CN103941745A - 用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机输电线路巡检的移动子站，用于飞行任务的规划和下发，对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控，对巡检图像数据进行预处理，以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断；包括人机交互模块、巡检任务同步模块、吊舱控制模块、GIS模块、飞控模块、飞行任务规划模块、缺陷预诊断模块、图像预处理模块、气象监测模块、飞行任务监控模块、数据存储模块、GPS模块和通信模块，本发明增强了无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度，提高无人机巡检的效率，为实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，提供技术支持。

Description

用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法

技术领域

本发明属于电力***设备的维护检修领域，涉及无人机输电线路巡检领域，尤其是一种用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法。

背景技术

利用无人机线路巡检在输电线路巡检中发挥着越来越重要的作用。无人机巡线***可以部分代替巡线工人和有人机巡线***，可在合适的时间对输变电线路进行巡检，及时发现线路的故障和隐患，并及时将现场的情况传回地面控制中心，以便做出正确判断及时排除线路故障。可以大大减轻电力服务人员的工作负荷，减少可能发生的人员危险的机率，降低电力设备的维护成本，提高电网的安全性和可靠性。

采用无人机进行输电线路巡检具有一定危险性，尤其是在山区、高原等自然环境恶劣、气候多变的地区进行输电线路巡检。国内外的无人机输电线路巡检均处于试点和考核阶段，在该阶段需要采集和存储无人机巡检的运行参数，尤其是无人机的飞行状态信息、吊舱状态信息和无人机巡检的结果数据等，实现对无人机巡检的有效监控。为全面考核和分析现有无人机线路巡检的技术经济性和可靠性，完善无人机线路巡检的运营管理提供支持，实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，需要通过现代化的技术手段和管理方法对无人机巡检进行集中监控。

目前，国内针对无人机巡检进行监控的***很少，所提出的各种方法，大多处于试验阶段，并且都是针对单个无人机进行监控，而没有针对多个巡检的无人机进行集中监控。监控的对象多为无人机巡检的图像数据，对无人机巡检的状态信息、吊舱信息和气象信息的监控较少，对于巡检结果数据处理的信息化和自动化程度较低。

申请号为201120477071.2的《电力巡线用无人机监控***》专利，提出通过地面监控***对无人机进行实时的视频监控。申请号为201120186312.8的《一种无人机无线视频监控***》的专利，提过WCDMA通信方式实现对无人机进行实时的远程视频监控。两者的监控手段和对象单一，仅仅通过视频监控无法全面反映无人机巡检的状态信息，特别是无人机的飞行状态信息、吊舱状态信息和地面移动子站信息等。

申请号为201020519831.7的《无人机实时定位监控管理***》专利，将无人机的GPS定位信息通过无线通信实时上传到监控***，对多个无人机进行定位监控。该***的监控只针对无人机的GPS信息，无法对无人机的实时的飞行状态信息进行有效监控，也没有在电力***应用。

申请号为201010595330.1的《一种无人机巡线实时***》专利，通过地面控制站实现对无人机巡线数据的实时监控，并将巡检的图像信息通过3G通道上传到互联网中，仅能实现对图像的远程监控，无法对无人机的状态信息、吊舱状态信息和地面移动子站信息的有效远程监控。该专利所涉及***并没有对巡检的结果数据进行后续的自动化处理，特别是监控***与无人机之间只能进行一对一监控，无法实现同时对多个无人机巡检信息的有效监控。

综上所述，现有对无人机巡检的监控方法，其效果并非很理想，尚有很多问题需要解决。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于无人机输电线路巡检的移动子站及工作方法，通过远程集中监控和本地监控相结合的方式，对接入的一个以上的巡线无人机的飞行状态、吊舱状态、输电线路和巡检结果等信息进行集中监控，增强无人机巡检过程和巡检结果处理的信息化和自动化程度，提高无人机巡检的效率，为实现无人机线路巡检的安全和可靠运行，提供技术支持。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于无人机输电线路巡检的集中监控***，包括集中监控子***、移动子站和无人机飞行平台。集中监控子***与移动子站之间以一对多的方式相连接，移动子站与无人机飞行平台以一对一的方式相连接。

其中，所述集中监控子***，用于接入移动子站和无人机飞行平台的状态信息和巡检数据，对无人机巡检任务进行规划和同步、对无人机巡检的移动子站和无人机飞行平台进行实时远程监控，对巡检数据进行缺陷诊断、统计、分析和展示，描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境；

其中，移动子站，用于飞行任务的规划和下发，对巡检状态信息和巡检数据进行本地监控，对巡检图像数据进行预处理，以及对巡检结果数据进行缺陷预诊断。

其中，无人机飞行平台包括用于作为线路检测终端的吊舱模块，对无人机飞行平台进行飞行控制的飞行控制模块，进行GPS定位的GPS模块，用于与移动子站进行通信的通信模块以及无人机机体。飞行控制模块、吊舱模块和GPS模块分别通过数传通信链路与移动子站进行通信；吊舱模块通过图传通信链路将检测图像信息发送到移动子站中。所述吊舱模块包括可见光摄像机和/或红外热成像摄像机和/或紫外成像摄像机等。

所述集中监控子***包括人机交互模块、巡检任务规划模块、巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、GIS模块、输电线路管理模块、巡检缺陷诊断模块、巡检报告管理模块、数据存储模块、巡检结果管理模块、缺陷消缺模块、巡检任务监控模块以及通信模块。

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来；所述人机交互模块采用包括当前无人机操控设备或者选自遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影***，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块，通过音频、视频和图像等方式展示出来。

巡检任务规划模块，用于对无人机巡检的输电线路进行任务划分，根据巡检设备的可靠性、人员的巡检记录、巡检地理环境、气象环境等影响因素，确定各巡检机组巡检的输电线路段、巡检所需设备以及巡检的机组人员，明确巡检的计划时间等，并对规划出的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核以及巡检任务通知和下发等操作，完成巡检任务的规划；所述巡检任务规划模块包括巡检任务规划单元、巡检任务管理单元和巡检任务信息同步单元。巡检任务规划单元与巡检设备管理模块、巡检人员管理模块、GIS模块和输电线路管理模块相连接，用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划，根据设备可靠性、人员技能掌握程度、巡检地理环境复杂程度、线路重要性、季节性因素以及经济性等影响因素，确定巡检的输电线路、设备、人员和时间等要素；巡检任务管理单元与巡检任务规划单元相连接，用于对已规划好的巡检任务进行查询、新建、编辑、审核等管理；巡检任务信息同步单元与巡检任务管理单元相连接，用于同步选定的无人机巡检任务信息到相应的移动子站。

巡检任务监控模块，用于监控无人机巡检现场的气象环境信息、无人机飞行状态信息、移动子站状态信息、GPS位置信息、吊舱控制信息等实时状态信息和电力环境信息，并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境；所述巡检任务监控模块，包括移动子站监控单元、飞行状态监控单元、吊舱监控单元和气象环境监测单元，用于监控无人机巡检现场的实时状态信息和电力环境信息，其与通信模块、人机交互模块相连接，通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境。其中移动子站监控单元，用于对移动子站的GPS信息进行监控，并在GIS地图记录移动子站的运动轨迹，并对历史运行轨迹进行记录；所述飞行状态监控单元，用于对无人机的飞行GPS坐标、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流、电池电量等状态信息进行监控；所述吊舱监控单元，用于对无人机飞行吊舱的角度、拍摄时间、拍摄GPS位置信息等进行监控；所述气象环境监测单元，用于展示温度、湿度、风速、空气密度（气压）和海拔信息等气象环境信息。

巡检结果管理模块，用于无人机巡检结果数据的管理，其与通信模块和数据存储模块相连接，实现巡检结果数据的同步、浏览、播放、对比、分析和报表管理，完成对巡检结果数据的管理；

巡检缺陷诊断模块，用于对巡检的结果数据包括图像和视频信息进行筛选、预处理和缺陷诊断，在巡检的图像标识缺陷位置，用文字对缺陷进行说明，存储巡检缺陷到数据库中，对相应的巡检缺陷图像进行标识、修改、删除、查询和浏览等操作，完成巡检结果的缺陷诊断；所述巡检缺陷诊断模块包括缺陷专家库、缺陷诊断单元、图像预处理单元和缺陷管理单元，其中图像预处理单元，用于图像信息的预处理，可对原始巡检图像进行清晰度和选景准确度鉴别，删除清晰度不够和选景不够准确的图像，并可对诊断图像进行拼接和编辑；缺陷专家库，用于集成输电线路缺陷的特征库，与缺陷诊断单元相连接，将预处理过的图像与缺陷专家库进行比对分析，分析出输电线路缺陷，在图像上位置标识和文字说明的方式标识相应缺陷；缺陷诊断单元，将诊断出的缺陷存储到数据存储模块；缺陷管理单元，实现对巡检缺陷图片的标识、修改、删除、查询、浏览等。

巡检报告管理模块，用于生成无人机巡检任务的巡检任务报告，描述相应巡检任务的输电线路、设备、人员、时间、飞行任务报告和飞行日志信息以及发现的缺陷信息，并对巡检报告进行浏览、编辑、删除和审核等操作，完成对巡检报告的管理；

缺陷消缺模块，用于对巡检报告中给出的巡检缺陷信息进行处理，通过巡检出的输电线路缺陷触发缺陷消缺流程，进行缺陷消缺任务的发布、分配、通知、消缺和消缺确认等操作，完成无人机巡检所发现的巡检缺陷的消缺操作；所述缺陷消缺模块包括缺陷任务发布单元、缺陷任务推送单元、消缺确认单元。其中，缺陷任务发布单元，用于巡检缺陷任务的发布，并可进行巡检缺陷任务的分配；缺陷任务推送单元用于将缺陷任务信息通过短信、邮件和短消息的形式发送给缺陷所属输电线路区段的运检消缺人员，由运检消缺人员执行消缺任务；消缺确认单元，用于运检消缺人员完成消缺任务，并提交相应消缺证明图片后，确认消缺任务完成。

GIS模块，用于导入和导出输电线路信息，在GIS模块中展示输电线路信息，并提供输电线路的区间划分、选择和框选等操作，并可用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息，还可在GIS地图上展示无人机的飞行航路信息；所述GIS模块，包括GIS线路信息导入导出单元、线路信息展示单元、线路信息维护单元。其中，GIS线路信息导入导出单元，用于GIS地图中无人机巡检输电线路信息的导入和导出，其导入和导出的格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式；线路信息展示单元，用于在GIS地图上展示输电线路信息；线路信息维护单元，用于在GIS地图上浏览、编辑和删除相应的线路信息。

通信模块，用于读取移动子站实时状态信息，响应人机交互模块的远程指令，实现巡检任务信息到移动子站下发，实时获取移动子站和无人机飞行平台的巡检信息，完成集中监控子***与移动子站之间信息的交互和通信；所述通信模块可采用GPRS无线通信模块接入移动子站，读取移动子站实时状态信息，并用于响应人机交互模块的远程指令，实时获取上述移动子站和无人机飞行平台的巡检信息。上述通信模块包括但不限于当前的GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信、局域网和互联网通信。

输电线路管理模块，用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号等信息的导入、导出、查询、浏览、删除和编辑等操作，完成对输电线路信息的管理；所述输电线路管理模块，包括线路信息导入导出单元、线路信息查询单元和线路信息维护单元。其中线路信息导入导出单元，用于输电线路的杆塔GPS位置、杆塔型号、杆塔高度、起始杆塔编号、杆塔编号等信息的导入、导出，其导入和导出的格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、word、pdf等格式。线路信息查询单元，可通过线路编号、杆塔位置、杆塔编号、GPS位置等查询输电线路信息，也可与GIS模块相连接，在GIS地图上查询相应线路信息；线路信息维护单元用于线路信息的浏览、删除和编辑。

巡检人员管理模块，用于对巡检机组人员和巡检任务管理人员通过身份证信息进行人员基本信息的查询、维护、注册和删除管理，通过身份证读卡器实现人员信息的自动查询和展示，并对巡检机组人员的巡检记录信息进行查询、浏览、编辑和删除操作，完成巡检人员信息的管理；所述巡检人员管理模块包括身份证读卡器、人员信息管理单元和巡检记录管理单元。其中，身份证读卡器用于读取巡检人员的身份证号信息，其与人员信息管理单元之间通过串口连接；人员信息管理单元，用于实现对巡检人员基本信息的查询、维护、注册和删除，人员信息管理单元与身份证读卡器相连接，实现人员信息的自动查询和展示；巡检记录管理单元，用于实现对巡检人员的巡检记录查询、浏览、编辑和删除。

巡检设备管理模块，用于对巡检的设备信息进行管理，实现设备信息的导入、导出、查询、浏览、注册、维护和删除操作，以及对巡检设备状态信息的维护，包括空闲、巡检使用、维护或者保养等状态，实现对巡检设备的有效管理和使用；所述巡检设备管理模块，包括设备信息导入导出单元、设备信息查询单元、设备信息管理单元。其中设备信息导入导出单元，用于设备信息的导入和导出，其导入和导出的格式包括但不限于文本、XML、EXCEL、word、pdf等格式；设备信息查询单元，用于设备信息的查询，可通过设备的名称、编号、类别树以及模糊查询等方式实现设备信息的查询；设备信息管理单元，用于设备信息的注册、维护和删除。

数据存储模块，用于通过数据库和文件等方式完成***数据的存储，通过数据存储模块完成集中管理子******基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据等进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库。

上述移动子站包括人机交互模块、巡检任务同步模块、吊舱控制模块、GIS模块、飞控模块、飞行任务规划模块、缺陷预诊断模块、图像预处理模块、气象监测模块、飞行任务监控模块、数据存储模块、GPS模块和通信模块。

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来，实现***数据的输入和输出，完成人与***的交互；所述人机交互模块采用包括当前无人机操控设备或者选自遥控器、位移跟踪设备、六自由度运动平台、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影***。

所述巡检任务同步模块，用于同步集中监控子***中的巡检任务信息到本地，对同步到本地的巡检任务进行查询、状态维护和当前巡检任务设定等操作，完成巡检任务信息的同步和管理；所述巡检任务同步模块，包括巡检任务信息同步单元、巡检任务查询单元和当前巡检任务设定单元，用于同步集中监控子***中的巡检任务信息到本地。巡检任务信息同步单元用于巡检任务信息的同步；巡检任务查询单元，查询移动子站上的巡检任务信息；当前巡检任务设定单元，用于设定当前默认的巡检任务。

吊舱控制模块，用于实现对无人机飞行平台上吊舱的监测和控制，实时读取包括但不限于吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值等吊舱信息，还可根据外部指令，下发控制指令，控制吊舱的角度，执行拍摄和停止拍摄动作，完成对无人机飞行平台上的吊舱监控。

GIS模块，用于对巡检任务的输电线路信息进行导入、导出和展示功能，并提供GIS地图的框选、GPS位置定位等操作，提供GIS地图上的GPS位置点的标定操作等功能。所述GIS模块，包括GIS线路信息导入单元、线路信息展示单元。GIS线路信息导入单元，用于导入GIS线路信息，其导入的文件格式包括但不限于文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、PDF等；线路信息展示单元，用于在GIS低通上展示输电线路信息。

飞控模块，用于对无人机飞行平台的状态信息进行监测和控制，实时读取无人机飞行平台的GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量等信息，并根据外部指令，下发命令到无人机飞行平台，对无人机飞行平台进行控制。所述飞控模块，包括飞行监测单元和飞行控制单元。其中，飞行监测单元与通信模块相连接，实时对无人机飞行平台的包括但不限于GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量等信息进行监测；飞行控制单元与通信模块相连接，根据外部指令，下发命令到无人机飞行平台，对无人机飞行平台进行控制。

飞行任务规划模块，用于根据无人机巡检的输电线路信息、地理环境信息、气象环境信息等，在GIS地图上规划出无人机巡检的起降点、悬停点、航迹点，以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距等，生成相应的飞行航路，并对无人机飞行任务信息进行查询、浏览和删除、导入和导出等操作，完成飞行任务的管理和规划。所述飞行任务规划模块，包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元。其中飞行规划单元，以巡检线路段的输电线路信息、GIS地理信息和气象信息等为约束因素，规划出巡检无人机的起降点、悬停点、航迹点，以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距等。飞行任务信息管理单元，用于查询、浏览和删除飞行任务信息。飞行任务导入导出单元可导入、导出相应的飞行任务文件，导入、导出的文件格式包括但不限于飞行任务描述文件或者文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、BMP、JPEG、GIF、TIFF、TGA、EXIF等。

所述缺陷预诊断模块，用于对图像进行编辑和拼接处理，将具有潜在缺陷可能性的图片筛选出来，在图像信息中标识缺陷信息和缺陷位置信息，并对相应的缺陷信息进行标识、修改、删除、查询和浏览等操作，完成巡检结果的缺陷诊断和管理。

图像预处理模块，用于对巡检的图像信息进行预处理和管理，对相应的缺陷信息进行浏览、编辑、筛选和预处理操作，将拍摄图项中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉，对图进行去噪处理，调整图像的清晰度和对比度等处理，实现图像信息的预处理。所述图像预处理模块，包括图像浏览单元、图像编辑单元、图像筛选单元和图像预处理单元。其中图像浏览单元用于图像信息的浏览；图像编辑单元对图像进行手工编辑和删除操作；图像筛选单元用于将图像信息的清晰度和准确度不够的图像信息筛选出去；图像预处理单元对图像进行去噪处理，调整图像的清晰度和对比度等处理，实现图像信息的预处理。

所述气象监测模块，对无人机巡检现场的气象信息进行实时监测，通过匹配接口与飞行任务监控模块相连接，将监测气象信息发送到集中监控子***；所述气象监测模块，采用包括但不限于气象综合监测仪或者温度传感器、湿度传感器、风速传感器、空气密度（气压）传感器，海拔测试仪等，对无人机巡检现场的温度、湿度、风速、空气密度（气压）和海拔信息等进行实时监测，所述设备采用匹配接口与飞行任务监控模块相连接。

飞行任务监控模块，用于对飞行状态信息、巡检现场气象信息、GPS位置信息等进行监控，在人机交互模块中展示出来；还能够将相应的飞行任务监控信息通过通信模块发送到集中监控子***。

数据存储模块，用于***数据的存储，通过数据完成集中管理子******基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据等进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库。；

所述GPS模块，用于移动子站的GPS定位，其与飞行任务监控模块通过串口相连接，将移动子站的GPS信息发送到集中监控子***；

通信模块，用于实现与集中监控子***之间的数据的交互，从集中监控子***中同步巡检任务信息，并将巡检数据和巡检监控数据上送到集中监控子***；还可通过数传模块和图传模块，读取无人机飞行平台的无人机状态信息和巡检的视频信息。所述通信模块，包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元和图传单元。无线通信单元采用包括但不限于当前的GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信通信模块；有线通信单元通过以太网通信，实现信息交互；数传单元通过数传电台实现与无人机飞行平台的数据通信；图传单元通过图传天线接收无人机飞行平台发送的视频信息。

本发明还提供了一种用于无人机输电线路巡检的移动子站的工作方法，分为如下6个步骤：

第一步，飞行任务新建，根据同步到移动子站中的无人机巡检任务信息，建立无人机飞行巡检的飞行任务。在GIS地图中显示需要巡检输电线路信息，选择飞行巡检的杆塔线路段，将巡检杆塔和飞机起降点的GPS位置信息写入到XML文件中，并可自动框选巡检的GIS卫星地图，用于巡检地图。

第二步，飞行航路规划，如果对应巡检的杆塔输电线路段已经有对应的飞行航路，则选择对应飞行航路；否则，根据飞行任务中确定的巡检的杆塔输电线路段，进行无人机飞行航路规划，规划处无人机的飞行航路点、巡检的悬停点、回航航路和起降点等。

第三步，飞行任务审核，对无人机飞行任务确定巡检输电线路和对应的飞行航路进行审核，审核通过进入第四步；审核不通过进入第二步，对飞行航路进行重新规划。

第四步，飞行任务执行，将飞行任务确定的飞行航路信息、悬停点GPS位置信息以及飞行地图下发到飞控模块中，启动无人机进行输电线路巡检飞行，在飞行过程中通过飞控模块与无人机进行交互，控制无人机飞行；通过吊舱控制模块控制无人机的检测吊舱进行拍照和摄像。

第五步，飞行完成，无人机飞行过程中将相应的飞行的状态信息发送到移动子站，并将飞行巡检的结果数据（图片、视频）发送到移动子站。

第六步，任务完成，将飞行日志导入到移动子站中，并根据飞行过程数据和飞行结果数据，进行初步的缺陷诊断分析，生成相应的飞行报告，将生成的飞行报告发送到集中监控管理子***。

本发明的有益效果：依据本发明，可以实现对接入的无人机巡检的有效集中监控，并可对接入的无人机巡检的状态数据进行统计分析,提高无人机线路巡检的安全性和可靠性。

采用集中监控的方式可以实现对无人机巡检的统一监控，有利于对无人机巡检的技术经济性和可靠性进行分析，为完善无人机线路巡检的运营管理提供支持。

采用GPRS通信方式将无人机巡线的实时状态信息和拍摄的图像信息实时传送给集中监控子***，对巡检的结果数据进行自动化处理，提升巡线的自动化和信息化程度，提高巡线的效率，降低巡线的成本。

通过对无人机巡检的状态信息的集中监控，使无人机巡检调度人员能够对全局的无人机巡检进行有效掌握，可灵活调度无人机的线路巡检，提高巡线无人机的使用效率，平衡使用的巡线无人机，延长无人机的使用寿命，降低使用成本。

附图说明

图1是无人机巡检集中监控***架构图。

图2是集中监控子******结构图。

图3是本发明的移动子站***结构图。

图4是集中监控***的监控方法流程图。

图5是巡检结果处理流程图。

图6是本发明的无人机巡检任务流程图。

图7是本发明移动子站的工作流程图。

其中，1、集中监控子***；2、移动子站；3、无人机飞行平台；4、吊舱模块；5、飞行控制模块；6、第一GPS模块；7、第一通信模块；8、第一人机交互模块；9、巡检任务规划模块；10、巡检设备管理模块；11、巡检人员管理模块；12、第一GIS模块；13、输电线路管理模块；14、巡检结果管理模块；15、巡检缺陷诊断模块；16、巡检报告管理模块；17、第一数据存储模块；18、巡检结果管理模块；18、缺陷消缺模块；19、巡检任务监控模块；20、第二通信模块；21、第二人机交互模块；22、巡检任务同步模块；23、吊舱控制模块、24、第二GIS模块；25、飞控模块；26、飞行任务规划模块；27、缺陷预诊断模块；28、图像预处理模块；29、气象监测模块；30、飞行任务监控模块；31、第二数据存储模块；32、第二GPS模块；33、第三通信模块。

具体实施方式

为了使发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示是一种无人机巡检集中监控***，该***包括：

集中监控子***1、移动子站2和无人机飞行平台3。

其中，所述集中监控子***1与多个移动子站2的同时接入和在线激活。

集中监控子***中1中，第一人机交互模块8，可选用无人机操控设备作为基本的人机交互设备,同时还可选择或者组合遥控器、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影***，根据需要配置；

巡检任务规划模块9与巡检设备管理模块10、巡检人员管理模块11、第一GIS模块12以及输电线路管理模块13相连接，用于对巡检的输电线路、设备、人员和无人机在GIS地图上进行规划，根据设备可靠性、人员技能掌握程度、巡检地理环境复杂程度、线路重要性、季节性因素以及经济性等影响因素，确定巡检的输电线路、设备、人员和时间；巡检任务规划模块9还与第二通信模块20相连接用于将巡检任务信息发送到移动子站2，移动子站2执行相应巡检任务；

巡检任务监控模块19与第二通信模块20、第一人机交互模块8相连接，用于读取无人机巡检现场的实时状态信息和电力环境信息，并通过影音及图像方式描述当前无人机的巡检的实时状态场景和电力环境；

巡检结果管理模块14与第二通信模块20和第一数据存储模块17相连接，用于读取和存储无人机巡检状态数据和巡检结果数据，实现巡检数据的浏览、对比、分析和报表管理；巡检缺陷诊断模块15与第一数据存储模块17和巡检结果管理模块14相连接，实现对巡检结果数据包括巡检的图片和视频等信息缺陷诊断，将相应缺陷诊断结果在图片和视频上通过位置标识和文字说明的方式展示，并可缺陷处理结果进行浏览、编辑和删除；

巡检报告管理模块16与巡检缺陷诊断模块15和第一数据存储模块17相连接，用于生成无人机巡检任务的巡检任务报告，描述相应巡检任务的巡检过程和结果信息以及发现的缺陷信息，并可对巡检报告进行浏览、编辑、删除和审核操作；

巡检报告管理模块16与缺陷消缺模块18和第一通信模块20互联，用于将巡检报告中的列出的巡检缺陷公告，并通过邮件、短信和短消息的方式推送给缺陷消除人员，由缺陷消缺人员进行缺陷消除；

第一GIS模块12与输电线路管理模块13相关联，实现对无人机巡检输电线路信息的在GIS地图上的导入、展示、编辑、删除和保存；

集中监控子***1中的第二通信模块20可通过GPRS无线通信接入移动子站，读取移动子站实时状态信息，并用于响应人机交互模块的远程指令，实时获取上述移动子站和无人机飞行平台的巡检信息。所述第二通信模块20还可选择GSM、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信、局域网和互联网通信方式实现通信；

集中监控子***1中巡检缺陷诊断模块15包括缺陷专家库、缺陷诊断单元、图像预处理单元和缺陷管理单元，其中图像预处理单元与第一数据存储模块17相连接，对原始图像进行预处理，筛选掉清晰度不够和选景不够准确的图像；缺陷专家库与缺陷诊断单元相连接，对依据图像信息进行缺陷诊断，在图像上位置标识和文字说明的方式标识相应缺陷；

集中监控子***1中所述缺陷消缺模块18包括缺陷任务发布模块、缺陷任务推送模块、消缺确认模块。其中，缺陷任务发布模块与缺陷任务推送模块相连接，读取并将缺陷任务信息通过短信、邮件和短消息的形式发送给缺陷所属输电线路区段的运检消缺人员，由运检消缺人员执行消缺任务；消缺确认模块，用于运检消缺人员完成消缺任务，并提交相应消缺证明图片后，确认消缺任务完成。

集中监控子***1中，所述输电线路管理模块13，包括线路信息导入导出单元、线路信息查询单元和线路信息维护单元。其中线路信息导入导出单元，用于输电线路信息的导入、导出，其导入和导出的格式可以选用XML文件格式，还可选择文本、CSV、EXCEL、word、pdf等格式。

集中监控子***1中，所述巡检设备管理模块10，包括设备信息导入导出单元、设备信息查询单元、设备信息管理单元。其中设备信息导入导出单元，用于设备信息的导入和导出，其导入和导出的格式选用XML文件格式，还可选择文本、EXCEL、word、pdf等格式。

集中监控子***1中，所述第一GIS模块12，包括GIS线路信息导入导出单元、线路信息展示单元、线路信息维护单元，GIS线路信息导入导出文件格式可采用XML文件，还可采用文本、CSV、EXCEL、WORD、PDF等格式。

如附图3所示，移动子站2包括第二人机交互模块21、巡检任务同步模块22、吊舱控制模块23、第二GIS模块24、飞控模块25、飞行任务规划模块26、缺陷预诊断模块27、图像预处理模块28、气象监测模块29、飞行任务监控模块30、第二数据存储模块31、第二GPS模块32和第三通信模块33。

所述第二人机交互模块21采用无人机操控设备实现人机交互，还可选择或者组合遥控器、位移跟踪设备、六自由度运动平台、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影***。

飞行任务规划模块26与巡检任务同步模块22、吊舱控制模块23、飞控模块25和第二GIS模块24相连接，完成无人机飞行任务的规划。

飞行任务规划模块26，包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元。飞行任务导入导出单元可导入、导出相应的飞行任务文件，导入、导出的文件格式采用XML文件格式，也可选择或者组合文本、XML、CSV、EXCEL、WORD、BMP、JPEG、GIF、TIFF、TGA、EXIF等。

缺陷预诊断模块27与图像预处理模块28和第二数据存储模块31相连接，完成移动子站2的中巡检结果数据的预诊断，初步过滤掉无用的图像信息。

飞行任务监控模块30与气象监测模块29、第二GPS模块24和第三通信模块33相关联，用于对无人机飞行平台3的巡检任务信息和巡检结果数据进行监控。

飞行任务监控模30块与第三通信模块33相关联，可将读取的无人机和移动子站2的巡检任务信息和巡检结果数据上送到集中监控子***1。

所述气象监测模块29，可采用气象综合监测仪，还可以选择或者组合温度传感器、湿度传感器、风速传感器、空气密度（气压）传感器，海拔测试仪等。

所述第二GIS模块24，包括GIS线路信息导入单元、线路信息展示单元。GIS线路信息导入单元，用于导入GIS线路信息，其导入的文件格式可采用XML，还可选择文本、CSV、EXCEL、WORD、PDF等；

所述第三通信模块33，包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元和图传单元。无线通信单元采用GPRS通信方式，还可选择或者组合GSM、GPRS、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、以及LTE通讯制式无线移动通信、wifi无线通信通信模块。

无人机飞行平台3主要包括吊舱模块4、飞行控制模块5、第一GPS模块6、第一通信模块7以及无人机机体。吊舱模块4、飞行控制模块5和第一GPS模块6通过第一通信模块7与移动子站2进行通信。所述第一通信模块7包括数传单元和图传单元，可采用数字电台，还可以采用模拟电台。吊舱模块4采用可将光摄像机，还可选择或者组合照相机、红外热成像摄像机和紫外成像摄像机等设备。所述无人机机体可选用旋翼无人机，还可选择多旋翼或者固定翼无人机。

如图4所示，本发明的无人机巡检的集中监控流程分为了三个大的基本流程分别是:巡检任务执行流程、巡检结果处理流程和巡检任务监控流程。无人机巡检集中监控的交互流程如下：

第一步，巡检任务分配，根据巡检的输电线路的信息和监控到的移动子站2的状态信息，进行巡检任务分配，确定各个巡检任务对应的输电线路段、巡检时间、巡检类型和巡检目的等信息，并对各个巡检任务进行巡检人员和设备的配置。该阶段对移动子站2的状态信息的监控主要是对移动子站2的GPS位置信息以及移动子站2设备的完整度、机组成员的全员程度等进行监控，便于对相应的巡检任务进行分配。

第二步，巡检任务执行，将相应巡检任务信息进行审核，审核通过后将巡检任务信息下发对应的移动子站2，执行相应的巡检任务。在巡检任务执行阶段，通过无线通信方式对巡检任务执行状况进行监控，对移动子站2的设备状态、GPS位置信息、以及移动子站2现场的气象环境信息进行监控。

第三步，飞行任务新建，移动子站2根据下发的巡检任务信息，对巡检任务对应的飞行任务进行规划，确定该巡检任务完成所需飞行任务，一个飞行任务对应飞机的一次起降飞行巡检；新建飞行任务，应确定飞行任务的对应的巡检杆塔和输电线路段，以及飞行任务对应的监测设备（红外、紫外或者可见光），规划出相应的飞行航路，如果已有飞行航路，则直接导入。

第四步，飞行任务执行，移动子站2将要执行的飞行任务中飞行航路信息发送飞控模块中，启动无人机，进行飞行巡检。在巡检过程中对飞行任务进行监控，主要是对飞行状态、吊舱状态、飞行航迹和气象信息进行监控。

第五步，飞行任务完成，应将相应的巡检结果数据导入到移动子站2中，对巡检的图像信息进行预处理，结合飞行过程信息，生成飞行报告，并将飞行报告、飞行结果数据、飞行过程数据、飞行监控数据发送到集中监控子***1中去，飞行监控数据需要实时传入集中监控子***1。

第六步，巡检任务完成，集中监控子***1对巡检的结果数据，主要巡检的图像信息进行巡检缺陷诊断，确定出巡检缺陷；并对飞行报告中初步给出的缺陷核实和诊断；对巡检任务进行完成度检查，确保巡检任务完成度为100%，检查方法为1）通过飞行任务中巡检的输电线路长度为巡检任务中规定的巡检输电线路长度。2）巡检任务中所涉及的线路杆塔，均进行过飞行巡检。

如图5所示，第七步，巡检结果处理流程如下所示：

第1步，图像预处理，对巡检结果中拍摄的图像副本信息进行预处理，将拍摄图片中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉，对图片进行去噪处理，调整图片的清晰度和对比度；

第2步，缺陷诊断，根据缺陷专家库给出的缺陷样本进行诊断，确认图像中的信息是否为缺陷，在图片上添加缺陷图层，在新的图像图层上，通过方形或者圆形以及文字说明标识出缺陷，并将诊断结果保存数据库；

第3步，缺陷手动处理，对保存到数据库中的缺陷信息，进行人工确认，确认诊断出的是否为缺陷，可对缺陷进行重新标识、删除缺陷、修改缺陷以及浏览相应缺陷；还可通过图像管理，浏览原始图像信息，并对人工发现的缺陷进行标识。

第八步，巡检任务关闭，集中管理子***1根据巡检过程信息、结果信息和缺陷信息，生成相应的巡检报告，给出巡检过程描述和巡检结果描述；将相应的巡检报告中巡检缺陷进行缺陷消缺，并将缺陷消缺结果反映到巡检报告中。

如图6所示，无人机巡检任务流程可分为如下8个步骤执行：

第一步，巡检任务新建，在GIS地图输电线路中，根据现有的输电线路信息和以及对应线路段上的巡检的缺陷状况，确定巡检任务的输电线路段，明确巡检时间、巡检类型、巡检目的等信息；巡检任务新建还可通过克隆完成巡检任务的新建，克隆需要修改相应巡检任务执行时间等参数。目前确定巡检任务信息包括任务名称、线路名称、电压等级、起止杆号、杆塔（基）、线路长度、巡检类型、巡检目的、计划开始时间、计划结束时间、负责人等信息。

第二步，巡检任务配置，根据巡检任务的类型和巡检目的，确定检测终端和无人机的类型；根据巡检任务的计划时间段和机组类型，选择该时间段内空闲的巡检机组成员和巡检设备。

第三步，巡检任务审核，输电线路巡检管理人员，对巡检任务进行审核，审核通过可进入步骤4；否则，如果任务配置审核不通过，则进入步骤2，重新对相应的巡检任务进行配置；如果巡检线路规划审核不通过，则进入步骤1，调整巡检的输电线路段。

第四步，巡检任务通知，将审核通过的巡检任务，通过短信、短消息和邮件的形式，发布巡检任务通知。

第五步，巡检任务下发，将相应巡检任务通过以太网或者无线网络的形式，将相应巡检任务发送到对应的移动子站2中，完成巡检任务的下发。

第六步，巡检任务执行，在移动子站2中，根据相应的巡检任务，建立对应的飞行任务，执行无人机飞行巡检，并将巡检的过程信息和结果信息发送到集中监控子***1中。

第七步，巡检任务完成，通过巡检任务完成度检查达到100%，并将所有的巡检任务的过程信息、结果信息、以及飞行报告和飞行日志信息发送到集中监控子***1。

第八步，巡检任务关闭，根据巡检的过程信息、结果信息、飞行日志以及飞行报告，对巡检结果进行缺陷识别处理后，给出巡检缺陷列表；将相应巡检缺陷发送到巡检缺陷消缺模块，进行缺陷消缺；根据巡检的过程信息、结果信息和缺陷信息生成相应的巡检报告，关闭巡检任务。

巡检任务完成后，最终的巡检结果应形成巡检报告，巡检报告包含了巡检的过程信息、飞行状态信息、气象信息、飞行日志、巡检出的缺陷信息和巡检任务信息等内容。

如图7所示，移动子站工作流程可分为如下6个步骤：

第一步，飞行任务新建，根据同步到移动子站2中的无人机巡检任务信息，建立无人机飞行巡检的飞行任务。在GIS地图中显示需要巡检输电线路信息，选择飞行巡检的杆塔线路段，将巡检杆塔和飞机起降点的GPS位置信息写入到XML文件中，并可自动框选巡检的GIS卫星地图，用于巡检地图。

第二步，飞行航路规划，如果对应巡检的杆塔输电线路段已经有对应的飞行航路，则选择对应飞行航路；否则，根据飞行任务中确定的巡检的杆塔输电线路段，进行无人机飞行航路规划，规划处无人机的飞行航路点、巡检的悬停点、回航航路和起降点等。

第三步，飞行任务审核，对无人机飞行任务确定巡检输电线路和对应的飞行航路进行审核，审核通过进入步骤4；审核不通过进入步骤2,对飞行航路进行重新规划。

第四步，飞行任务执行，将飞行任务确定的飞行航路信息、悬停点GPS位置信息以及飞行地图下发到飞控模块中，启动无人机进行输电线路巡检飞行，在飞行过程中通过飞控模块与无人机进行交互，控制无人机飞行；通过吊舱控制模块23控制无人机的检测吊舱进行拍照和摄像。

第五步，飞行完成，无人机飞行过程中将相应的飞行的状态信息发送到移动子站2，并将飞行巡检的结果数据（图片、视频）发送到移动子站2。

第六步，任务完成，将飞行日志导入到移动子站2中，并根据飞行过程数据和飞行结果数据，进行初步的缺陷诊断分析，生成相应的飞行报告，将生成的飞行报告发送到集中监控管理子***1。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，包括：

人机交互模块，用于获取并解析外部命令，将解析后的外部指令发送到相应数据处理模块处理，并将相应的处理结果展示出来，实现***数据的输入和输出，完成人与***的交互；

所述巡检任务同步模块，用于同步集中监控子***中的巡检任务信息到本地，对同步到本地的巡检任务进行查询、状态维护和当前巡检任务设定操作，完成巡检任务信息的同步和管理；

吊舱控制模块，用于实现对无人机飞行平台上吊舱的监测和控制，实时读取包括但不限于吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值吊舱信息，还能够根据外部指令，下发控制指令，控制吊舱的角度，执行拍摄和停止拍摄动作，完成对无人机飞行平台上的吊舱监控；

GIS模块，用于对巡检任务的输电线路信息进行导入、导出和展示功能，并提供GIS地图的框选、GPS位置定位操作，提供GIS地图上的GPS位置点的标定操作功能；

飞控模块，用于对无人机飞行平台的状态信息进行监测和控制，实时读取无人机飞行平台的GPS信息、速度、高度、转速、总距、缸温、电池电压、电池电流和电池电量信息，并根据外部指令，下发命令到无人机飞行平台，对无人机飞行平台进行控制；

飞行任务规划模块，用于根据无人机巡检的输电线路信息、地理环境信息、气象环境信息，在GIS地图上规划出无人机巡检的起降点、悬停点、航迹点，以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距，生成相应的飞行航路，并对无人机飞行任务信息进行查询、浏览和删除、导入和导出操作，完成飞行任务的管理和规划；

所述缺陷预诊断模块，用于对图像进行编辑和拼接处理，将具有潜在缺陷可能性的图片筛选出来，在图像信息中标识缺陷信息和缺陷位置信息，并对相应的缺陷信息进行标识、修改、删除、查询和浏览操作，完成巡检结果的缺陷诊断和管理；

图像预处理模块，用于对巡检的图像信息进行预处理和管理，对相应的缺陷信息进行浏览、编辑、筛选和预处理操作，将拍摄图项中的拍摄清晰度不够、拍摄角度不正以及选景不准的图片筛选掉，对图进行去噪处理，调整图像的清晰度和对比度处理，实现图像信息的预处理；

所述气象监测模块，对无人机巡检现场的气象信息进行实时监测，通过匹配接口与飞行任务监控模块相连接，将监测气象信息发送到集中监控子***；

飞行任务监控模块，用于对飞行状态信息、巡检现场气象信息、GPS位置信息进行监控，在人机交互模块中展示出来；还能够将相应的飞行任务监控信息通过通信模块发送到集中监控子***；

数据存储模块，用于***数据的存储，通过数据完成集中管理子******基本数据、巡检过程数据、巡检结果数据以及巡检的监控数据进行存储，其中巡检的视屏数据通过文件存储，存储的文件路径存储到数据库；；

所述GPS模块，用于移动子站的GPS定位，其与飞行任务监控模块通过串口相连接，将移动子站的GPS信息发送到集中监控子***；

通信模块，用于实现与集中监控子***之间的数据的交互，从集中监控子***中同步巡检任务信息，并将巡检数据和巡检监控数据上送到集中监控子***；还能够通过数传模块和图传模块，读取无人机飞行平台的无人机状态信息和巡检的视频信息。

2.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述人机交互模块采用包括当前无人机操控设备或者选自遥控器、位移跟踪设备、六自由度运动平台、键盘、鼠标、音频设备、显示器、多通道环幕立体投影***。

3.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述巡检任务同步模块，包括巡检任务信息同步单元、巡检任务查询单元和当前巡检任务设定单元，巡检任务信息同步单元用于巡检任务信息的同步；巡检任务查询单元，查询移动子站上的巡检任务信息；当前巡检任务设定单元，用于设定当前默认的巡检任务。

4.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述吊舱控制模块，包括吊舱监测单元和吊舱控制单元；吊舱监测单元，实时读取吊舱角度、电池电量、电池电压、电池电流、拍摄时间、拍摄GPS值信息；吊舱控制单元根据外部指令，下发控制指令，控制吊舱的角度，执行拍摄和停止拍摄动作。

5.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述GIS模块，包括GIS线路信息导入单元、线路信息展示单元；GIS线路信息导入单元，用于导入GIS线路信息；线路信息展示单元，用于在GIS低通上展示输电线路信息。

6.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述飞控模块，包括飞行监测单元和飞行控制单元；其中，飞行监测单元与通信模块相连接，实时对无人机飞行平台的信息进行监测；飞行控制单元与通信模块相连接，根据外部指令，下发命令到无人机飞行平台，对无人机飞行平台进行控制。

7.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述飞行任务规划模块，包括飞行规划单元、飞行任务信息导入导出单元和飞行任务信息管理单元；其中飞行规划单元，规划出巡检无人机的起降点、悬停点、航迹点，以及相应的飞行的高度、飞行速度、线距；飞行任务信息管理单元，用于查询、浏览和删除飞信任务信息；飞行任务导入导出单元导入、导出相应的飞行任务文件。

8.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述图像预处理模块，包括图像浏览单元、图像编辑单元、图像筛选单元和图像预处理单元；其中图像浏览单元用于图像信息的浏览；图像编辑单元对图像进行手工编辑和删除操作；图像筛选单元用于将图像信息的清晰度和准确度不够的图像信息筛选出去；图像预处理单元对图像进行预处理。

9.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站，其特征是，所述通信模块，包括无线通信单元、有线通信单元、数传单元和图传单元；有线通信单元通过以太网通信，实现信息交互；数传单元通过数传电台实现与无人机飞行平台的数据通信；图传单元通过图传天线接收无人机飞行平台发送的视频信息。

10.如权利要求1所述的用于无人机输电线路巡检的移动子站的工作方法，其特征是，分为如下6个步骤：

第一步，飞行任务新建，根据同步到移动子站中的无人机巡检任务信息，建立无人机飞行巡检的飞行任务；在GIS地图中显示需要巡检输电线路信息，选择飞行巡检的杆塔线路段，将巡检杆塔和飞机起降点的GPS位置信息写入到XML文件中，并自动框选巡检的GIS卫星地图，用于巡检地图；

第二步，飞行航路规划，如果对应巡检的杆塔输电线路段已经有对应的飞行航路，则选择对应飞行航路；否则，根据飞行任务中确定的巡检的杆塔输电线路段，进行无人机飞行航路规划，规划处无人机的飞行航路点、巡检的悬停点、回航航路和起降点；

第三步，飞行任务审核，对无人机飞行任务确定巡检输电线路和对应的飞行航路进行审核，审核通过进入第四步；审核不通过进入第二步，对飞行航路进行重新规划；

第四步，飞行任务执行，将飞行任务确定的飞行航路信息、悬停点GPS位置信息以及飞行地图下发到飞控模块中，启动无人机进行输电线路巡检飞行，在飞行过程中通过飞控模块与无人机进行交互，控制无人机飞行；通过吊舱控制模块控制无人机的检测吊舱进行拍照和摄像；

第五步，飞行完成，无人机飞行过程中将相应的飞行的状态信息发送到移动子站，并将飞行巡检的结果数据发送到移动子站；

第六步，任务完成，将飞行日志导入到移动子站中，并根据飞行过程数据和飞行结果数据，进行初步的缺陷诊断分析，生成相应的飞行报告，将生成的飞行报告发送到集中监控管理子***。