[发明专利]一种无人机自主智能绕塔巡检系统

说明书

本发明提出了一种无人机自主智能绕塔巡检系统，用于解决现有无人机智能化程度低、对飞手专业水平要求高、续航里程短的技术问题。本发明包括无人机，无人机上设有卫星定位模块、惯性组合导航模块、监控系统和图像采集系统，监控系统分别与卫星定位模块、惯性组合导航模块和图像采集系统相连接，图像采集系统、监控系统均与前端识别模块相连接。本发明建立了基于无人机机载的巡检图像智能识别前端系统模型，搭建了远程宽带无线数据实时传输网络，实现了超远程输电线路设备缺陷、通道隐患的实时识别。

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别是指一种无人机自主智能绕塔巡检系统。

背景技术

随着大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能等先进技术快速发展，国网公司积极响应国务院印发的《新一代人工智能发展规划》，提出了《国家电网公司人工智能专项规划》，在公司系统各单位构建架空输电线路协同立体化智能运检模式，全面提高巡检效益、效率和质量，大幅度降低运维成本，推进运检模式转变和产业升级，实现智能化运检，是建设和发展智慧电网的必由之路。

近年来，无人机巡检已成为输电线路的重要巡检手段，巡检效益和质量较传统人工巡检有显著提高。但现阶段无人机巡检仍主要依靠人工手动操作无人机完成，存在着一些突出问题：一是巡检效果受操作人员技能水平、操作经验、人员精力、环境突变等因素制约，巡检资源未得到最优配置，应用效益未充分发挥；二是未掌握绕塔巡检作业最小安全距离要求，对不同环境下任务设备的作业技术条件、巡检系统操控响应性能等要求不明确，影响了巡检安全策略的制定，限制了巡检路径规划；三是目前包括可见光视觉、毫米波雷达、超声测距等原理的各类技术尚不适用于小型旋翼无人机，无人机在塔线附近巡检时缺乏有效的避障技术，容易造成撞塔、碰线、坠机等安全事故，存在一定作业安全风险；四是缺乏高精度自主定位及视觉导航跟踪技术，加上无人机镜头视场焦距问题，手动驱动吊舱进行杆塔及设备目标搜索效率低，并且无法实现输电线路设备及通道缺陷的实时识别。

以无人机为代表的智能巡检方式自主性好、质量高，大幅提升了巡检的安全性和可靠性。以无人机和巡检机器人代替传统的人工巡检方式已成为发展趋势。截至2017年年底，国家电网公司系统各单位已经配备有各类型无人机1800余架、智能巡检机器人已突破1000台。无人机巡检省去了人工攀爬等一系列的高位复杂动作，并且可以不受复杂地面环境影响，具备安全、高效及精准优势。

巡线无人机自主水平低、故障识别精度低、续航里程短等问题严重制约了无人机的推广应用。无人机巡线技术已经广泛应用输电线路巡线作业。公司系统内外有个别单位初步尝试了无人机自主巡检技术研究，但仍处于探索阶段，关键技术问题尚没有得到解决。同时，实际运行过程中由人工查看巡线视频和图像，存在人力工作量大、监测效率低、警情掌控不及时，从而无法保障无人机巡检结果的及时性、有效性、全面性。

国家电网公司正在积极升级运维模式，从传统人工运维向“智能化+协同立体化”运维发展，并将无人机巡检作业纳入输电线路精益化考核指标中。然而，无人机输电线路巡检主要为人工手动操控无人机进行作业，飞手在地面上手动操控无人机，使无人机飞行到杆塔附近，然后操控无人机近距离拍摄采集杆塔各部位的照片影像，采集过程混乱，容易造成漏拍、错拍的现象，同条线路拍摄采集的照片数量多，重复劳动大，容易将各级杆塔拍摄照片混淆，巡检效率和质量完全依赖于飞手的技术和责任心。此外，无人机普遍受限于电池容量，现有方案每航次只能巡查2~4座杆塔，便需要进行更换电池或者充电，极大限制了无人机的巡检里程。无人机智能化程度低、对飞手专业水平要求高、续航里程短等问题严重制约了无人机的推广应用。截止2017年底，国网无人机巡线里程仅约17.6万公里，其中国网江苏电力公司无人机巡检覆盖仅为10%。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种无人机自主智能绕塔巡检系统，解决了现有无人机智能化程度低、对飞手专业水平要求高、续航里程短的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：