一种基于无人机的电力维护巡检方法与流程

本发明属于电力维护巡检，涉及一种基于无人机的电力维护巡检方法。

背景技术：

1、传统的人工电力巡线方式，劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低，遇到电网紧急故障和异常气候条件下，线路维护人员不具备有利的交通优势、利用普通仪器或肉眼来巡查设施，甚至安全也存在隐患。

2、无人机电力巡线是指利用无人机进行电力线路巡检和监测的一种技术手段，随着无人机技术的发展和应用，传统的人工巡线方式逐渐被无人机巡线所取代，无人机电力巡线利用搭载了相应设备和传感器的无人机，对电力输电线路架空线路进行精细化巡检，针对大小金具，杆塔，导地线，绝缘子等设备进行可见光设备外观精细化巡检，热成像温度检测测。

3、但是现有的无人机巡检，多为一个无人机携带高清摄像机、红外热像仪、激光扫描仪等各种传感器，通过这些传感器获取电力线路的图像、视频、温度等数据，同时，无人机还可以配备相关软件和算法，对获取的数据进行分析和处理，以识别线路的异常状态和潜在故障。其功能单一，缺乏协同配合，造成了巡检误差大、效果差、效率低等问题，缺少自主学习操作功能。

4、因此，我们提出一种基于无人机的电力维护巡检方法，通过红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机形成协同无人机组，协同无人机组呈四角分布，相互配合，满足红外热成像巡检、视觉巡检和激光巡检的综合判断，夹取无人机对杂物夹取或锯开、收集，实现远近远距离收集巡检信息，传递快速准确；地面控制台对信息进行大数据分析处理，形成评估数据，并可自主学习自行操作。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于无人机的电力维护巡检方法，该发明要解决的技术问题是：如何实现通过红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机形成协同无人机组，相互配合，满足红外热成像巡检、视觉巡检和激光巡检的综合判断以及杂物夹取，满足远近远距离收集巡检信息，传递快速准确；对信息进行大数据分析处理，形成评估数据，并可自主学习自行操作。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种基于无人机的电力维护巡检方法，本基于无人机的电力维护巡检方法，包括巡检步骤如下：

4、步骤一，构建地面设备：布局设置地面控制台、传输云台、视觉无人机、红外无人机、激光无人机以及夹取无人机，地面控制台和传输云台通过电信号连接，传输云台分别与视觉无人机、红外无人机、激光无人机以及夹取无人机通过wifi无线连接；

5、步骤二，构建卫星监测网络：传输云台与北斗通讯系统电信号连接，视觉无人机、红外无人机、激光无人机以及夹取无人机与北斗通讯系统电信号连接；

6、步骤三，无人机监测电力线路：视觉无人机、红外无人机、激光无人机以及夹取无人机形成协同无人机组，地面控制台发出巡检控制信息，沿着电力线路，进行维护巡检；视觉无人机对线路本体、辅助设施及线路走廊进行巡视并记录相关信息，获得视觉巡检信息；红外无人机满足昏暗天气时或夜晚时，对线路本体、辅助设施及线路走廊进行巡视，同时具备热成像探头，通过温度异常变化对比值，发现隐蔽性较强故障点，结合传统可见光巡线，热成像巡线将大大提高故障点检测的准确性，并记录相关信息，获得红外巡检信息；激光无人机拥有强大的内置信号处理、大视野和多段测量功能，可以产生关键的距离数据以及进行高效的障碍物检测，可实现长输线路的高精度通道测量、线路杆塔的塔倾和沉降检测、线路垂弧预警及线路周围树木、山体、地质灾害对线路的威胁预警，获得激光巡检信息；夹取无人机对可处理的鸟窝或垃圾、线路周围树木等杂物夹取、锯开或收集，去除对线路的威胁预警；

7、步骤四，信息传输：协同无人机组将获得巡检信息传输至传输云台，若无人机飞行过远，协同无人机组将巡检信息传输至北斗通讯系统，北斗通讯系统将巡检信息传输至传输云台，传输云台将获得巡检信息传输至地面控制台；

8、步骤五，信息处理：地面控制台实时监控获得的信息，工作人员可对协同无人机组进行实时控制，地面控制台对巡检信息和实时控制信息进行大数据分析处理，形成评估数据，并进行学习，获得一般控制处理方式信息，遇到相同事件后，采用相同处理方式进行控制协同无人机组工作；

9、步骤六，设备归位：工作完成后，协同无人机组归位，进行清洗和杂物清理，补充电量。

10、所述步骤一至步骤六中的设备包括地面控制台、北斗通讯系统、红外无人机、视觉无人机、夹取无人机和激光无人机，所述地面控制台上设有传输云台，传输云台与地面控制台之间通过电信号连接，传输云台分别与红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机通过wifi无线连接，传输云台与北斗通讯系统电信号连接，红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机与北斗通讯系统电信号连接，红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机呈四角分布。

11、采用以上结构，构建地面设备：布局设置地面控制台、传输云台、红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机，地面控制台和传输云台通过电信号连接，传输云台分别与红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机通过wifi无线连接；

12、构建卫星监测网络：传输云台与北斗通讯系统电信号连接，红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机与北斗通讯系统电信号连接；

13、无人机监测电力线路：红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机形成协同无人机组，地面控制台发出巡检控制信息，沿着电力线路，进行维护巡检；视觉无人机对线路本体、辅助设施及线路走廊进行巡视并记录相关信息，获得视觉巡检信息；红外无人机满足昏暗天气时或夜晚时，对线路本体、辅助设施及线路走廊进行巡视，同时具备热成像探头，通过温度异常变化对比值，发现隐蔽性较强故障点，结合传统可见光巡线，热成像巡线将大大提高故障点检测的准确性，并记录相关信息，获得红外巡检信息；激光无人机拥有强大的内置信号处理、大视野和多段测量功能，可以产生关键的距离数据以及进行高效的障碍物检测，可实现长输线路的高精度通道测量、线路杆塔的塔倾和沉降检测、线路垂弧预警及线路周围树木、山体、地质灾害对线路的威胁预警，获得激光巡检信息；夹取无人机对可处理的鸟窝或垃圾、线路周围树木等杂物夹取、锯开或收集，去除对线路的威胁预警；

14、信息传输：协同无人机组将获得巡检信息传输至传输云台，若无人机飞行过远，协同无人机组将巡检信息传输至北斗通讯系统，北斗通讯系统将巡检信息传输至传输云台，传输云台将巡检信息传输至地面控制台；

15、信息处理：地面控制台实时监控获得的信息，工作人员可对协同无人机组进行实时控制，地面控制台对巡检信息和实时控制信息进行大数据分析处理，形成评估数据，并进行学习，获得一般控制处理方式信息，遇到相同事件后，采用相同处理方式进行控制协同无人机组工作；

16、设备归位：工作完成后，协同无人机组归位，进行清洗和杂物清理，补充电量。

17、所述地面控制台包括控制台本体，控制台本体上设有控制台面和主控显示屏，控制台本体的上端设有警报灯，控制台本体内部设有信息处理模块、mcu控制模块、人为判断模块和自主学习模块。

18、采用以上结构，控制台面可放置鼠标键盘以及记录本和笔等物件，主控显示屏要用显示各种信息，同时便于工作人员进行操作，mcu控制模块mcu控制模块用于收集并发出信息，并将信息传递至信息处理模块，信息处理模块用于对信息进行大数据分析处理，形成评估数据，人为判断模块即工作人员根据现场实际情况操控各无人机进行工作，自主学习模块用于学习工作人员的操作方式，获得一般控制处理方式信息，遇到相同事件后，采用相同处理方式进行控制协同无人机组工作。

19、所述传输云台包括固定支架，固定支架固定控制台本体的后侧，固定支架的上端固定有四个绝缘连接管，四个绝缘连接管的上端固定有支座，支座的上端铰接有旋转平板，支座的上端固定有旋转电机，旋转电机的输出轴与旋转平板传动连接，旋转平板上固定有置物座，置物座上端固定有云台收放器，云台收放器与北斗通讯系统电信号连接，固定支架的下端固定有主控板，主控板与云台收放器以及控制台本体之间通过电信号连接，主控板上设有gps模块一和wi-fi无线模块一，gps模块一和北斗通讯系统电信号连接。

20、采用以上结构，旋转电机的输出轴带动旋转平板围绕支座的上端转动一定角度，从而带动云台收放器摆动一定角度，使得云台收放器更好的收集协同无人机组和北斗通讯系统发出的信息，主控板与云台收放器以及控制台本体之间通过电信号连接，云台收放器将收集到的信息传递至主控板，主控板将收集到的信息传递至控制台本体，gps模块一和北斗通讯系统电信号连接，收集北斗通讯系统发出的信息。

21、所述红外无人机包括红外无人机主体，红外无人机主体的上端固定有红外摄像头，红外无人机主体的下端固定有支撑框架和热成像探头，热成像探头位于支撑框架的内部，红外无人机主体和红外摄像头之间以及红外无人机主体和热成像探头之间设有均设有螺旋桨一。

22、采用以上结构，红外摄像头满足昏暗天气时或夜晚时，对线路本体、辅助设施及线路走廊进行巡视，同时热成像探头，通过温度异常变化对比值，发现隐蔽性较强故障点，结合传统可见光巡线，热成像巡线将大大提高故障点检测的准确性，并记录相关信息，获得红外巡检信息，判断依据：导线(有无红色发热点)、线夹(有无接触点发热)、引流线(有无发热点)、绝缘子(有无击穿发热)、杆塔(有无击穿发热)、耐张管(有无发热)，螺旋桨一带动本红外无人机移动，支撑框架用于支撑本红外无人机。

23、所述视觉无人机包括视觉无人机主体，视觉无人机主体的四周设有若干圆周均布的桨框，桨框的内部均设有螺旋桨二，桨框与觉无人机主体之间均固定有倾斜设置的支撑杆，视觉无人机主体的下端中部设有若干圆周均布的补光灯，视觉无人机主体的下端底部设有防护罩和若干圆周均布的视觉摄像头，视觉摄像头位于防护罩的内部。

24、采用以上结构，若干螺旋桨二配合，带动本视觉无人机移动，多个视觉摄像头相互配合，对线路本体、辅助设施及线路走廊进行全方位巡视并记录相关信息，获得视觉巡检信息，补光灯用于补充光照，满足视觉摄像头在光照不足时，进行照射，支撑杆用于支撑本视觉无人机。

25、所述夹取无人机包括夹取无人机主体，夹取无人机主体的四周设有若干圆周均布的螺旋桨支杆，螺旋桨支杆的端部设有螺旋桨三，夹取无人机主体的上端中部固定有定位传感器，夹取无人机主体的前后两侧均设有视觉定位探头，夹取无人机主体的下端设有前后对称的电锯机械臂和夹取机械臂，电锯机械臂的端部固定有切割锯，夹取机械臂的端部固定有夹爪，夹取无人机主体的内部固定有电瓶，夹取无人机主体的下端设有两个左右对称的t型支架，两个t型支架之间固定有存放盒。

26、采用以上结构，若干螺旋桨三配合，带动本夹取无人机移动，视觉定位探头用于判断本夹取无人机与杂物之间的距离，夹取机械臂与夹爪配合，将电塔上的鸟窝、垃圾或线路周围树木等杂物夹取，对于直接夹取不能去除的杂物，通过电锯机械臂和切割锯配合，锯开杂物，再通过夹取机械臂与夹爪配合夹取，将其方式到存放盒内部，存放完成后，电锯机械臂和切割锯配合，将切割锯放置到存放盒上方，夹取机械臂与夹爪配合，将夹爪放置到存放盒上方，避免夹取无人机在飞行时，杂物从存放盒内部散落，定位传感器实时传输夹取无人机的位置，如该处的杂物没有清理干净，则做标记，便于下次继续清理，或通知工作人员到此处进行人工清理，电瓶用于补充电能。

27、所述激光无人机包括激光无人机主体，激光无人机主体的两侧设有可调节地调节支杆，调节支杆的两端上方均固定有螺旋桨四，调节支杆的两端下方均固定有收合支腿，激光无人机主体的下端固定有激光摄像头。

28、采用以上结构，若干螺旋桨四配合，带动本激光无人机移动，激光摄像头可以产生关键的距离数据以及进行高效的障碍物检测，可实现长输线路的高精度通道测量、线路杆塔的塔倾和沉降检测、线路垂弧预警及线路周围树木、山体、地质灾害对线路的威胁预警，获得激光巡检信息，调节支杆和收合支腿便于调节收纳，收合支腿用于支撑本激光无人机。

29、所述红外无人机主体、视觉无人机主体、夹取无人机主体和激光无人机主体内部设有gps模块二和wi-fi无线模块二，gps模块二和北斗通讯系统电信号连接，wi-fi无线模块二与wi-fi无线模块一电信号连接。

30、采用以上结构，gps模块二和北斗通讯系统二电信号连接，将红外无人机主体、视觉无人机主体、夹取无人机主体和激光无人机主体所获得的巡检信息，传递至北斗通讯系统，wi-fi无线模块二与wi-fi无线模块一电信号连接，将红外无人机主体、视觉无人机主体、夹取无人机主体和激光无人机主体所获得的巡检信息，传递至传输云台。

31、与现有技术相比，本基于无人机的电力维护巡检方法具有以下优点：

32、通过地面控制台和传输云台配合，传输云台将收集的信息传输至地面控制台，对信息进行大数据分析处理，形成评估数据，工作人员可通过地面控制台根据现场实际情况操控各无人机进行工作，地面控制台可学习工作人员的操作方式，获得一般控制处理方式信息，遇到相同事件后，采用相同处理方式进行控制协同无人机组工作；

33、通过红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机与北斗通讯系统配合，用于远距离收集无人机的巡检信息，通过传输云台与北斗通讯系统配合，实现北斗通讯系统电传输信息至传输云台；

34、通过红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机与传输云台配合，用于实现近距离收集无人机的巡检信息，传递快速；

35、红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机形成协同无人机组，且红外无人机、视觉无人机、夹取无人机及激光无人机始终呈四角分布，相互配合，满足红外热成像巡检、视觉巡检和激光巡检的综合判断，夹取无人机对杂物夹取、锯开或收集，去除对线路的威胁预警。