CN112748744A - 变电站两栖巡检装置及其巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站两栖巡检装置及其巡检方法，包括无人机以及无人机上的控制***、飞行机构、行走机构和摄像机；飞行机构、行走机构以及摄像机连接无人机的控制***，控制***通过激光雷达传感器可以检测无人机相对其他物体的距离，通过摄像机可以拍摄巡检目标的图像和/或视频信息，得到巡检数据，而通过飞行机构和行走机构可以控制无人机通过飞行方式或行走方式进行巡检；本发明装置具有空中飞行能力和陆地行走能力，能够根据变电站环境选择在空中进行飞行巡检或在陆地进行行走巡检，使输电线路无人机巡视作业管理更加科学和有效，并且能够有效提高变电站巡检效率和巡检准确性，适合在变电站这种复杂的环境中进行巡检。
Description
技术领域
本发明涉及电力维护技术领域，特别涉及一种变电站两栖巡检装置及其巡检方法。
背景技术
变电站，改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。在电网***中通过变电站实现电力供应和传输，是电网***不可缺少的且非常重要的部分，变电站的工作稳定性影响这整个电网的用电稳定性，为保证变电站的正常和稳定工作，需要对变电站进行定期的巡检巡查，从而对变电站进行日常维护和管理，以能够及时发现变电站中存在的故障，以及提前预判出变电站可能存在的问题。
随着高压输电线的快速发展，目前无人机在电网的应用较为广泛，作业技术也日益成熟，但对于一些特殊地形、特殊环境，无人机还需要继续提升自身的适应能力。变电站巡检路线环境比较复杂，变电站中包括大量的室内设备和室外设备，设备布局的环境比较复杂多样，如果仅仅依靠飞行的无人机进行巡检的话，对于一些特殊不具备飞行条件的位置来说的话，巡检是具有一定难度和危险的，并且无人机飞行需求的用电量也非常的大，在飞行比较短的时间后就需要充电或者更换电池，总体来说巡检的效率并不高。因此现有技术中，传统的无人机巡检方式很难满足变电站的巡检环境，基于传统的无人机对变电站进行巡检，也很可能会出现巡检遗漏以及故障判定不准确的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种变电站两栖巡检装置，该装置具有空中飞行能力和陆地行走能力，能够根据变电站环境选择在空中进行飞行巡检或在陆地进行行走巡检，能够有效提高变电站巡检效率和巡检准确性，适合在变电站这种复杂的环境中进行巡检。
本发明的第二目的在于提供一种变电站两栖巡检方法。
本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种变电站两栖巡检装置，包括无人机以及无人机上的控制***、飞行机构、行走机构和摄像机；
所述飞行机构连接控制***，用于在控***的驱动下控制无人机在空中飞行；
所述行走机构连接控制***，用于在控制***的驱动下控制无人机在陆地按照行走路径进行行走；
所述摄像机连接控制***，用于拍摄图像和/或视频信息，并且将拍摄到的图像和/或视频信息传送给控制***。
优选的，还包括地面管理***；
无人机上的控制***通过无线通信单元连接地面管理***，用于接收地面管理***发送的巡检任务、飞行控制指令和行走控制指令；用于将摄像机拍摄到的图像和/或视频信息发送给地面管理***，通过地面管理***分析出变电站的状态；用于将无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***远程监控无人机；
所述巡检任务包括无人机的飞行规划路径、行走规划路径、巡检对象和巡检内容。
优选的，所述无线通信单元为NRF24L01。
优选的，所述行走机构包括四个轮子，四个轮子分别对应设置在四个电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各轮子的转动；
各轮子的轮胎上设置有防滑防风式花纹，其中，以轮胎花纹与地面间的摩擦力作为轮胎抓地性能的判定标准，根据轮胎抓地性能的要求设置花纹深度和角度；
所述飞行机构包括四个旋翼，四个旋翼分别对应设置在各电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各旋翼的转动。
优选的，控制***包括内环控制器和外环控制器，所述内环控制器为姿态PID控制器，所述外环控制器为位置PID控制器；
飞行机构包括电机调速器、电机和无人机旋翼；无人机旋翼设置在电机上，通过电机带动其转动；
位置PID控制器的一个输入端输入无人机位置控制指令，控制无人机飞行至相应位置；位置PID控制器的输出作为姿态PID控制器的一个输入，姿态PID控制器的输出作为电机调速器的一个输入，发送调速控制指令到电机调速器；
电机调速器输出的调速指令发送至电机，控制电机以相应速度进行转动；电机的转速信息反馈到电机调速器，作为电机调速器的另一个输入；
无人机的姿态信息反馈姿态PID控制器，作为姿态PID控制器的另外一个输入；无人机的位置信息反馈给位置PID控制器，作为位置PID控制器的另外一个输入。
优选的，还包激光雷达传感器、角度传感器和惯性测量单元；
所述激光雷达传感器连接控制***，用于检测无人机相对其他物体的距离；
所述角度传感器连接控制***，用于检测无人机的偏航角，使得控制***基于角度传感器检测的偏航角控制无人机实现以相应偏航角进行飞行或行走；
所述惯性测量单元连接控制***，用于测量无人机的角速度和加速度信息，使得控制***基于惯性测量单元测量的信息对无人机的飞行或行走姿态进行矫正。
本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种变电站两栖巡检装置实现的变电站两栖巡检方法，包括：
根据变电站的分布和实际环境确定无人机的巡检区域，为无人机分配巡检对象和巡检内容；
根据无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，为无人机在巡检区域规划巡检路径，其中巡检路径包括飞行路径和行走路径；
无人机的控制***基于规划的飞行路径，通过飞行机构控制无人机在巡检区域按照规划的飞行路径进行飞行巡检；
无人机的控制***基于规划的行走路径，控制无人机在巡检区域按照规划的行走路径进行行走巡检；
在针对于巡检路径上的各巡检对象，当巡检任务为拍摄巡检对象图像和/或视频信息时，控制无人机通过飞信路径或行走路径移动到巡检对象一定距离处，然后通过无人机的摄像机针对巡检对象拍摄图像和/或视频信息，获取到巡检数据。
优选的，无人机的控制***在控制无人机按照规划的巡检路径飞行或行走时，具体过程如下：
控制***接收事先生成的无人机巡检路径；
控制***将巡检路径转换成无人机执行的移动命令，包括飞行命令和行走命令；
根据无人机当前移动方向，以无人机当前位置为中心，将四周方向用栅格的方式细化；
获取到无人机各个细化方向的障碍物情况；
排除有障碍物的方向，并且结合规划的巡检路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的巡检路径中；
为无人机在巡检区域所规划的巡检路径为最佳巡检路径，该最佳巡检路径满足：无人机基于该最佳路径从起点到达目标点、在该最佳巡检路径中无障碍物以及在能够完成巡检区域巡检任务的前提下巡检路径最短且耗时最小。
更进一步的，当控制***接收的事先生成的无人机巡检路径为行走路径时：
在无人机行进过程中，当无人机当前行进方向上遇到障碍物时，调整无人机的行进方向，即结合规划的行走路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的行走路径中；当遇到难以跨越的障碍物或斜坡时，控制***将无人机切换为飞行模式，直到跨越障碍物或斜坡；
所述难以跨越的障碍物指的是：障碍物的宽度使得无人机偏航的角度达到阈值时仍然无法绕过障碍物的情况。
更进一步的，根据变电站的分布和实际环境，通过地面管理***确定出无人机的巡检区域，以及为无人机分配巡检对象和巡检内容，并且根据无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，通过地面管理***为无人机在巡检区域规划巡检路径；
无人机控制***实时的将巡检数据发送给地面管理***，地面管理***对巡检数据进行分析，确定变电站相应巡检对象的情况；
无人机控制***无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***远程监控无人机；
所述变电站两栖巡检方法还包括：
通过地面管理***发送飞行控制指令或行走控制指令给无人机控制***，控制***在接收到地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令，优先安排无人机以地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令进行飞行或行走；
通过地面管理***发送切换模式至无人机控制***，无人机控制***按照接收到的切换模式切换无人机的当前移动模式；切换模式包括将飞行模式切换为行走模式以及将行走模式切换为飞行模式；
无人机控制***向地面管理***实时的反馈障碍物信息，在检测到行进的方向上有障碍物时，通过地面管理***发送对应行走控制指令或飞行控制指令给无人机控制***，以调整无人机的移动路径。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明变电站两栖巡检装置和方法，包括无人机以及无人机上的控制***、飞行机构、行走机构和摄像机；飞行机构、行走机构以及摄像机连接无人机的控制***，控制***通过激光雷达传感器可以检测无人机相对其他物体的距离，通过摄像机可以拍摄巡检目标的图像和/或视频信息，得到巡检数据，而通过飞行机构和行走机构可以控制无人机通过飞行方式或行走方式进行巡检；本发明装置具有空中飞行能力和陆地行走能力，能够根据变电站环境选择在空中进行飞行巡检或在陆地进行行走巡检，使输电线路无人机巡视作业管理更加科学和有效，并且能够有效提高变电站巡检效率和巡检准确性，适合在变电站这种复杂的环境中进行巡检。
(2)本发明变电站两栖巡检装置和方法，可以根据变电站的实际环境以及无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，控制无人机的巡检方式，例如对于变电站中所处位置比较高、所处空间范围比较大的一些设备进行巡检时，可以通过飞行的方式进行巡检，而对于一些所处位置比较矮、所处空间比较窄小、所处位置存在公路或存在较为平坦的野外的变电站的设备，可以通过行走的方式进行巡检，另外本发明这种方式相比全靠飞行进行巡检的方式，本发明进一步提高了巡检的准确度，并且无人机巡检所消耗的蓄电池电量也更加的节省，因此充电的频率可以大大降低，进一步提高了无人机巡检的速度。
(3)本发明变电站两栖巡检装置和方法，还可以包括地面管理***，相关管理人员可以通过地面管理***发送巡检任务、飞行控制指令和行走控制指令给无人机，同时也可以通过后端的方式实时识别出巡检对象的一些故障状态，另外无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，基于此，本发明通过地面管理***可以实现远程监控无人机，保障无人机的安全运行，在无人行进方向上出现障碍物时，在无人机没有自动避障的情况下，可以人为进行干预，即人为通过地面管理***控制无人机，保障无人机的安全飞行或行走。
(4)本发明变电站两栖巡检装置中，行走机构包括四个轮子，其中四个轮子的转动分别通过四个电机来控制，即每个轮子分别有单独的电机进行控制，使得无人机的抓地性能得到了提高；另外在轮胎上，本发明以轮胎花纹与地面间的摩擦力作为轮胎抓地性能的判定标准，根据轮胎抓地性能的要求设置防滑防风式花纹的深度和角度，进一步保障了无人机轮胎的抓地性能，保障了无人机的抗风性和安全性。
(5)本发明变电站两栖巡检装置和方法中，飞行机构包括四个旋翼，四个旋翼分别对应设置在各电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制器通过各电机分别控制各旋翼的转动；本发明中，无人机的四旋翼设计，使得无人机飞行工作时的纵向和横向运动同时由四个电机完成，具有力矩大、可控裕度高等优点。
(6)本发明变电站两栖巡检装置和方法中，控制***包括内环控制器和外环控制器，其中，内环控制器为姿态PID控制器，外环控制器为位置PID控制器。无人机在飞行模式下，姿态角的变化直接影响到其位置和速度，本发明中飞行机构的电机调速器和电机与内环控制器和外环控制器构成闭环控制回路，能够准确的控制无人机的位置和速度。
(7)本发明变电站两栖巡检方法中，无人机在移动过程中，根据当前的移动方向，以无人机当前位置为中心，将四周方向用栅格的方式细化，获取到无人机各个细化方向的障碍物情况，排除有障碍物的方向，并且结合规划的巡检路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的巡检路径中；本发明基于上述操作可以使得无人机在行进路径中，在前方有障碍物时，可以规划路径绕过障碍物，在绕过障碍物后能够以最快速度和最短路径回到原规划的路径中，保证无人机的巡检工作。
(8)本发明变电站两栖巡检方法中，当无人机接收的事先生成的无人机巡检路径为行走路径时，控制***在控制无人机在陆地上行走过程中，当遇到难以跨越的障碍物或斜坡时，控制***将无人机切换为飞行模式，直到跨越障碍物或斜坡，能够避免无人机行走过程中遇到路径中突发的障碍物，例如落石等导致无人机无法完成巡检的情况，具有更好的环境适应能力，也进一步保障了巡检的效率，使得无人机能够以最快的速度返回到原巡检路径中。
(9)本发明变电站两栖巡检方法中，无人机控制***可以通过无线通信单元连接地面管理***，通过地面管理***可以实现对无人机移动模式的切换，包括将无人机当前的飞行模式切换为行走摸着，将无人机当前的行走模式切换为飞行模式，即能够实现无人机的远程控制。另外无人机控制***可以向地面管理***实时的反馈障碍物信息，在检测到行进的方向上有障碍物时，通过地面管理***发送行走控制指令给无人机控制***，以调整无人机的行走路径。
附图说明
图1是本发明变电站两栖巡检装置的结构框图。
图2是本发明变电站两栖巡检装置中无人机PID控制器的结构原理图。
图3是本发明变电站两栖巡检装置中陀螺仪MPU6050的控制原理图。
图4是本发明变电站两栖巡检方法的流程图。
图5是本发明变电站两栖巡检方法中具体巡检路径。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例公开了一种变电站两栖巡检装置，基于该装置能够实现变电站的空中巡检和陆地巡检，本实施例中，如图1所示，巡检装置包括无人机以及无人机上的控制***、飞行机构、行走机构、激光雷达传感器、角度传感器、惯性测量单元和摄像机。
在本实施例中，飞行机构连接控制***，用于在控制***的驱动下控制无人机在空中飞行。本实施例中，飞行机构包括四个旋翼，四个旋翼分别对应设置在各电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各旋翼的转动，实现了无人机在飞行工作时的纵向和横向运动同时由四个电机完成，具有力矩大以及可控裕度高的优点。
在本实施例中，飞行机构包括电机调速器、电机和无人机旋翼，无人机翼设置在电机上，通过电机带动其转动。
如图2中所示，为满足无人机飞行机构的精确巡检工作，控制***中可以包括内环控制器和外环控制器，内环控制器为姿态PID控制器，外环控制器为位置PID控制器；位置PID控制器的一个输入端输入无人机位置控制指令，控制无人机飞行至相应位置；位置PID控制器的输出作为姿态PID控制器的一个输入，姿态PID控制器的输出作为电机调速器的一个输入，发送调速控制指令到电机调速器；电机调速器输出的调速指令发送至电机，控制电机以相应速度进行转动；电机的转速信息反馈到电机调速器，作为电机调速器的另一个输入。基于上述结构，飞行机构的电机调速器和电机与内环控制器和外环控制器构成PID闭环控制回路，能够准确的控制无人机的位置和速度。
在本实施例中，行走机构连接控制***，用于在控制***的驱动下控制无人机在陆地按照行走路径进行行走。在本实施例中，行走机构包括四个轮子，分别为左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，四个轮子分别对应设置在四个电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各轮子的转动；在本实施例中，行走机构中的电机采用直流电机，控制***基于脉冲宽度调制方式(PWM)进行对直流电机进行调速，以调整各轮子的转动速度。
本实施例中，上述各轮子的轮胎上设置有防滑防风式花纹，其中，以轮胎花纹与地面间的摩擦力作为轮胎抓地性能的判定标准，根据轮胎抓地性能的要求设置花纹深度和角度。在本实施例中，针对于无人机，为保证无人机结构设计的合理性和可靠性，以关键零部件机板和机臂为研究对象，基于SolidWorks/Simulation建立有限元模型，进行应力仿真分析，以校对其强度。
在本实施例中，摄像机连接控制***，用于拍摄图像和/或视频信息，并且将拍摄到的图像和/或视频信息传送给控制***。在本实施例中，摄像机在控制***的驱动下，针对巡检对象拍摄图像和/或视频信息，从而得到巡检数据。在本实施例中，变电站中的巡检对象包括变电站中的断路器、隔离开关、避雷器、互感器、油位计等设备。
本实施例中，无人机通过摄像机还可以拍摄变电站的现场环境，基于变电站的现场环境，可以决定无人机继续以当前方式进行巡检，还是改变当前巡检方式，例如将飞行巡检方式切换为行走巡检方式，或将行走巡检方式切换为飞行巡检方式。
在本实施例中，激光雷达传感器连接控制***，用于检测无人机相对其他物体的距离，主要是用于检测无人机相对于巡检对象的距离，以控制无人机能够停留在巡检对象一定距离处，方便对巡检对象进行巡检，上述距离包括垂直距离和水平距离，即基于激光雷达传感器，控制无人机与巡检对象之间的水平距离和垂直距离。
在本实施例中，角度传感器连接控制***，用于检测无人机的偏航角，使得控制***基于角度传感器检测的偏航角控制无人机实现以相应偏航角进行飞行或行走。
在本实施实施例中，惯性测量单元连接控制***，用于测量无人机的角速度和加速度信息，使得控制***基于惯性测量单元测量的信息对无人机的飞行姿态进行矫正。惯性测量单元包括加速度计和陀螺仪MPU6050，通过加速度计检测无人机三轴加速度信号，通过陀螺仪检测无人机三轴角速度信号；其中陀螺仪MPU6050的控制原理如图3所示。
在本实施例中，还包括地面管理***，无人机的控制***通过无线通信单元和地面管理***进行连接，具体的是控制***连接有无线通信单元，地面管理***也连接有无线通信单元，两者通过所连接的无线通信单元配对连接。在本实施例中，无线通信单元可以使用2.4G无线芯片，具体可以使用NRF24L01芯片，NRF24L01具有126个通讯通道，6个数据通道，4线SPI通讯端口，满足多点通讯和调频需要，通讯速率最高可达8Mbps，数据包每次可传输1～32Byte的数据，数据传输速率支持1Mbps、2Mbps，可以通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度，功率频道和协议，几乎可以连接到各种单片机芯片，MCU可与该芯片通过SPI接口访问芯片的寄存器进行配置，达到控制模块通过该模块实现无线通讯的目的。NRF24L01具有极低的电流消耗，在接收模式下电流消耗为12.3mA，在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗仅为11.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低，大大减少了***的电能消耗。
在本实施例中，无人机上的控制***通过无线通信单元接收地面管理***发送的巡检任务、飞行控制指令和行走控制指令，巡检任务包括无人机的飞行规划路径、行走规划路径、巡检对象和巡检内容，巡检内容包括拍摄照片或视频，当然也可以是指使无人机完成其他巡检任务，具体根据实际巡检需求设置。本实施例基于地面管理***可以实现对无人机巡检的控制，包括具体的巡检对象、巡检路径以及巡检方式等，还可以通过飞行控制指令、行走控制指令直接对无人机进行远程飞行或行走的控制，即调整无人机的飞行方向、飞行姿态、飞行速度等，调整无人机的行走方向、行走速度等。
在本实施例中，无人机的控制***通过无线通信单元将摄像机拍摄到的图像和/或视频信息发送给地面管理***，通过地面管理***分析出变电站的状态，在本实施例中，地面管理***通过图像/视频分析处理方法得出变电站中的相关设备是否出现异常或者是否有可能出现异常，包括外观异常和状态异常等问题，便于管理人员对巡视数据进行综合管理，实现运维人员对缺陷的精细化管理。
在本实施例中，无人机的控制***通过无线通信单元将无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***能够远程监控到无人机。
本实施例中，无人机的控制***可以是MCU(微控制单元)，当然也可以采用其他类型的控制器，例如ARM等。
实施例2
公开了一种实施例1所述的变电站两栖巡检装置实现的变电站两栖巡检方法，如图4所示，包括如下步骤：
S1、地面管理***根据变电站的分布和实际环境确定无人机的巡检区域，为无人机分配巡检对象和巡检内容。
S2、地面管理***根据无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，为无人机在巡检区域规划巡检路径，其中巡检路径包括飞行路径和行走路径。
在本实施例中，为无人机在巡检区域所规划的巡检路径为最佳巡检路径，该最佳巡检路径满足：无人机基于该最佳路径可以从起点到达目标点、在该最佳巡检路径中无障碍物即能够避开障碍物、以及在能够完成巡检区域巡检任务的前提下巡检路径最短且耗时最小。
在本实施例中，按照变电站巡检对象所处的环境确定巡检对象是在飞行路径还是行走路径的巡检中，对于变电站室内的、安装或设置的高度比较低的、空间比较狭小、有行走路面条件等特点的设备，一般将其规划在无人机行走路径的巡检中，而对于室外的、安装或设置的高度比较高的、所处空间具备飞行条件的，一般将其规划在无人机飞行路径中。
S3、无人机的控制***基于规划的飞行路径，通过飞行机构控制无人机在巡检区域按照规划的飞行路径进行飞行巡检；无人机的控制***基于规划的行走路径，控制无人机在巡检区域按照规划的行走路径进行行走巡检；
本步骤中，无人机的控制***在控制无人机按照规划的巡检路径进行飞行或行走时，如图5所示，具体过程如下：
S31、控制***接收事先生成的无人机巡检路径；
S32、控制***将巡检路径转换成无人机执行的移动命令，包括飞行命令和行走命令；
S33、根据无人机当前移动方向，以无人机当前位置为中心，将四周方向用栅格的方式细化；
S34、获取到无人机各个细化方向的障碍物情况；在本实施例中，可以基于无人机上的传感器例如激光雷达传感器检测无人机各个方向的障碍物情况。
S35、排除有障碍物的方向，并且结合规划的巡检路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的巡检路径中。当无人机当前巡检路径为行走路径时，即无人机为行走巡检时，无人机基于所选择的最小偏移角度和距离障碍物的距离，控制无人机行走机构中的四个轮子的速度，使得无人机能够绕过障碍物。
在本步骤中，当控制***接收的事先生成的无人机巡检路径为行走路径时：
在无人机行进过程中，当无人机当前行进方向上遇到障碍物时，调整无人机的行进方向，即结合规划的行走路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的行走路径中；当遇到难以跨越的障碍物或斜坡时，控制***将无人机切换为飞行模式，直到跨越障碍物或斜坡；
难以跨越的障碍物指的是：障碍物的宽度使得无人机偏航的角度达到阈值时仍然无法绕过障碍物的情况。
S4、在针对于巡检路径上的各巡检对象，当巡检任务为拍摄巡检对象图像和/或视频信息时，控制无人机通过飞信路径或行走路径移动到巡检对象一定距离处，然后通过无人机的摄像机针对巡检对象拍摄图像和/或视频信息，获取到巡检数据。
S5、无人机控制***实时的将巡检数据发送给地面管理***，地面管理***对巡检数据进行分析，根据分析结果确定变电站相应巡检对象的情况。
在本实施例，巡检数据包括摄像机所拍摄到的变电站中各设备的图像和/或视频信息，例如包括变电站中的断路器、隔离开关、避雷器、互感器、油位计等设备。地面管理***通过图像/视频分析处理方法后，能够提取出图像或视频信息中反映设备异常的区域，包括设备外观异常和设备状态异常等，从而判定出设备是否出现异常或者是否存在出现异常的风险。
在本实施例中，无人机控制***无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***远程监控无人机。
本实施例方法中，基于地面管理***，还包括如下巡检过程：
通过地面管理***发送飞行控制指令或行走控制指令给无人机控制***，控制***在接收到地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令，优先安排无人机以地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令进行飞行或行走；
通过地面管理***发送切换模式至无人机控制***，无人机控制***按照接收到的切换模式切换无人机的当前移动模式；切换模式包括将飞行模式切换为行走模式以及将行走模式切换为飞行模式。具体的，相关操作人员可以根据无人机当前所处的变电站环境，通过地面管理***切换无人机的飞行模式，可以在变电站环境发生变化尤其是突变时，灵活的调整无人机的巡检方式，不受巡检任务中巡检规划路径的限制。
无人机控制***向地面管理***实时的反馈障碍物信息，在检测到行进的方向上有障碍物时，通过地面管理***发送对应行走控制指令或飞行控制指令给无人机控制***，以调整无人机的移动路径。在本实施例中无人机控制***可以控制摄像机在无人机移动过程中实时的进行拍摄，将无人机当前所处的环境信息实时的传输给地面管理***，从而使得地面管理***实时的掌握无人机的飞行环境；可以为地面管理***配置无人机遥控设备，在飞行或行走路径中出现障碍物时，可以通过地面管理***的遥控设备手动调整无人机的移动，因此基于地面管理***，无人机能够通过遥控指挥顺利完成陆地行走转弯、前进后退运行、室外飞行平稳起降、空中悬停、飞行转弯等基础功能动作，相关操作人员可以通过地面管理***查看无人机飞行位置并获取飞行参数，同时通过地面管理***的遥控设备控制两栖无人机的陆空模式切换。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变电站两栖巡检装置，其特征在于，包括无人机以及无人机上的控制***、飞行机构、行走机构和摄像机；
所述飞行机构连接控制***，用于在控***的驱动下控制无人机在空中飞行；
所述行走机构连接控制***，用于在控制***的驱动下控制无人机在陆地按照行走路径进行行走；
所述摄像机连接控制***，用于拍摄图像和/或视频信息，并且将拍摄到的图像和/或视频信息传送给控制***。
2.根据权利要求1所述的变电站两栖巡检装置，其特征在于，还包括地面管理***；
无人机上的控制***通过无线通信单元连接地面管理***，用于接收地面管理***发送的巡检任务、飞行控制指令和行走控制指令；用于将摄像机拍摄到的图像和/或视频信息发送给地面管理***，通过地面管理***分析出变电站的状态；用于将无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***远程监控无人机；
所述巡检任务包括无人机的飞行规划路径、行走规划路径、巡检对象和巡检内容。
3.根据权利要求2所述的变电站两栖巡检装置，其特征在于，所述无线通信单元为NRF24L01。
4.根据权利要求1所述的变电站两栖巡检装置，其特征在于，所述行走机构包括四个轮子，四个轮子分别对应设置在四个电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各轮子的转动；
各轮子的轮胎上设置有防滑防风式花纹，其中，以轮胎花纹与地面间的摩擦力作为轮胎抓地性能的判定标准，根据轮胎抓地性能的要求设置花纹深度和角度；
所述飞行机构包括四个旋翼，四个旋翼分别对应设置在各电机上，各电机分别通过电机驱动器连接到控制***，控制***通过各电机分别控制各旋翼的转动。
5.根据权利要求1所述的变电站两栖巡检装置，其特征在于，控制***包括内环控制器和外环控制器，所述内环控制器为姿态PID控制器，所述外环控制器为位置PID控制器；
飞行机构包括电机调速器、电机和无人机旋翼；无人机旋翼设置在电机上，通过电机带动其转动；
位置PID控制器的一个输入端输入无人机位置控制指令，控制无人机飞行至相应位置；位置PID控制器的输出作为姿态PID控制器的一个输入，姿态PID控制器的输出作为电机调速器的一个输入，发送调速控制指令到电机调速器；
电机调速器输出的调速指令发送至电机，控制电机以相应速度进行转动；电机的转速信息反馈到电机调速器，作为电机调速器的另一个输入；
无人机的姿态信息反馈姿态PID控制器，作为姿态PID控制器的另外一个输入；无人机的位置信息反馈给位置PID控制器，作为位置PID控制器的另外一个输入。
6.根据权利要求1所述的变电站两栖巡检装置，其特征在于，还包激光雷达传感器、角度传感器和惯性测量单元；
所述激光雷达传感器连接控制***，用于检测无人机相对其他物体的距离；
所述角度传感器连接控制***，用于检测无人机的偏航角，使得控制***基于角度传感器检测的偏航角控制无人机实现以相应偏航角进行飞行或行走；
所述惯性测量单元连接控制***，用于测量无人机的角速度和加速度信息，使得控制***基于惯性测量单元测量的信息对无人机的飞行或行走姿态进行矫正。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的变电站两栖巡检装置实现的变电站两栖巡检方法，其特征在于，包括：
根据变电站的分布和实际环境确定无人机的巡检区域，为无人机分配巡检对象和巡检内容；
根据无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，为无人机在巡检区域规划巡检路径，其中巡检路径包括飞行路径和行走路径；
无人机的控制***基于规划的飞行路径，通过飞行机构控制无人机在巡检区域按照规划的飞行路径进行飞行巡检；
无人机的控制***基于规划的行走路径，控制无人机在巡检区域按照规划的行走路径进行行走巡检；
在针对于巡检路径上的各巡检对象，当巡检任务为拍摄巡检对象图像和/或视频信息时，控制无人机通过飞信路径或行走路径移动到巡检对象一定距离处，然后通过无人机的摄像机针对巡检对象拍摄图像和/或视频信息，获取到巡检数据。
8.根据权利要求7所述的变电站两栖巡检方法，其特征在于，无人机的控制***在控制无人机按照规划的巡检路径飞行或行走时，具体过程如下：
控制***接收事先生成的无人机巡检路径；
控制***将巡检路径转换成无人机执行的移动命令，包括飞行命令和行走命令；
根据无人机当前移动方向，以无人机当前位置为中心，将四周方向用栅格的方式细化；
获取到无人机各个细化方向的障碍物情况；
排除有障碍物的方向，并且结合规划的巡检路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的巡检路径中；
为无人机在巡检区域所规划的巡检路径为最佳巡检路径，该最佳巡检路径满足：无人机基于该最佳路径从起点到达目标点、在该最佳巡检路径中无障碍物以及在能够完成巡检区域巡检任务的前提下巡检路径最短且耗时最小。
9.根据权利要求8所述的变电站两栖巡检方法，其特征在于，当控制***接收的事先生成的无人机巡检路径为行走路径时：
在无人机行进过程中，当无人机当前行进方向上遇到障碍物时，调整无人机的行进方向，即结合规划的行走路径，选择偏移角度最小的前进方向回到原规划的行走路径中；当遇到难以跨越的障碍物或斜坡时，控制***将无人机切换为飞行模式，直到跨越障碍物或斜坡；
所述难以跨越的障碍物指的是：障碍物的宽度使得无人机偏航的角度达到阈值时仍然无法绕过障碍物的情况。
10.根据权利要求7所述的变电站两栖巡检方法，其特征在于，根据变电站的分布和实际环境，通过地面管理***确定出无人机的巡检区域，以及为无人机分配巡检对象和巡检内容，并且根据无人机在各巡检区域的巡检对象和巡检内容，通过地面管理***为无人机在巡检区域规划巡检路径；
无人机控制***实时的将巡检数据发送给地面管理***，地面管理***对巡检数据进行分析，确定变电站相应巡检对象的情况；
无人机控制***无人机的位置信息、飞行参数和行走参数反馈给地面管理***，使得地面管理***远程监控无人机；
所述变电站两栖巡检方法还包括：
通过地面管理***发送飞行控制指令或行走控制指令给无人机控制***，控制***在接收到地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令，优先安排无人机以地面管理***发送的飞行控制指令或行走控制指令进行飞行或行走；
通过地面管理***发送切换模式至无人机控制***，无人机控制***按照接收到的切换模式切换无人机的当前移动模式；切换模式包括将飞行模式切换为行走模式以及将行走模式切换为飞行模式；
无人机控制***向地面管理***实时的反馈障碍物信息，在检测到行进的方向上有障碍物时，通过地面管理***发送对应行走控制指令或飞行控制指令给无人机控制***，以调整无人机的移动路径。
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