一種電網無人機巡檢管理控制裝置的制作方法

本發明涉及一種無人機巡檢系統，特別涉及一種電網無人機巡檢管理控制裝置。

背景技術：

由于電網線路和桿塔直接暴露在野外環境，對于線路長、桿塔高，桿塔部件多，野外環境復雜等不利于日常電網線路的巡檢和日常作業的情況下，采用近些年國內外高速發展的無人機進行解決以上問題。但無人機目前沒有符合電網巡檢和桿塔作業所要搭載的各種系統，并且無人機市場比較混亂，尤其是飛控系統、傳感器精度都無法滿足嚴謹的電網巡檢和作業管理和安全要求。

現有的作業高度檢測裝置、重力傳感器、環境溫度傳感器、巡檢圖像采集裝置、巡檢身份識別裝置、系統自檢裝置、故障記錄裝置、巡檢數據存儲裝置等裝置分別應用于不同的技術領域，不能聯合起來行駛功能，且功能上多有欠缺和不足之處。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種針對電網線路、桿塔的無人機巡檢管理控制裝置。

一種電網無人機巡檢管理控制裝置，包括：

供電模塊，為整個裝置提供電力；

與供電模塊相連的處理器，負責數據加密模塊的算法計算，通信模塊的網絡傳輸協議，巡檢模塊的巡檢數據存儲策略，巡檢圖像流計算，身份識別認證，以及上述模塊的數據運算和處理；

與處理器相連的數據加密模塊，用來保證巡檢數據在存儲和傳輸狀態下的數據安全；

與處理器相連的數據通信模塊，用來對數據進行通信，支持無線、3g和4g、藍牙；所述數據通信模塊與巡檢管理系統進行實時通信；

與數據通信模塊連接的天線模塊；

與處理器相連的電網巡檢工作模塊，用于獲取巡檢數據并實時發送；

與處理器相連的無人機傳感器，負責采集、傳輸當前無人機狀態。

所述電網巡檢工作模塊包括作業高度檢測模塊、重力及風速傳感器模塊、環境溫、濕傳感模塊，巡檢圖像采集模塊，桿塔及全球定位模塊，巡檢身份識別模塊，系統自檢模塊，故障記錄模塊和巡檢數據存儲模塊。

所述作業高度檢測模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業海拔數據，并將獲取的高度數據發送給處理器進行計算，或通過數據通信模塊將高度數據實時發送到巡檢管理系統。

所述環境溫、濕度傳感模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置所工作運行環境的溫濕度，并可以將獲取的數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將數據實時發送到巡檢管理系統。

所述重力及風速傳感器模塊，用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的重力和當前風速風向數據，并可以將獲取的數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將數據實時發送到巡檢管理系統。

所述桿塔及全球定位模塊，用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業位置以及桿塔對應位置信息，并可以將獲取的位置數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將位置數據實時發送到巡檢管理系統。

所述巡檢圖像采集模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業圖像，圖像可以根據處理器的指令采集視頻流格式也可以是圖片格式，并可以將采集的圖像數據存儲在無人機巡檢管理控制裝置中，也可以通過數據通信模塊將采集的數據實時發送到巡檢管理系統。

所述巡檢身份識別模塊提供兩種功能，第一種是標識電網無人機巡檢管理控制裝置及所搭載的無人機唯一身體識別信息，第二種是對無人機飛控系統中的操作員進行身份鑒證，防止非法控制情況發生；所述巡檢數據存儲模塊用于存儲當前無人機巡檢管理控制裝置的巡檢作業數據、故障數據，同時提供數據導出和傳輸功能，可以將所存儲的巡檢數據導出到巡檢管理系統，也可以通過數據通信模塊將存儲的巡檢工作數據發送到巡檢管理系統；所述故障記錄模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置各模塊發生的故障并提供故障預測和預警功能，在無人機巡檢管理控制裝置或無人機發生或將要發生故障時，將故障信息通過巡檢數據存儲模塊進行存儲置，也可以通過數據通信模塊將故障預警數據實時發送到巡檢管理系統；所述系統自檢模塊用于對當前無人機巡檢管理控制裝置各模塊和無人機自帶模塊(電池、控制器、云臺傳感器等)進行自行檢測，并將所檢測到的信息通過巡檢數據存儲模塊進行存儲置，也可以通過數據通信模塊將檢測數據實時發送到巡檢管理系統。

所述處理器中支持多種網絡協議、工業控制專用協議，以使處理器能夠將裝置中各模塊有效的協作運行，還可以讓巡檢工作模塊的巡檢工作數據通過數據通信模塊實時發送到巡檢管理系統，同時也支持與多種無人飛控系統進行數據通信，并對多種無人機飛控系統數據進行交互。

所述電網無人機巡檢管理控制裝置是安裝在無人機端，用于獲得電網巡檢作業數據和無人機在作業時的飛行信息數據，其中，巡檢數據存儲、故障記錄、系統自檢、身份識別、桿塔及全球定位、圖像采集、作業高度、重力及風速、環境溫濕度、數據加密、數據通信、天線、處理器、供電以及無人機電池電量檢測、無人機云臺、操作時間、存儲設備、故障信息的一種或多種；所述電網無人機巡檢管理控制裝置與所述無人機飛控、巡檢工作系統進行通信，用于根據所述無人機的電網無人機巡檢管理控制裝置作業信息及無人機工作信息對無人機及電網無人機巡檢管理控制裝置進行管控。

所述電網無人機巡檢管理控制裝置根可以對于無人機的管控包括發送巡檢作業具體指令，發送通知、發送飛行路線、發送巡檢控制指令、發送返航、降落、懸停等各種飛行指令中的一種或多種。

所述無人機的飛行信息實時、定時、不定時的存儲到電網無人機巡檢管理控制裝置中也可以實時發送到巡檢管理系統中。存儲在電網無人機巡檢管理控制裝置數據采用糾錯機制，實時傳輸過程中通過巡檢身份識別模塊和數據加密模塊保證數據安全。

所述無人機巡檢管理控制裝置還可以實時對當前作業空域是否為禁飛區、可飛區進行計算。還可以按劃定飛行區域的電子圍欄范圍內作業。保證在無人機巡檢作業過程中的合法性和飛行安全。

所述無人機為旋翼無人機、多旋翼無人機、固定翼、無人直升機、傘翼無人機、撲翼無人機或無人飛船。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明提出的電網無人機巡檢管理控制裝置及相應的無人機飛控系統，巡檢管理系統能夠滿足電網線路、桿塔的巡檢作業和日常維護需要、保證飛行合法合規性及飛行安全性；能夠對無人機的飛行參數、飛行狀態等飛行數據進行綜合管理，并根據無人機的作業情況對電網巡檢無人機進行統一調控。

附圖說明

圖1是本發明電網無人機巡檢管理控制裝置的結構框圖。

圖2是本發明電網無人機巡檢管理控制系統的結構框圖。

圖3為作業高度檢測模塊工作過程圖。

圖4為巡檢圖像采集模塊的工作流程圖。

圖5為桿塔及全球定位模塊示意圖。

圖6為巡檢身份識別模塊示意圖。

圖7為系統自檢模塊示意圖。

圖8為故障記錄模塊示意圖。

圖9為巡檢數據存儲模塊工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

一種電網無人機巡檢管理控制裝置，如圖1-2所示，包括：

供電模塊，為整個裝置提供電力；

與供電模塊相連的處理器，負責數據加密模塊的算法計算，通信模塊的網絡傳輸協議，巡檢模塊的巡檢數據存儲策略，巡檢圖像流計算，身份識別認證，以及上述模塊的數據運算和處理；

與處理器相連的數據加密模塊，用來保證巡檢數據在存儲和傳輸狀態下的數據安全；

與處理器相連的數據通信模塊，用來對數據進行通信，支持無線、3g和4g、5g、wifi、藍牙、紅外多種通信方式；所述數據通信模塊與巡檢管理系統進行實時通信；

與數據通信模塊連接的天線模塊；

與處理器相連的電網巡檢工作模塊，用于獲取巡檢數據并實時發送；

與處理器相連的無人機傳感器，負責采集、傳輸當前無人機狀態。

所述電網巡檢工作模塊包括作業高度檢測模塊、重力及風速傳感器模塊、環境溫、濕傳感模塊，巡檢圖像采集模塊，桿塔及全球定位模塊，巡檢身份識別模塊，系統自檢模塊，故障記錄模塊和巡檢數據存儲模塊。

所述作業高度檢測模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業海拔數據，并將獲取的高度數據發送給處理器進行計算，或通過數據通信模塊將高度數據實時發送到巡檢管理系統。

所述環境溫、濕度傳感模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置所工作運行環境的溫濕度，并可以將獲取的數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將數據實時發送到巡檢管理系統。

所述重力及風速傳感器模塊，用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的重力和當前風速風向數據，并可以將獲取的數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將數據實時發送到巡檢管理系統。

所述桿塔及全球定位模塊，用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業位置以及桿塔對應位置信息，并可以將獲取的位置數據發送給處理器進行計算，也可以通過數據通信模塊將位置數據實時發送到巡檢管理系統。

所述巡檢圖像采集模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置的作業圖像，圖像可以根據處理器的指令采集視頻流格式也可以是圖片格式，并可以將采集的圖像數據存儲在無人機巡檢管理控制裝置中，也可以通過數據通信模塊將采集的數據實時發送到巡檢管理系統。

所述巡檢身份識別模塊提供兩種功能，第一種是標識電網無人機巡檢管理控制裝置及所搭載的無人機唯一身體識別信息，第二種是對無人機飛控系統中的操作員進行身份鑒證，防止非法控制情況發生；所述巡檢數據存儲模塊用于存儲當前無人機巡檢管理控制裝置的巡檢作業數據、故障數據，同時提供數據導出和傳輸功能，可以將所存儲的巡檢數據導出到巡檢管理系統，也可以通過數據通信模塊將存儲的巡檢工作數據發送到巡檢管理系統；所述故障記錄模塊用于獲取當前無人機巡檢管理控制裝置各模塊發生的故障并提供故障預測和預警功能，在無人機巡檢管理控制裝置或無人機發生或將要發生故障時，將故障信息通過巡檢數據存儲模塊進行存儲置，也可以通過數據通信模塊將故障預警數據實時發送到巡檢管理系統；所述系統自檢模塊用于對當前無人機巡檢管理控制裝置各模塊和無人機自帶模塊(電池、控制器、云臺傳感器等)進行自行檢測，并將所檢測到的信息通過巡檢數據存儲模塊進行存儲置，也可以通過數據通信模塊將檢測數據實時發送到巡檢管理系統。

所述處理器中支持多種網絡協議、工業控制專用協議，以使處理器能夠將裝置中各模塊有效的協作運行，還可以讓巡檢工作模塊的巡檢工作數據通過數據通信模塊實時發送到巡檢管理系統，同時也支持與多種無人飛控系統進行數據通信，并對多種無人機飛控系統數據進行交互。

所述電網無人機巡檢管理控制裝置是安裝在無人機端，用于獲得電網巡檢作業數據和無人機在作業時的飛行信息數據，其中，巡檢數據存儲、故障記錄、系統自檢、身份識別、桿塔及全球定位、圖像采集、作業高度、重力及風速、環境溫濕度、數據加密、數據通信、天線、處理器、供電以及無人機電池電量檢測、無人機云臺、操作時間、存儲設備、故障信息的一種或多種；所述電網無人機巡檢管理控制裝置與所述無人機飛控、巡檢工作系統進行通信，用于根據所述無人機的電網無人機巡檢管理控制裝置作業信息及無人機工作信息對無人機及電網無人機巡檢管理控制裝置進行管控。

所述電網無人機巡檢管理控制裝置根可以對于無人機的管控包括發送巡檢作業具體指令，發送通知、發送飛行路線、發送巡檢控制指令、發送返航、降落、懸停等各種飛行指令中的一種或多種。

所述無人機的飛行信息實時、定時、不定時的存儲到電網無人機巡檢管理控制裝置中也可以實時發送到巡檢管理系統中。存儲在電網無人機巡檢管理控制裝置數據采用糾錯機制，實時傳輸過程中通過巡檢身份識別模塊和數據加密模塊保證數據安全。

所述無人機為旋翼無人機、多旋翼無人機、固定翼、無人直升機、傘翼無人機、撲翼無人機或無人飛船。

上述的作業高度檢測模塊工作過程圖如圖3所示，包括如下步驟：

1：無人機傳感系統根據飛行的海拔對飛行環境和相關氣體參數測量，實時發送給服務器，發送數據包括機型id、機型類型、巡檢項目數據、用戶id。

2:無人機根據飛行的不同高度通過傳感系統檢測的數據通過天線發送到服務器中。

3：服務器根據無人機傳輸過來的數據信息，根據特殊算法得到飛行時不同高度信息數據。

4:將算法得出的飛行高度實時的傳輸到管理平臺上，作為本實施例具體實施方式，根據實時的到的飛行高度數據現在在管理平臺中，可以通過文字描述該地方飛行高度。所述飛行高度可以為單幀飛行高度，也可以連續幀的實時飛行高度線路圖，當播放連續幀的飛行數據時即為巡檢實時路線。

所述重力及風速傳感模塊包括重力傳感器和環境溫、濕度傳感器，通過重力傳感器測量由于重力引起的加速度，可以計算出無人機相對于水平面的傾斜角度，通過分析動態的加速度，可以分析出無人機移動的方式。傳感器具備空間的三軸六方位，即上下左右前后六個方位的感知能力，只要讀出觸碰的哪一個觸點就可以知道當前無人機的飛行方向或偏移程度，可以對對無人機飛回正確的軌道最最快的處理。環境溫、濕度傳感器采集濕度、采集密度、采集周邊溫度差異，采集風力，該系統采用多個感應器和多個存儲交替使用，無人機飛行時根據不同時間不同地點采集到數據存儲起來。采集到多個數據實時發送給服務器進行分析統計、計算。分析統計后的數據實時傳送到平臺上進行統計顯示。

所述巡檢圖像采集模塊的工作流程圖如圖4所示，采用無人機小數碼影像，優點：成本低廉，機動性強，受氣候影響小，飛行條件需求較低，影像獲取周期短、時效強。首先無人機用相機收取原始數據，然后對拍攝的圖像進行最初的處理，根據設定的三角測量，最后無人機進行全方位的影像拍攝，整合成測區的影像圖和全景圖。

所述桿塔及全球定位模塊包括：微型慣性測量裝置、gps接收機裝置、數據采集裝置、數據處理裝置。如圖5所示。微型慣性測量裝置，微型諧振陀螺儀、壓阻式微硅加速度計時器等組成，進行檢測測量數據。gps接收機，接收坐標位置。工作時，飛行管控無人機飛行高度和測量裝置使用和gps裝置開啟。當飛行到桿塔附件是進行數據采集和處理，記錄每個桿塔的高度和坐標信息發送到服務器。服務器根據獲取的信息，分析統計、計算并顯示在平臺上。

所述巡檢身份識別模塊是一種管控識別、自我識別功能，如圖6包括：遙控裝置，控制無人機升降、起落、盤旋等飛行動作和監測采集數據，接收平臺管理指令功能。管控平臺，平臺儲存無人機身份信息和收集數據信息。

巡檢身份識別處理方法：利用遙控器控制無人機升降、起落，無人機通過多個傳感器獲取所需數據信息實時存儲，通過天線傳輸數據包括：無人機類型id、無人機機型編號、用戶id等等給服務平臺，服務平臺管理系統根據獲取到的無人機身份信息進行識別，身份識別后獲取的數據實時存儲和顯示在平臺上，平臺通過給遙控器發送指令進行采集數據，遙控器收到指令進行身份驗證，驗證后再發送給無人機采集數據和飛行動作。

所述系統自檢模塊是一種自我檢查報警系統，如圖7所示，包括如下步驟

1：飛行管理模塊控制無人機實時傳輸數據到服務器，數據包括：工作電壓、工作電流、啟動電流、等供電信息

2：當管控平臺獲取到數據后進行分析，飛行電力過低時，發出報警信息顯示平臺上。

3：根據平臺顯示的平臺報警信息，在飛行控制模塊進行無人機緊急迫降和其它一些操作。

所述故障記錄模塊為巡檢故障記錄系統，根據無人機實時飛行采集獲取到的數據實時發送到管理平臺，進行統計分析、記錄，如圖8所示：

1：飛行管控模塊控制無人機實時監測、圖像采集傳送到平臺。

2：當巡檢到故障位置時，使用飛行管控進行拍攝和數據采集，將拍攝故障圖像和采集到數據實時發送給服務器。

3：根據服務器接收到圖像和數據，進行分析故障具體坐標和周邊一些數據情況。

4：將分析后的圖像和數據儲存并顯示在平臺上，作為本實施例的具體實施方式，所述故障部位可以通過文字顯示并把周邊信息和天氣現象一并顯示，也可以連續幀的巡檢圖像，播放時作為巡檢故障視頻。

所述巡檢數據存儲模塊的結構是以網絡為中心，面向文件服務的，采用集中高密度統一管理的方式，通過網絡訪問nas，由于nas采用tcp/ip等協議提供nfs等服務，因而可以適配，在nas中服務器與存儲系統獨立，可以支持多個服務器使用。數據存儲時根據指令打開相應的數據通道，創建文件，然后寫入數據。流程圖如圖9所示。如果寫操作由于系統斷電而中斷，則在下次系統啟動時會讀取日志記錄文件，對文件系統進行修復，然后寫入數據。

以上公開的僅為本發明的具體實施例，但是，本發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。