣壓飄動、無人機自身懸停不穩等都會導致無人機的位置出現偏差。上述問題會導致絕緣子清洗過程耗時，清洗效果不佳。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于無人機的絕緣子清洗方法、系統、設備、存儲介質。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于無人機的絕緣子清洗方法，對固定在電塔上的絕緣子進行清洗，包括以下步驟：

步驟一：根據電塔周圍環境以及絕緣子位置，規劃包含無人機期望懸停位置的期望航線；

步驟二：使無人機沿期望航線運動至期望懸停位置，識別絕緣子并提取絕緣子兩側邊緣切線的線特征，并與絕緣子的期望線特征進行比較，得到線特征誤差；

步驟三：根據線特征誤差控制無人機穩定在期望懸停位置；

步驟四：無人機保持在期望懸停位置時，對絕緣子進行清洗。

具體地，步驟一中規劃無人機的期望航線時，通過激光雷達對所述絕緣子所在的電塔周圍環境進行掃描，建立三維環境地圖，從地圖中標記各絕緣子的位置和編號，每個絕緣子對應設置四個期望懸停位置；根據各絕緣子的位置以及絕緣子對應的期望懸停位置，規劃出所述的期望航線；所述期望懸停位置位于以所述絕緣子為中心、半徑為5米、高度為絕緣子幾何中心高度的圓周上。

具體地，步驟四中對絕緣子進行清洗時，分別在一個絕緣子對應的四個期望懸停位置對該絕緣子進行沖洗后，再進行下一個絕緣子的沖洗；對所有的絕緣子完成清洗后，無人機沿著期望航線返回。

具體地，所述無人機上設置有能夠更改出水方向的出水口；以無人機上的出水口為原點、以出水口到絕緣子中軸線中點的方向為X軸正向、以垂直于X軸向上的方向為Y軸正向建立直角坐標系，則步驟四中對絕緣子進行清洗時，出水口出水方向周期性地在-50°到50°內變化。

具體地，步驟二中，當所述的線特征誤差小于設定閾值時，說明無人機到達所述的期望懸停位置。

具體地，步驟二中，所述的期望線特征為預先獲取得到；獲取所述的期望線特征時，包括以下步驟：

垂直懸掛一枚與所要清洗的絕緣子相同的備用絕緣子，在以所述備用絕緣子為中心、5米為半徑、高度為所述備用絕緣子幾何中心高度的圓周上，放置單目攝像機對其拍攝，得到圖像；

所述單目攝像機與所述備用絕緣子的幾何中心連線垂直于所述單目攝像機的成像平面，所述備用絕緣子位于圖像中央；