一种无人机电力巡检方法及系统与流程

本技术涉及无人机电力巡检，具体是涉及一种无人机电力巡检方法及系统。

背景技术：

1、架空线路作为日常电力输送的主要设备，针对架空线路的质量巡检有关数以千计用户的用电需求。由于传统的人工巡检耗时耗力且由于架空线路本身高压、存在局部放电等危机人生安全等情况，利用无人机电力开展巡检以及成为最常见的巡检方式。

2、无人机电力开展巡检技术关键在于无人机完成架空线路巡检的航路规划以及利用无人机采集的架空线路数据完成架空线路高质量的巡视和风险判断。现有的巡检航路规划主要集中于航路算法的精进，如传统的启发式算法到各种改进的深度学习算法等，实现对多维目标函数以及约束条件进行最优解的求解，忽略了对于巡检点本身的任务点择优，不同的巡检点设置会因为障碍物的影响无人机的正常行驶与通信，最终影响无人机航路的整体规划。

3、此外，架空线路存在大量的电力设备，因而存在多种类型的故障与风险，如何针对将无人机巡检过程与电力巡检业务相结合，把巡视工作、巡检数据采集工作、巡视成果，串成一线，形成专业化、规范化巡视报告，满足电力系统对架空线路巡视的高质量发展要求是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了高效率与高质量的无人机巡检路线规划，本技术提供一种无人机电力巡检方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种无人机电力巡检方法，包括：

3、以无人机常规飞行高度为基准，沿巡检区域内架空线路初步确认若干巡检点；

4、根据巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度与回传图像以及以巡检点建立的巡检点空间缓冲区域内障碍物情况完成每个巡检点是否需要调整的判断并根据判断结果完成对应巡检点位移调整，合并调整后的巡检点与无需调整的巡检点生成最终确认的巡检点集合；

5、建立第一约束条件与特定巡检任务分配优化目标，利用随机优化算法获取特定巡检任务分配优化目标的最优解，即各个可分配的执行特定巡检任务的无人机分配到的巡检点；所述第一约束条件包括：最终确认的巡检点集合中每个巡检点的任务只执行一次、一架可调配的执行特定巡检任务的无人机至少分配到最终确认的巡检点集合中一个巡检点；所述特定巡检任务分配优化目标包括：多个可调配的执行特定巡检任务的无人机完成全部特定巡检任务的总航程最小；

6、建立第二约束条件与路径优化目标，利用随机优化算法获取路径优化目标的最优解，即各个可分配的执行特定巡检任务的无人机的巡检路径；所述第二约束条件包括：单个可调配的执行特定巡检任务的无人机的最大飞行距离约束；所述路径优化目标包括：单个可调配的执行特定巡检任务的无人机的执行全部分配的巡检点以及包括巡检过程充电往返的总航程最小；获取各个可分配的执行不同特定巡检任务的无人机的巡检路径。

7、通过采用上述方案，利用试飞无人机的通信信号强度、回传图像以及巡检点建立的空间缓冲区域内障碍物情况完成初步巡检点的调整判断，实现巡检点的择优设置保证无人机巡检过程的正常运行与通信，为实现架空线路高质量的巡视提供重要的数据获取基础；考虑到无人机的充电情况设置无人机的最大飞行距离约束与随机优化算法求解总航程最小的无人机巡检路径，实现架空线路巡检最大效率的使用和调配无人机，节省巡检成本。

8、优选的，所述根据巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度与回传图像以及建立的巡检点空间缓冲区域内障碍物情况完成每个巡检点是否需要调整的判断并根据判断结果完成对应巡检点位移调整包括：

9、针对每个巡检点建立对应的巡检点空间缓冲区域；获取于每个巡检点的试飞无人机的通信信号强度与回传图像；

10、判断每个巡检点是否满足该巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度大于预设通信信号强度、该巡检点所在位置的试飞无人机回传图像识别有架空线路且该巡检点对应的巡检点空间缓冲区域内不存在障碍物；若满足，则判定该巡检点为无需调整的巡检点；否则，判断该巡检点为待调整巡检点；

11、针对每个待调整的巡检点连续进行垂直和/或水平位移的调整，直至满足获得的调整后的巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度大于预设通信信号强度、调整后巡检点对应的巡检点空间缓冲区域内不存在障碍物且调整后巡检点回传的图像中识别有架空线路。

12、通过采用上述方案，基于空间分析技术获得容纳无人机安全飞行空间的巡检点空间缓冲区域进行空间缓冲区域内存在障碍物与否的判断，利用巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度、回传图像进行无人机的通信质量与拍摄质量的判断，根据判断结果完成巡检点的择优调整，实现架空线路高质量的巡视。

13、优选的，所述针对每个待调整的巡检点连续进行垂直和/或水平位移的调整还包括：若架空线路某一位置对应的巡检点具有高度或者距离要求，则当前架空线路某一位置对应的待调整的巡检点在固定高度设置下完成水平位移或固定距离条件下完成垂直和/或水平位移。

14、通过采用上述方案，考虑到针对架空线路中的关键部件设有巡检高度与巡检距离的要求，完成巡检点调整时保证调整后的巡检点满足相应的要求，提高架空线路中的关键部件的风险判断结果的准确性。

15、优选的，所述以无人机常规飞行高度为基准，沿巡检区域内架空线路确认若干巡检点包括：普通巡检点与关键巡检点；

16、所述普通巡检点包括围绕架空线路的单一角度对应的巡检点；

17、所述关键巡检点包括围绕架空线路关键部件或架空线路历史损坏位置的不同角度对应的巡检点。

18、通过采用上述方案，考虑到架空线路中的关键部件或历史损坏位置具有多个角度的巡检要求，因此设置有关键巡检点，通过多个角度对关键部位与历史损坏部位进行全方位角度的巡检，提高架空线路中的关键部件的风险判断结果的准确性。

19、优选的，还包括：

20、将通过可调配的执行不同特定巡检任务的无人机采集到的架空线路同一位置的图像数据或音频数据进行对应检测任务标记；所述不同特定巡检任务包括：缺陷检测任务、温度检测任务、局部放电检测任务以及探伤检测任务；

21、合并属于架空线路同一位置的图像数据或音频数据，将架空线路同一位置的图像数据或音频数据按照对应的检测任务标记输入对应的训练好的神经网络模型获得架空线路同一位置的检测结果；训练好的神经网络模型包括：以具有缺陷检测任务标记图像数据为输入，输出为架空线路具有缺陷与否的第一神经网络模型、以具有温度检测任务标记图像数据为输入，输出为架空线路温度异常与否的第二神经网络模型、以具有局部放电检测任务标记音频数据为输入，输出为架空线路具有局部放电与否的第三神经网络模型以及以具有探伤检测检测任务标记图像数据为输入，输出为架空线路具有伤痕与否的第四神经网络模型；

22、根据架空线路不同位置的检测结果生成检测报告。

23、通过采用上述方案，考虑到无人机的正常飞行无法承载不同的巡检任务的挂载模块(如：红外相机模块、声纹局放检测模块等)，且无人机飞行的耗电量与其本身与挂载物体的重量相关，挂载越多飞行耗电越大从而导致架空巡检的航程增加；因此，将无人机巡检与架空线路巡检业务相结合，分类设置可调配的执行不同特定巡检任务的无人机，利用可调配的执行不同特定巡检任务的无人机完成各类巡检任务的巡检路径规划与巡检数据获取，结合神经网络算法实现架空线路全面的故障风险判断并生成规范化巡视报告，满足电力系统对架空线路巡视的高质量发展要求。

24、优选的，所述第一神经网络模型的输出还包括缺陷风险等级，第二神经网络模型的输出还包括温度异常风险等级，第三神经网络模型的输出还包括存在局部放电风险等级，第四神经网络模型的输出还包括伤痕风险等级；

25、针对架空线路特定位置的检测结果包括：存在缺陷且缺陷风险等级为高等级风险、温度异常且温度异常风险等级为高等级风险、存在局部放电且存在局部放电风险等级为高等级风险中任一项，将该架空线路特定位置设置为紧急处理位置并生成架空线路特定位置紧急处理提示，将架空线路特定位置紧急处理提示与架空线路特定位置的检测结果发送至故障修复人员终端。

26、通过采用上述方案，利用神经网络获取架空线路的故障风险等级，根据架空线路的故障风险等级设置紧急处理提示，及时对架空线路中高风险位置进行问题反馈。

27、优选的，属于架空线路同一位置的具有同一类检测任务标记不同的图像数据或音频数据数量大于或等于预设数量；

28、将属于架空线路同一位置的具有同一类检测任务标记的多个图像数据或音频数据均输入对应的训练好的神经网络模型，以数量最多的相同输出检测结果为最终的检测结果。

29、通过采用上述方案，针对架空线路同一位置的各检测任务进行多次检测，保障对架空线路的故障风险判断的准确性。

30、第二方面，本技术提供一种无人机电力巡检系统，包括：

31、初步确认若干巡检点获取模块，用于以无人机常规飞行高度为基准，沿巡检区域内架空线路初步确认若干巡检点；

32、最终巡检点集合获取模块，用于根据巡检点所在位置的试飞无人机的通信信号强度与回传图像以及以巡检点建立的巡检点空间缓冲区域内障碍物情况完成每个巡检点是否需要调整的判断并根据判断结果完成对应巡检点位移调整，合并调整后的巡检点与无需调整的巡检点生成最终确认的巡检点集合；

33、无人机巡检点分配模块，用于建立第一约束条件与特定巡检任务分配优化目标，利用随机优化算法获取特定巡检任务分配优化目标的最优解，即各个可分配的执行特定巡检任务的无人机分配到的巡检点；所述第一约束条件包括：最终确认的巡检点集合中每个巡检点的任务只执行一次、一架可调配的执行特定巡检任务的无人机至少分配到最终确认的巡检点集合中一个巡检点；所述特定巡检任务分配优化目标包括：多个可调配的执行特定巡检任务的无人机完成全部特定巡检任务的总航程最小；

34、无人机巡检路径获取模块，用于建立第二约束条件与路径优化目标，利用随机优化算法获取路径优化目标的最优解，即各个可分配的执行特定巡检任务的无人机的巡检路径；所述第二约束条件包括：单个可调配的执行特定巡检任务的无人机的最大飞行距离约束；所述路径优化目标包括：单个可调配的执行特定巡检任务的无人机的执行全部分配的巡检点以及包括巡检过程充电往返的总航程最小；获取各个可分配的执行不同特定巡检任务的无人机的巡检路径。

35、通过采用上述方案，利用最终巡检点集合获取模块获取择优选择的巡检点，保障架空线路高质量的巡视；利用无人机巡检点分配模块与无人机巡检路径获取模块获取总航程最小的无人机巡检路径，保障高效率的架空线路巡检。

36、第三方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的方法。

37、第四方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及在所述存储器上存储并可运行的程序，所述程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。

38、综上，本技术具有以下有益效果为：

39、1、通过于巡检点位置的试飞无人机的通信信号强度大小、巡检点位置的试飞无人机的回传图像识别结果以及巡检点建立的空间缓冲区域内障碍物情况完成巡检点的择优选择，保证无人机巡检过程的正常运行与通信；考虑无人机的充电情况设置无人机的最大飞行距离约束，选择随机优化算法获取最优无人机巡检路径，实现高效率与高质量的无人机巡检路线规划；2、将无人机巡检与架空线路巡检业务相结合，利用可调配的执行不同特定巡检任务的无人机完成各类巡检任务，结合多个检测神经网络算法全面获取架空线路不同位置的巡检结果；根据架空线路全面的故障风险判断结果生成规范化巡视报告，满足电力系统对架空线路巡视的高质量发展要求。