一种变电站无人机自主巡视航线优化方法及系统与流程

本发明涉及路径优化，具体涉及一种变电站无人机自主巡视航线优化方法及系统。

背景技术：

1、无人机在变电站巡视中的应用是一项正在逐步发展和普及的技术，传统的变电站巡视通常需要人员登上高压线塔或使用绳索等方式进行检查，这种方式存在一定的安全风险，并且可能耗费大量的时间和人力，而引入无人机进行巡视则可以有效地解决这些问题，提高巡视的效率和安全性。

2、现有的无人机通常是依据操作员预先设定巡视航线对变电站进行巡视，容易导致以下问题发生：

3、由于在变电站中存在若干设备设施，人工设定巡视航线通常是依据设备设施的重要性（通常为设备设施的价格）来决定无人机的巡视顺序，这样一是降低巡视效率的同时增加时间和资源成本，二是在实际应用中受其他因素影响，巡视航线忽略其他因素可能导致漏检、误检等问题发生。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变电站无人机自主巡视航线优化方法及系统，能够根据变电站中不同设备设施的运行状态进行动态巡视航线优化，提高变电站无人机的巡视效率以及巡视效果，以解决背景技术中不足。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变电站无人机自主巡视航线优化方法，所述优化方法包括以下步骤：

3、优化系统从变电站管理平台获取变电站的平面信息图，将所有设备设施的中点标记为飞行节点，获取飞行节点对应设备设施的运行状态以及运行关联性，通过分析模型综合分析运行状态以及运行关联性后为每个飞行节点生成排序赋值；

4、将所有设备设施依据排序赋值由大到小进行排序，生成飞行节点列表，按正序依次连接飞行节点列表中的所有飞行节点获取第一巡视航线；

5、将变电站的平面信息图进行栅格化处理分成若干栅格区域，并计算每个栅格区域的平均排序赋值，将所有栅格区域依据平均排序赋值由大到小进行排序，生成区域列表；

6、依据区域列表正序选择所有栅格区域的巡视顺序，并将栅格区域中的所有飞行节点依据排序赋值大小按顺序连接后，下一栅格区域中排序赋值最大的飞行节点与上一栅格区域中排序赋值最小的飞行节点连接，完成所有栅格区域飞行节点的连接后获取第二巡视航线；

7、无人机每次巡视前，优化系统结合变电站当前环境风速以及无人机剩余续航输出选择指数，根据选择指数与指数阈值的对比结果选择第一巡视航线或第二巡视航线作为无人机的当前巡视航线。

8、在一个优选的实施方式中，将所有设备设施的中点标记为飞行节点，包括以下步骤：

9、从变电站管理平台获取变电站的平面信息图，平面信息图包含变电站面积、设备设施位置、设备设施尺寸信息，计算每个设备设施中心点坐标，函数表达式为：，式中，为中心点，为设备设施在轴方向的最小坐标，为设备设施在轴方向的最大坐标，为设备设施在轴方向的最小坐标，为设备设施在轴方向的最大坐标。

10、在一个优选的实施方式中，获取飞行节点对应设备设施的运行状态以及运行关联性，运行关联性包括与该设备设施的关联设备数量，运行状态包括设备设施历史的电流浮动系数，电流浮动系数的函数表达式为：，式中，为电流浮动系数，为变电站电流波动变化量，为设备设施异常持续时段，为设备设施无异常运行持续时段，电流浮动系数值越大，表明设备设施的历史异常持续时间越长。

11、在一个优选的实施方式中，通过分析模型综合分析运行状态以及运行关联性后为每个飞行节点生成排序赋值，包括以下步骤：

12、将设备设施的关联设备数量与电流浮动系数代入分析模型综合分析，为每个飞行节点生成排序赋值，分析模型的函数表达式为：，式中，为第台设备的排序赋值，为第台设备的关联设备数量，为第台设备的电流浮动系数，、分别为关联设备数量、电流浮动系数的比例系数，且、均大于0。

13、在一个优选的实施方式中，计算每个栅格区域的平均排序赋值，包括以下步骤：

14、获取栅格区域中所有设备设施的排序赋值，将栅格区域中所有设备设施排序赋值求和获取排序赋值总和，通过排序赋值总和比上栅格区域设备设施数量获取平均排序赋值。

15、在一个优选的实施方式中，无人机每次巡视前，优化系统结合变电站当前环境风速以及无人机剩余续航输出选择指数，包括以下步骤：

16、优化系统通过变电站内部的风速传感器获取变电站当前环境风速以及无人机剩余续航，对当前环境风速以及无人机剩余续航进行归一化处理，使得当前环境风速以及无人机剩余续航取值范围映射到[0,1]之间，获取风速归一化值以及续航归一化值，将风速归一化值减去续航归一化值获取选择指数。

17、在一个优选的实施方式中，根据选择指数与指数阈值的对比结果选择第一巡视航线或第二巡视航线作为无人机的当前巡视航线，包括以下步骤：

18、优化系统将获取的选择指数与指数阈值进行对比，若选择指数大于指数阈值，选择第二条巡视航线作为无人机的当前巡视航线，若选择指数小于等于指数阈值，选择第一条巡视航线作为无人机的当前巡视航线。

19、一种变电站无人机自主巡视航线优化系统，包括飞行节点标记模块、赋值模块、第一巡视航线获取模块、第二巡视航线获取模块、巡视航线选择模块；

20、飞行节点标记模块：从变电站管理平台获取变电站的平面信息图，将所有设备设施的中点标记为飞行节点；

21、赋值模块：获取飞行节点对应设备设施的运行状态以及运行关联性，通过分析模型综合分析运行状态以及运行关联性后为每个飞行节点生成排序赋值；

22、第一巡视航线获取模块：将所有设备设施依据排序赋值由大到小进行排序，生成飞行节点列表，按正序依次连接飞行节点列表中的所有飞行节点获取第一巡视航线；

23、第二巡视航线获取模块：将变电站的平面信息图进行栅格化处理分成若干栅格区域，并计算每个栅格区域的平均排序赋值，将所有栅格区域依据平均排序赋值由大到小进行排序，生成区域列表，依据区域列表正序选择所有栅格区域的巡视顺序，并将栅格区域中的所有飞行节点依据排序赋值大小按顺序连接后，下一栅格区域中排序赋值最大的飞行节点与上一栅格区域中排序赋值最小的飞行节点连接，完成所有栅格区域飞行节点的连接后获取第二巡视航线；

24、巡视航线选择模块：无人机每次巡视前，结合变电站当前环境风速以及无人机剩余续航输出选择指数，根据选择指数与指数阈值的对比结果选择第一巡视航线或第二巡视航线作为无人机的当前巡视航线。

25、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

26、1、本发明通过分析模型综合分析运行状态以及运行关联性后为每个飞行节点生成排序赋值，将所有设备设施依据排序赋值由大到小进行排序，生成飞行节点列表，按正序依次连接飞行节点列表中的所有飞行节点获取第一巡视航线，并将栅格区域中的所有飞行节点依据排序赋值大小按顺序连接后，下一栅格区域中排序赋值最大的飞行节点与上一栅格区域中排序赋值最小的飞行节点连接，完成所有栅格区域飞行节点的连接后获取第二巡视航线。该优化方法能够根据变电站中不同设备设施的运行状态进行动态巡视航线优化，保障变电站无人机的巡视效率以及巡视效果。

27、2、本发明在无人机每次巡视前，优化系统结合变电站当前环境风速以及无人机剩余续航输出选择指数，根据选择指数与指数阈值的对比结果选择第一巡视航线或第二巡视航线作为无人机的当前巡视航线，进一步提高变电站无人机的巡视效率以及巡视效果。

28、3、本发明中，第一巡视航线由于是依据排序赋值由大到小依次连接飞行节点获取，虽然第一巡视航线能够使得无人机优先巡视综合重要性较大的设备设施，但是这样也可能会导致无人机在变电站中的巡视航线过多的交叉以及重复导致航线冗余，但对于变电站来说，安全性是放在第一位的，当满足巡视条件时，应当优先选取第一巡视航线作为无人机的巡视航线，使得综合重要性较大的设备设施优先被巡视，然而，在实际运行过程汇总，受无人机的续航以及环境因素影响时，需要缩短无人机的巡视航线总距离，第二巡视航线采用栅格分区的方式来选择设备设施的巡视顺序，这样可以有效减少路径交叉以及重复，因此，具体第一巡视航线和第二巡视航线的选择由优化系统结合当天环境因素以及无人机剩余续航来选择，以保障巡视效果和无人机运行的稳定性。