[发明专利]一种变电站电力无人机自动巡检方法及装置

说明书

本发明公开了一种变电站电力无人机自动巡检方法及装置，所述方法包括利用激光雷达对变电站进行点云数据采集；利用图像采集器获取变电站内的影像；基于采集到的点云数据和变电站内的影像，以及无人机实时位置信息，完成无人机对未知环境的三维重建；基于三维重建的结果，进行航线规划，用于控制变电站电力无人机进行自动巡检。本发明实现无人参与下的变电站无人机全自主巡检，降低了现场人员操作难度，将运维人员从繁重枯燥的常规巡检工作中解放出来，提高了整体作业的效率，提升了变电站运维的自动化、智能化水平。

技术领域

本发明属于变电站智能化巡检领域，具体涉及一种变电站电力无人机自动巡检方法及装置。

背景技术

在电力系统中，对变电站设备的巡视检查、维护管理、及时发现设备存在的问题是变电运维专业的主要任务之一。电力设备的缺陷、隐患、异常动行状态等直接影响到电力设备的安全运行和电网的可靠供电，及工农商业用户的生产经营活动，甚至会带来严重的经济损失，不利于社会和谐稳定，作为变电运维人员，必须重视设备巡视质量。及时发现设备存在的问题、提升供电可靠性和服务水平，已成为提升供电企业服务水平的重要手段。因此，变电站需不断加强巡检作业能力建设，为电力用户创造更多的经济效益和社会效益。目前广泛开展的变电站无人机巡检应用中，无人机需要专业人员手工操作，大大降低无人机巡检的通用性；而且，由于飞手本身受身体所限，精神、体力难以长时间集中，操控无人机在环境复杂的变电站环境中进行飞行作业时，容易出现炸机等安全事故。

现有人工或机器人日常巡视视角一般是由设备下方向上方观察，对于高处以及设备上方存在巡视“死角”；目前广泛开展的变电站无人机巡检应用中，无人机需要专业人员手工操作，大大降低无人机巡检的通用性；而且，由于飞手本身受身体所限，精神、体力难以长时间集中，操控无人机在环境复杂的变电站环境中进行飞行作业时，容易出现炸机等安全事故；现有无人机巡检路径由巡检人员进行示教，调试工作量非常巨大，而且路点设置和巡检采集图片的质量与飞手的技能水平相关，飞行路径设计和飞行过程中没有全局校验飞行的安全路径；现有的巡检方法中，大多具备手工规划航线的功能，但仍存在航线规划不规范、与其他巡检体系(巡检机器人、人工)未建立联合互补机制等问题，削弱了无人机巡视的巡检效果，未能将无人机巡检优势发挥到极致。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种变电站电力无人机自动巡检方法及装置，实现无人参与下的变电站无人机全自主巡检，降低了现场人员操作难度，将运维人员从繁重枯燥的常规巡检工作中解放出来，提高了整体作业的效率，提升了变电站运维的自动化、智能化水平。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种变电站电力无人机自动巡检方法，包括：

利用激光雷达对变电站进行点云数据采集；

利用图像采集器获取变电站内的影像；

基于采集到的点云数据和变电站内的影像，以及无人机实时位置信息，完成无人机对未知环境的三维重建；

基于三维重建的结果，进行航线规划，用于控制变电站电力无人机进行自动巡检。

可选地，所述利用激光雷达对变电站进行点云数据采集，具体包括以下步骤：

根据无人机结构，采用基于几何特征的ICP算法计算RTK、GPS、图像采集器和激光雷达在无人机上的安装位置坐标，并获取该坐标位置下的安装位置参数；

根据获取的安装位置参数，对RTK、GPS、图像采集器和激光雷达分别进行单点定位，以生成各自独立的坐标系；

选取无人机原点为坐标系原点，根据安装位置坐标计算RTK、GPS、图像采集器和激光雷达的空间位置坐标，推导各自独立坐标系与无人机原点之间的变换关系，建立物像关系模型，推导物像点坐标和相机外方位元素之间的计算公式，以及激光点云的地面坐标计算公式；