CN107147710A - 一种电网无人机巡检管理控制装置 - Google Patents

一种电网无人机巡检管理控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电网无人机巡检管理控制装置。所述装置包括：处理器、数据加密模块、数据通信模块、天线模块、巡检工作模块、无人机传感器、供电模块。装置由供电模块提供装置工作电能，巡检工作模块运算连接到处理器进行工作，数据传输和控制则连接先通过巡检工作模块内置的巡检身份识别模块连接到数据加密模块进行数据加、解密，然后通过数据通信模块、天线模块做数据传输。本发明提出的电网无人机巡检管理控制装置能够满足电网线路、杆塔的巡检作业和日常维护需要；能够对无人机的飞行参数、飞行状态等飞行数据进行综合管理，并根据无人机的作业情况对电网巡检无人机进行统一调控。

Description

一种电网无人机巡检管理控制装置
技术领域
本发明涉及一种无人机巡检***，特别涉及一种电网无人机巡检管理控制装置。
背景技术
由于电网线路和杆塔直接暴露在野外环境，对于线路长、杆塔高，杆塔部件多，野外环境复杂等不利于日常电网线路的巡检和日常作业的情况下，采用近些年国内外高速发展的无人机进行解决以上问题。但无人机目前没有符合电网巡检和杆塔作业所要搭载的各种***，并且无人机市场比较混乱，尤其是飞控***、传感器精度都无法满足严谨的电网巡检和作业管理和安全要求。
现有的作业高度检测装置、重力传感器、环境温度传感器、巡检图像采集装置、巡检身份识别装置、***自检装置、故障记录装置、巡检数据存储装置等装置分别应用于不同的技术领域，不能联合起来行驶功能，且功能上多有欠缺和不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对电网线路、杆塔的无人机巡检管理控制装置。
一种电网无人机巡检管理控制装置，包括：
供电模块，为整个装置提供电力；
与供电模块相连的处理器，负责数据加密模块的算法计算，通信模块的网络传输协议，巡检模块的巡检数据存储策略，巡检图像流计算，身份识别认证，以及上述模块的数据运算和处理；
与处理器相连的数据加密模块，用来保证巡检数据在存储和传输状态下的数据安全；
与处理器相连的数据通信模块，用来对数据进行通信，支持无线、3G和4G、蓝牙；所述数据通信模块与巡检管理***进行实时通信；
与数据通信模块连接的天线模块；
与处理器相连的电网巡检工作模块，用于获取巡检数据并实时发送；
与处理器相连的无人机传感器，负责采集、传输当前无人机状态。
所述电网巡检工作模块包括作业高度检测模块、重力及风速传感器模块、环境温、湿传感模块，巡检图像采集模块，杆塔及全球定位模块，巡检身份识别模块，***自检模块，故障记录模块和巡检数据存储模块。
所述作业高度检测模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业海拔数据，并将获取的高度数据发送给处理器进行计算，或通过数据通信模块将高度数据实时发送到巡检管理***。
所述环境温、湿度传感模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置所工作运行环境的温湿度，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
所述重力及风速传感器模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的重力和当前风速风向数据，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
所述杆塔及全球定位模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业位置以及杆塔对应位置信息，并可以将获取的位置数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将位置数据实时发送到巡检管理***。
所述巡检图像采集模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业图像，图像可以根据处理器的指令采集视频流格式也可以是图片格式，并可以将采集的图像数据存储在无人机巡检管理控制装置中，也可以通过数据通信模块将采集的数据实时发送到巡检管理***。
所述巡检身份识别模块提供两种功能，第一种是标识电网无人机巡检管理控制装置及所搭载的无人机唯一身体识别信息，第二种是对无人机飞控***中的操作员进行身份鉴证，防止非法控制情况发生；所述巡检数据存储模块用于存储当前无人机巡检管理控制装置的巡检作业数据、故障数据，同时提供数据导出和传输功能，可以将所存储的巡检数据导出到巡检管理***，也可以通过数据通信模块将存储的巡检工作数据发送到巡检管理***；所述故障记录模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置各模块发生的故障并提供故障预测和预警功能，在无人机巡检管理控制装置或无人机发生或将要发生故障时，将故障信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将故障预警数据实时发送到巡检管理***；所述***自检模块用于对当前无人机巡检管理控制装置各模块和无人机自带模块(电池、控制器、云台传感器等)进行自行检测，并将所检测到的信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将检测数据实时发送到巡检管理***。
所述处理器中支持多种网络协议、工业控制专用协议，以使处理器能够将装置中各模块有效的协作运行，还可以让巡检工作模块的巡检工作数据通过数据通信模块实时发送到巡检管理***，同时也支持与多种无人飞控***进行数据通信，并对多种无人机飞控***数据进行交互。
所述电网无人机巡检管理控制装置是安装在无人机端，用于获得电网巡检作业数据和无人机在作业时的飞行信息数据，其中，巡检数据存储、故障记录、***自检、身份识别、杆塔及全球定位、图像采集、作业高度、重力及风速、环境温湿度、数据加密、数据通信、天线、处理器、供电以及无人机电池电量检测、无人机云台、操作时间、存储设备、故障信息的一种或多种；所述电网无人机巡检管理控制装置与所述无人机飞控、巡检工作***进行通信，用于根据所述无人机的电网无人机巡检管理控制装置作业信息及无人机工作信息对无人机及电网无人机巡检管理控制装置进行管控。
所述电网无人机巡检管理控制装置根可以对于无人机的管控包括发送巡检作业具体指令，发送通知、发送飞行路线、发送巡检控制指令、发送返航、降落、悬停等各种飞行指令中的一种或多种。
所述无人机的飞行信息实时、定时、不定时的存储到电网无人机巡检管理控制装置中也可以实时发送到巡检管理***中。存储在电网无人机巡检管理控制装置数据采用纠错机制，实时传输过程中通过巡检身份识别模块和数据加密模块保证数据安全。
所述无人机巡检管理控制装置还可以实时对当前作业空域是否为禁飞区、可飞区进行计算。还可以按划定飞行区域的电子围栏范围内作业。保证在无人机巡检作业过程中的合法性和飞行安全。
所述无人机为旋翼无人机、多旋翼无人机、固定翼、无人直升机、伞翼无人机、扑翼无人机或无人飞船。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提出的电网无人机巡检管理控制装置及相应的无人机飞控***，巡检管理***能够满足电网线路、杆塔的巡检作业和日常维护需要、保证飞行合法合规性及飞行安全性；能够对无人机的飞行参数、飞行状态等飞行数据进行综合管理，并根据无人机的作业情况对电网巡检无人机进行统一调控。
附图说明
图1是本发明电网无人机巡检管理控制装置的结构框图。
图2是本发明电网无人机巡检管理控制***的结构框图。
图3为作业高度检测模块工作过程图。
图4为巡检图像采集模块的工作流程图。
图5为杆塔及全球定位模块示意图。
图6为巡检身份识别模块示意图。
图7为***自检模块示意图。
图8为故障记录模块示意图。
图9为巡检数据存储模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
一种电网无人机巡检管理控制装置，如图1-2所示，包括：
供电模块，为整个装置提供电力；
与供电模块相连的处理器，负责数据加密模块的算法计算，通信模块的网络传输协议，巡检模块的巡检数据存储策略，巡检图像流计算，身份识别认证，以及上述模块的数据运算和处理；
与处理器相连的数据加密模块，用来保证巡检数据在存储和传输状态下的数据安全；
与处理器相连的数据通信模块，用来对数据进行通信，支持无线、3G和4G、5G、WIFI、蓝牙、红外多种通信方式；所述数据通信模块与巡检管理***进行实时通信；
与数据通信模块连接的天线模块；
与处理器相连的电网巡检工作模块，用于获取巡检数据并实时发送；
与处理器相连的无人机传感器，负责采集、传输当前无人机状态。
所述电网巡检工作模块包括作业高度检测模块、重力及风速传感器模块、环境温、湿传感模块，巡检图像采集模块，杆塔及全球定位模块，巡检身份识别模块，***自检模块，故障记录模块和巡检数据存储模块。
所述作业高度检测模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业海拔数据，并将获取的高度数据发送给处理器进行计算，或通过数据通信模块将高度数据实时发送到巡检管理***。
所述环境温、湿度传感模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置所工作运行环境的温湿度，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
所述重力及风速传感器模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的重力和当前风速风向数据，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
所述杆塔及全球定位模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业位置以及杆塔对应位置信息，并可以将获取的位置数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将位置数据实时发送到巡检管理***。
所述巡检图像采集模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业图像，图像可以根据处理器的指令采集视频流格式也可以是图片格式，并可以将采集的图像数据存储在无人机巡检管理控制装置中，也可以通过数据通信模块将采集的数据实时发送到巡检管理***。
所述巡检身份识别模块提供两种功能，第一种是标识电网无人机巡检管理控制装置及所搭载的无人机唯一身体识别信息，第二种是对无人机飞控***中的操作员进行身份鉴证，防止非法控制情况发生；所述巡检数据存储模块用于存储当前无人机巡检管理控制装置的巡检作业数据、故障数据，同时提供数据导出和传输功能，可以将所存储的巡检数据导出到巡检管理***，也可以通过数据通信模块将存储的巡检工作数据发送到巡检管理***；所述故障记录模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置各模块发生的故障并提供故障预测和预警功能，在无人机巡检管理控制装置或无人机发生或将要发生故障时，将故障信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将故障预警数据实时发送到巡检管理***；所述***自检模块用于对当前无人机巡检管理控制装置各模块和无人机自带模块(电池、控制器、云台传感器等)进行自行检测，并将所检测到的信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将检测数据实时发送到巡检管理***。
所述处理器中支持多种网络协议、工业控制专用协议，以使处理器能够将装置中各模块有效的协作运行，还可以让巡检工作模块的巡检工作数据通过数据通信模块实时发送到巡检管理***，同时也支持与多种无人飞控***进行数据通信，并对多种无人机飞控***数据进行交互。
所述电网无人机巡检管理控制装置是安装在无人机端，用于获得电网巡检作业数据和无人机在作业时的飞行信息数据，其中，巡检数据存储、故障记录、***自检、身份识别、杆塔及全球定位、图像采集、作业高度、重力及风速、环境温湿度、数据加密、数据通信、天线、处理器、供电以及无人机电池电量检测、无人机云台、操作时间、存储设备、故障信息的一种或多种；所述电网无人机巡检管理控制装置与所述无人机飞控、巡检工作***进行通信，用于根据所述无人机的电网无人机巡检管理控制装置作业信息及无人机工作信息对无人机及电网无人机巡检管理控制装置进行管控。
所述电网无人机巡检管理控制装置根可以对于无人机的管控包括发送巡检作业具体指令，发送通知、发送飞行路线、发送巡检控制指令、发送返航、降落、悬停等各种飞行指令中的一种或多种。
所述无人机的飞行信息实时、定时、不定时的存储到电网无人机巡检管理控制装置中也可以实时发送到巡检管理***中。存储在电网无人机巡检管理控制装置数据采用纠错机制，实时传输过程中通过巡检身份识别模块和数据加密模块保证数据安全。
所述无人机为旋翼无人机、多旋翼无人机、固定翼、无人直升机、伞翼无人机、扑翼无人机或无人飞船。
上述的作业高度检测模块工作过程图如图3所示，包括如下步骤：
1：无人机传感***根据飞行的海拔对飞行环境和相关气体参数测量，实时发送给服务器，发送数据包括机型ID、机型类型、巡检项目数据、用户ID。
2:无人机根据飞行的不同高度通过传感***检测的数据通过天线发送到服务器中。
3：服务器根据无人机传输过来的数据信息，根据特殊算法得到飞行时不同高度信息数据。
4:将算法得出的飞行高度实时的传输到管理平台上，作为本实施例具体实施方式，根据实时的到的飞行高度数据现在在管理平台中，可以通过文字描述该地方飞行高度。所述飞行高度可以为单帧飞行高度，也可以连续帧的实时飞行高度线路图，当播放连续帧的飞行数据时即为巡检实时路线。
所述重力及风速传感模块包括重力传感器和环境温、湿度传感器，通过重力传感器测量由于重力引起的加速度，可以计算出无人机相对于水平面的倾斜角度，通过分析动态的加速度，可以分析出无人机移动的方式。传感器具备空间的三轴六方位，即上下左右前后六个方位的感知能力，只要读出触碰的哪一个触点就可以知道当前无人机的飞行方向或偏移程度，可以对对无人机飞回正确的轨道最最快的处理。环境温、湿度传感器采集湿度、采集密度、采集周边温度差异，采集风力，该***采用多个感应器和多个存储交替使用，无人机飞行时根据不同时间不同地点采集到数据存储起来。采集到多个数据实时发送给服务器进行分析统计、计算。分析统计后的数据实时传送到平台上进行统计显示。
所述巡检图像采集模块的工作流程图如图4所示，采用无人机小数码影像，优点：成本低廉，机动性强，受气候影响小，飞行条件需求较低，影像获取周期短、时效强。首先无人机用相机收取原始数据，然后对拍摄的图像进行最初的处理，根据设定的三角测量，最后无人机进行全方位的影像拍摄，整合成测区的影像图和全景图。
所述杆塔及全球定位模块包括：微型惯性测量装置、GPS接收机装置、数据采集装置、数据处理装置。如图5所示。微型惯性测量装置，微型谐振陀螺仪、压阻式微硅加速度计时器等组成，进行检测测量数据。GPS接收机，接收坐标位置。工作时，飞行管控无人机飞行高度和测量装置使用和GPS装置开启。当飞行到杆塔附件是进行数据采集和处理，记录每个杆塔的高度和坐标信息发送到服务器。服务器根据获取的信息，分析统计、计算并显示在平台上。
所述巡检身份识别模块是一种管控识别、自我识别功能，如图6包括：遥控装置，控制无人机升降、起落、盘旋等飞行动作和监测采集数据，接收平台管理指令功能。管控平台，平台储存无人机身份信息和收集数据信息。
巡检身份识别处理方法：利用遥控器控制无人机升降、起落，无人机通过多个传感器获取所需数据信息实时存储，通过天线传输数据包括：无人机类型ID、无人机机型编号、用户ID等等给服务平台，服务平台管理***根据获取到的无人机身份信息进行识别，身份识别后获取的数据实时存储和显示在平台上，平台通过给遥控器发送指令进行采集数据，遥控器收到指令进行身份验证，验证后再发送给无人机采集数据和飞行动作。
所述***自检模块是一种自我检查报警***，如图7所示，包括如下步骤
1：飞行管理模块控制无人机实时传输数据到服务器，数据包括：工作电压、工作电流、启动电流、等供电信息
2：当管控平台获取到数据后进行分析，飞行电力过低时，发出报警信息显示平台上。
3：根据平台显示的平台报警信息，在飞行控制模块进行无人机紧急迫降和其它一些操作。
所述故障记录模块为巡检故障记录***，根据无人机实时飞行采集获取到的数据实时发送到管理平台，进行统计分析、记录，如图8所示：
1：飞行管控模块控制无人机实时监测、图像采集传送到平台。
2：当巡检到故障位置时，使用飞行管控进行拍摄和数据采集，将拍摄故障图像和采集到数据实时发送给服务器。
3：根据服务器接收到图像和数据，进行分析故障具体坐标和周边一些数据情况。
4：将分析后的图像和数据储存并显示在平台上，作为本实施例的具体实施方式，所述故障部位可以通过文字显示并把周边信息和天气现象一并显示，也可以连续帧的巡检图像，播放时作为巡检故障视频。
所述巡检数据存储模块的结构是以网络为中心，面向文件服务的，采用集中高密度统一管理的方式，通过网络访问NAS，由于NAS采用TCP/IP等协议提供NFS等服务，因而可以适配，在NAS中服务器与存储***独立，可以支持多个服务器使用。数据存储时根据指令打开相应的数据通道，创建文件，然后写入数据。流程图如图9所示。如果写操作由于***断电而中断，则在下次***启动时会读取日志记录文件，对文件***进行修复，然后写入数据。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，包括：
供电模块，为整个装置提供电力；
与供电模块相连的处理器，负责数据加密模块的算法计算，通信模块的网络传输协议，巡检模块的巡检数据存储策略，巡检图像流计算，身份识别认证，以及上述模块的数据运算和处理；
与处理器相连的数据加密模块，用来保证巡检数据在存储和传输状态下的数据安全；
与处理器相连的数据通信模块，用来对数据进行通信，支持无线、3G和4G、蓝牙；所述数据通信模块与巡检管理***进行实时通信；
与数据通信模块连接的天线模块；
与处理器相连的电网巡检工作模块，用于获取巡检数据并实时发送；
与处理器相连的无人机传感器，负责采集、传输当前无人机状态。
2.根据权利要求1所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述电网巡检工作模块包括作业高度检测模块、重力及风速传感器模块、环境温、湿传感模块，巡检图像采集模块，杆塔及全球定位模块，巡检身份识别模块，***自检模块，故障记录模块和巡检数据存储模块。
3.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述作业高度检测模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业海拔数据，并将获取的高度数据发送给处理器进行计算，或通过数据通信模块将高度数据实时发送到巡检管理***。
4.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述环境温、湿传感模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置所工作运行环境的温湿度，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
5.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述重力及风速传感器模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的重力和当前风速风向数据，并可以将获取的数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将数据实时发送到巡检管理***。
6.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述杆塔及全球定位模块，用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业位置以及杆塔对应位置信息，并可以将获取的位置数据发送给处理器进行计算，也可以通过数据通信模块将位置数据实时发送到巡检管理***。
7.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述巡检图像采集模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置的作业图像，图像可以根据处理器的指令采集视频流格式也可以是图片格式，并可以将采集的图像数据存储在无人机巡检管理控制装置中，也可以通过数据通信模块将采集的数据实时发送到巡检管理***。
8.根据权利要求2所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述巡检身份识别模块提供两种功能，第一种是标识电网无人机巡检管理控制装置及所搭载的无人机唯一身体识别信息，第二种是对无人机飞控***中的操作员进行身份鉴证，防止非法控制、巡检数据外泄的情况发生；所述巡检数据存储模块用于存储当前无人机巡检管理控制装置的巡检作业数据、故障数据，同时提供数据导出和传输功能，可以将所存储的巡检数据导出到巡检管理***，也可以通过数据通信模块将存储的巡检工作数据发送到巡检管理***；所述故障记录模块用于获取当前无人机巡检管理控制装置各模块发生的故障并提供故障预测和预警功能，在无人机巡检管理控制装置或无人机发生或将要发生故障时，将故障信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将故障预警数据实时发送到巡检管理***；所述***自检模块用于对当前无人机巡检管理控制装置各模块和无人机自带模块进行自行检测，并将所检测到的信息通过巡检数据存储模块进行存储置，也可以通过数据通信模块将检测数据实时发送到巡检管理***。
9.根据权利要求1所述的电网无人机巡检管理控制装置，其特征在于，所述无人机为旋翼无人机、多旋翼无人机、固定翼、无人直升机、伞翼无人机、扑翼无人机或无人飞船。
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