CN118034354B - 一种基于无人机的电力巡检控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于无人机的电力巡检控制方法及***，方法包含：根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。***包含：无人机控制模块、图像处理及分析模块以及巡检电子报告生成模块。本发明对于电力设备的维护和管理具有重要意义。

Description

一种基于无人机的电力巡检控制方法及***

技术领域

本发明涉及电力设施远程监控技术领域，特别涉及一种基于无人机的电力巡检控制方法及***。

背景技术

电力设施是指用于发电、传输和分配电力的各种设备和设施，包括发电厂、输电线路、变电站及配电网等。它们是能源供应和电力***运行的基础，对于保障现代社会的正常运转至关重要。重要性主要体现在以下方面：能源供应：电力设施是提供电能的重要基础设施，为各个行业、家庭和公共机构提供电力供应，支持经济和社会发展。经济发展：电力设施的建设和运营促进了经济的增长，为工业生产、商业运营和服务行业提供了可靠的电力供应，推动了经济活动的发展。生活便利：电力设施的普及使得人们的生活更加便利，支持了家庭、商业和社会设施的正常运行，提供了照明、供暖及通信等基本服务。

同时，新技术的应用将推动电力设施的智能化和自动化发展，例如人工智能、物联网和大数据分析等，提高设备运维效率和***运行的可靠性。随着分布式能源***的兴起，电力设施将更加注重灵活性和可持续性，包括小型的太阳能电池板和风力发电机等，以实现更加可靠和可持续的能源供应。随着能源存储技术的进步，电力设施将能够更好地应对能源波动和峰谷差异，提供稳定的电力供应。

随着电力设施的不断增多和分散化，传统的人工巡检显得越来越困难和低效；巡检人员现场手工纸质记录线路缺陷，然后再人工进行统计，该工作方式存在以下明显缺点：1、对现场巡检人员缺乏科学的监督和考查手段。巡检人员是否到了每基杆塔以及是否对应检设备进行了认真查看，管理人员无法考查，因此存在巡检人员责任心不高造成输电线路上杆塔等设备的漏检情况，故很难确保巡检质量。2、人员素质是影响巡检质量的重要因素。巡检人员各自知识、经验的积累参差不齐，每个人对应检设备、应检项目的理解各不相同，因此检查质量和现场检查记录也就可能大相径庭。3、巡检资料以纸质方式保存，存在统计和查询困收难。每次巡检后都会产生大量的巡检记录，要对这些记录的数据进行收集、汇总、分析和统计，工作量相当大，并且纸质资料存在长期保存比较困难和容易遗失的缺点。4、运行管理人员仅靠检查巡检记录，很难对巡检人员的工作质量和数量做出准确、定性的评价。5、输配电杆塔资料手工管理，差错缺漏时常发生。手工查询资料不方便，统计报表费工费时。由于传统输电线路巡检方式存在人为因素多、管理成本高、无法监督巡检人员工作状态等缺点，因此为了提高输电线路巡检工作的科学管理水平，有效督巡检人员的工作，杜绝巡视不到位情况的发生，并对巡检数据进行集中数字化统一管理和统计分析，实现巡检工作的电子化、信息化和智能化，开发一种高效、实时的智能化巡检***具有重要现实意义。

现有技术一，申请号：CN202310454975.0公开了一种具有破冰结构的电力巡检设备，包括电力巡检车，电力巡检车的底部与车轮的轴心处铰接，电力巡检车的内部与纵向电机的顶侧固定连接，纵向电机的输出端与螺纹杆的一端固定连接，螺纹杆的螺纹处与纵向螺纹套的螺纹处螺纹连接，虽然可以通过纵向电机将两组破冰板的位置升高和降低，使破冰板的底部一直可以贴合地面，避免了由于地面不平整导致破冰不完全，使电力巡检车依然行驶在冰面上，导致电力巡检车发生打滑或者导致避障传感器发生故障，导致避障功能失去作用；但是其功能较为单一，仅涉及破冰功能，不能对电力设备进行全方位检测，导致巡检效果较差。

现有技术二，申请号：CN202310883577.0公开了一种高效运行的电力巡检***，包括调度平台、巡检无人机、检修分派单元和评分模块，调度平台通过5G远程控制巡检无人机巡检电力设备，调度平台通过人员管理运行检修分派单元。该高效运行的电力巡检***，调度平台远程控制巡检无人机对电力线路和设备实现规律性的日常巡检，同时在监测出指定区域存在故障、隐患或异常时，虽然通过将难度等级划分模块与评分模块相结合，保证不同难度等级的任务分配给不同评分的检修人员，并且评分模块通过内外两个反馈模块的变化来实现数据更新，可以对检修人员的评分进行调整，可对实际的电力巡检任务提高检修效率，使电力巡检***高效运行；但是缺乏发现问题及异常情况的能力，导致分析结果较片面。

现有技术三，申请号：CN202310785901.5公开了一种电力巡检机器人路径规划方法及***，包括：获取电力巡检机器人待巡检的电力线路路径轨迹；根据所获取的电力线路路径轨迹和预设的路径规划模型，进行电力巡检机器人的路径规划；其中，预设的路径规划模型采用改进的麻雀搜索算法，虽然采用帐篷映射进行麻雀搜索算法的全局扰动，计算搜索因子，实现电力巡检机器人巡检电力线路的路径优化；但是机器人行动范围受限，尤其是路况复杂，山区等地方，机器人不能高效的巡检。

目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在电力巡检的智能化水平较低，不能高效且准确的实现巡检，导致巡检结果误差较大的问题，因而，本发明提供一种基于无人机的电力巡检控制方法及***，主要包括无人机、图像处理及运算、数据存储与传输等技术；通过将无人机搭载高清摄像头、热成像仪、激光雷达等多种设备，实现对电力设施的快速巡检、异常检测和定位等功能；通过图像处理技术对采集的图像数据进行分析，用于发现设备的缺陷、损坏及腐蚀等情况，预测设备的寿命和维修费用，并及时生成巡检报告，提高设备的可靠性和安全性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于无人机的电力巡检控制方法，包含以下步骤：

根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀分析状况；

根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告。

可选的，设备包含高清摄像头、热成像仪及激光雷达。

可选的，电力巡检区域制定飞行轨迹的过程，包含以下步骤：

获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，组成训练轨迹数据集；

将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实。

可选的，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集。

可选的，飞行轨迹的生成过程，包含以下步骤：

将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。

可选的，巡检电子报告的生成过程，包含以下步骤：

接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；

根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数；基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。

可选的，同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。

本发明提供的一种基于无人机的电力巡检控制***，包含：

无人机控制模块，负责根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

图像处理及分析模块，负责地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀分析状况；

巡检电子报告生成模块，负责根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。

可选的，无人机控制模块，包含：

位置信息获取子模块，负责获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；

飞行轨迹生成子模块，负责将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

巡检时间最小化子模块，负责联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实；

第一背景场形成子模块，负责将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

第二背景场形成子模块，负责通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

绕飞判断子模块，负责将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。

可选的，巡检电子报告生成模块，包含：

报告生成请求子模块，负责接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；

参数定义子模块，负责根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

界定定义子模块，负责基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。

本发明首先根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；其次地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；最后根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。上述方案采用无人机进行电力设备巡检的意义主要体现在以下几个方面：提高效率和准确性：使用无人机进行巡检可以实现对电力设备的快速、高效的全面检查。无人机可以在较短时间内覆盖大面积的巡检区域，减少了人力资源的需求和巡检时间。同时，无人机搭载的多种设备可以采集高清图像和位置信息，通过图像处理和分析算法，能够准确识别出电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等问题，提高了巡检的准确性。提升安全性：传统的电力设备巡检需要人员进入高压、危险的工作环境，存在安全风险。而无人机巡检可以避免人员直接接触高压设备，减少了人身安全风险。同时，无人机可以在复杂的地形条件下飞行，对于一些难以到达的地方，如高空、陡峭山区等，无人机可以更好地进行巡检，提升了巡检的安全性。节约成本：无人机巡检相对于传统的人工巡检，可以节约人力资源和时间成本。此外，通过无人机进行巡检可以及早发现电力设备的问题，提前采取维修措施，避免设备故障的扩大和延误，从而降低维修费用和维修时间，节约了维护成本。实时监测和报告生成：通过无人机巡检，可以实时获取电力设备的图像和位置信息，并经过地面站的图像处理和分析，及时得到电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等分析状况。基于这些分析结果，生成巡检电子报告，提供电力设备的使用寿命、维修费用和维修措施等信息，为维修人员提供指导和决策依据。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1中基于无人机的电力巡检控制方法流程图；

图2为本发明实施例2中电力巡检区域制定飞行轨迹的过程图；

图3为本发明实施例3中飞行轨迹的生成过程图；

图4为本发明实施例4中无线传输图像及位置信息的过程图；

图5为本发明实施例5中对图像进行处理及分析的过程图；

图6为本发明实施例6中对图像中的电力设备进行物体检测及分割的过程图；

图7为本发明实施例7中提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的过程图；

图8为本发明实施例8中巡检电子报告的生成过程图；

图9为本发明实施例9中基于无人机的电力巡检控制***框图；

图10为本发明实施例10中无人机控制模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包含多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：如图1所示，本发明实施例提供了一种基于无人机的电力巡检控制方法，包含以下步骤：

S100：根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

S200：地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；

S300：根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；其次地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；最后根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。上述方案采用无人机进行电力设备巡检的意义主要体现在以下几个方面：提高效率和准确性：使用无人机进行巡检可以实现对电力设备的快速、高效的全面检查。无人机可以在较短时间内覆盖大面积的巡检区域，减少了人力资源的需求和巡检时间。同时，无人机搭载的多种设备可以采集高清图像和位置信息，通过图像处理和分析算法，能够准确识别出电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等问题，提高了巡检的准确性。提升安全性：传统的电力设备巡检需要人员进入高压、危险的工作环境，存在安全风险。而无人机巡检可以避免人员直接接触高压设备，减少了人身安全风险。同时，无人机可以在复杂的地形条件下飞行，对于一些难以到达的地方，如高空、陡峭山区等，无人机可以更好地进行巡检，提升了巡检的安全性。节约成本：无人机巡检相对于传统的人工巡检，可以节约人力资源和时间成本。此外，通过无人机进行巡检可以及早发现电力设备的问题，提前采取维修措施，避免设备故障的扩大和延误，从而降低维修费用和维修时间，节约了维护成本。实时监测和报告生成：通过无人机巡检，可以实时获取电力设备的图像和位置信息，并经过地面站的图像处理和分析，及时得到电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等分析状况。基于这些分析结果，生成巡检电子报告，提供电力设备的使用寿命、维修费用和维修措施等信息，为维修人员提供指导和决策依据。

综上所述，本实施例采用无人机进行电力设备巡检可以提高巡检效率和准确性，提升巡检的安全性，节约成本，并能够实现实时监测和报告生成，对于电力设备的维护和管理具有重要意义。

本实施例基于无人机的电力巡检***可以解决传统电力巡检方式存在的许多问题，提高了巡检效率、准确性和安全性，为电力设备的维护和管理提供了更好的手段。包括：人工巡检效率低下：传统的电力巡检需要人员到达现场进行巡视，耗费时间和人力成本较高。而无人机巡检可以通过飞行器快速覆盖大面积区域，高效地完成巡检任务，减少了人力和时间成本。巡检准确性难以保证：传统的电力巡检方式可能会因为人员疏忽或者主观因素导致漏检及误判等问题。而无人机巡检则可以通过高分辨率图像、视频和红外热成像技术等传感器对电力设备进行全方位的扫描，准确地捕捉异常情况，提高了巡检的准确性。安全风险较大：传统的电力巡检方式需要人员进入高压电力设备周围的危险区域进行巡视，存在着一定的安全风险。而无人机巡检则可以通过遥控飞行器对电力设备进行巡视，保证了操作人员的安全。难以满足实时监测要求：传统的电力巡检方式需要将采集到的数据收集后再进行处理，并不能满足实时监测要求。而无人机巡检则可以通过飞行器上传数据到云端进行实时处理和分析，使得电力设备状态能够及时反馈给管理者，提高了监测效果。

本实施例基于无人机的电力巡检***则可以提高巡检效率和准确性，并降低巡检成本和风险。无人机作为一种新型的移动平台，具有良好的机动性和观测能力，可以快速地到达需要巡检的场所，而且可以较为全面地采集数据和图像信息。同时，无人机还可以避免施工区域垂直方向上的安全问题，有效保护工作人员的安全。基于无人机的电力巡检***主要包括无人机、图像处理及运算、数据存储与传输等技术；通过将无人机搭载高清摄像头、热成像仪、激光雷达等多种设备，实现对电力设施的快速巡检、异常检测和定位等功能。通过图像处理技术对采集的图像数据进行分析，用于发现设备的缺陷、损坏、腐蚀等情况，预测设备的寿命和维修费用，并及时生成巡检报告，提高设备的可靠性和安全性。

实施例2：如图2所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的电力巡检区域制定飞行轨迹的过程，包含以下步骤：

S101：获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；

S102：将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

S103：联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；其次将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，得到飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；最后联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实。上述方案优化巡检路径：通过获取电力设备分布图和位置坐标，可以将电力设备分为多个飞行轨迹节点，并将其作为训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型；生成的飞行轨迹可以根据电力设备的位置信息进行优化，使得无人机在巡检过程中能够经过每个电力设备，覆盖整个巡检区域，最大程度地减少漏检和重复检测的情况，从而优化巡检路径，提高巡检效率。自动化巡检：通过飞行轨迹生成模型生成的轨迹，无人机可以按照指定的飞行路径进行巡检，无需人工干预；可以实现自动化巡检，减少人力资源的需求，节约时间和成本。最小化巡检时间：通过联合无人机无线发射的功率和飞行轨迹，以及最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间，可以优化无人机的飞行路径和速度，从而在保证巡检全面性的前提下，最小化巡检时间；可以提高巡检的效率，减少巡检时间的消耗。根据位置坐标设定飞机轨迹节点的意义在于：确保覆盖性：根据电力设备的位置坐标设定飞机轨迹节点可以确保无人机在巡检过程中能够经过每个电力设备，覆盖整个巡检区域，避免漏检。优化路径：通过将电力设备分成多个节点，可以根据位置信息优化无人机的飞行路径，最大程度地减少重复检测和漏检的情况，提高巡检效率。管理和分析：位置坐标作为关键信息，可以帮助对电力设备的分布和巡检情况进行管理和分析，例如生成巡检报告、统计设备状态等，为后续的维护和管理提供参考依据。

综上所述，本实施例根据位置坐标设定飞机轨迹节点可以优化巡检路径，实现自动化巡检，最小化巡检时间，并为电力设备的管理和分析提供基础数据。

实施例3：如图3所示，在实施例2的基础上，本发明实施例提供的飞行轨迹的生成过程，包含以下步骤：

S1021：将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

S1022：通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

S1023：将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；其次通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；最后将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。上述方案确定航行方向：通过将飞行轨迹背景场和地理环境背景场进行合并，形成网格矩阵，并基于网格矩阵对无人机航行方向的显著性进行判断；可以帮助无人机确定最佳的航行方向，避免与地理环境中的障碍物相碰撞，确保巡检的安全性。优化航行路径：通过将飞行轨迹背景场和地理环境背景场结合起来，可以在巡检区域的地理环境数据基础上，对飞行路径进行优化；通过网格矩阵的分析，可以确定哪些地理环境需要绕飞，从而避免无人机与地理环境中的障碍物发生碰撞，提高巡检的效率和准确性。提高安全性和避障能力：通过结合地理环境数据和飞行轨迹背景场，可以帮助无人机在巡检过程中识别和避免潜在的碰撞风险；通过判断航行方向的显著性，无人机可以根据地理环境中的障碍物进行调整和避让，提高巡检的安全性和避障能力。提高巡检效率：通过优化航行路径和避免无效的绕飞，可以提高无人机的航行效率；无人机可以更加快速地巡检目标区域，减少巡检时间和成本，提高巡检效率。

综上所述，本实施例通过地理环境数据和飞行轨迹背景场的方案可以帮助无人机确定最佳航行方向，优化航行路径，提高安全性和避障能力，以及提高巡检效率；对于电力巡检的安全性、准确性和效率性具有重要意义。

实施例4：如图4所示，在实施例1的基础上，本发明实施例通过的无线传输图像及位置信息的过程，包含以下步骤：

S104：无人机的控制器预设无线传输功率增强程序，无线传输功率增强程序的触发条件为当前无人机的飞行轨迹节点的无线传输功率超出当前无人机至地面站的最大传输距离；

S105：无人机实时测定飞行轨迹节点至地面站的无线传输距离；当根据飞行轨迹飞行时，控制器预判下一飞行轨迹节点要超出最大传输距离时，在飞离当前飞行轨迹节点时，启动触发条件；

S106：根据触发条件，控制器启动无线传输功率增强程序，无人机采集的图像及位置信息以无线传输功率增强程序的新的无线传输功率进行传输。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先无人机的控制器预设无线传输功率增强程序，无线传输功率增强程序的触发条件为当前无人机的飞行轨迹节点的无线传输功率超出当前无人机至地面站的最大传输距离；其次无人机实时测定飞行轨迹节点至地面站的无线传输距离；当根据飞行轨迹飞行时，控制器预判下一飞行轨迹节点要超出最大传输距离时，在飞离当前飞行轨迹节点时，启动触发条件；最后根据触发条件，控制器启动无线传输功率增强程序，无人机采集的图像及位置信息以无线传输功率增强程序的新的无线传输功率进行传输。上述方案的意义主要体现在以下几个方面：保证数据传输可靠性：通过预设无线传输功率增强程序，当无人机的飞行轨迹节点的无线传输功率超出当前无人机至地面站的最大传输距离时，控制器启动无线传输功率增强程序；可以在无线传输范围达到极限时，仍然保证数据的传输可靠性；通过增强无线传输功率，可以扩大传输距离，避免数据传输中断或信号质量下降。提高通信稳定性：实时测定飞行轨迹节点至地面站的无线传输距离，并根据飞行轨迹预判下一飞行轨迹节点是否会超出最大传输距离；当预判到下一节点可能超出传输距离时，启动触发条件，控制器启动无线传输功率增强程序；可以及时调整传输功率，保持通信稳定性，避免因信号弱或中断导致的数据传输问题。提高数据传输效率：无线传输功率增强程序的意义在于通过增强无线传输功率，可以提高数据传输的效率；传输功率增强后，信号强度增加，可以提高数据传输速率和稳定性，减少传输延迟，从而加快数据传输速度，提高无人机采集的图像和位置信息的实时性。确保数据完整性：通过增强无线传输功率，可以减少数据传输中数据包丢失或损坏的情况，确保数据的完整性；可以避免数据传输过程中发生错误，保证传输的图像和位置信息准确无误。

综上所述，本实施例预设无线传输功率增强程序可以保证数据传输的可靠性、稳定性和效率性；通过增强无线传输功率，可以扩大传输距离，提高通信稳定性，加快数据传输速度，并确保数据的完整性和准确性；对于无人机巡检的数据传输具有重要意义。

实施例5：如图5所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的对图像进行处理及分析的过程，包含以下步骤：

S201：对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度等操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；

S202：在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征等；

S203：利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况，并给出相应的判断结果。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度等操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；其次在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征等；最后利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况，并给出相应的判断结果。上述方案实现了自动化分析：通过对接收到的图像进行预处理、物体检测与分割以及特征提取，可以实现对电力设备的自动化分析；可以减少人工干预和主观判断的影响，提高分析的客观性和一致性。高效性和准确性：通过采用图像处理和机器学习技术，可以实现对大量图像数据的高效处理和分析；分类器利用提取的目标特征进行缺陷分析和分类，可以快速准确地判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况；可以大大提高分析的效率和准确性，节省人力和时间成本。统一标准和一致性：通过建立分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，可以实现对电力设备状况的统一标准和一致性；分类器可以基于训练数据学习电力设备的正常状态和各种缺陷类型，从而可以将新的图像数据与这些标准进行比较，判断电力设备的具体状况；可以避免人为因素的介入，确保判断结果的客观性和一致性。提供决策依据：分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类的意义在于可以提供决策依据。基于分类器的结果，可以对电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况进行准确的诊断；为制定维修计划、优化资源调配和提高电力设备的可靠性提供了重要的参考和指导。

综上所述，本实施例通过对图像进行预处理、物体检测与分割，以及特征提取和分类器的缺陷分析及分类，可以实现对电力设备的自动化分析和判断；可以提高分析的效率和准确性，确保分析结果的客观性和一致性，并为决策提供依据，从而提高电力设备的维护和管理水平。

对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度等操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框。

实施例6：如图6所示，在实施例5的基础上，本发明实施例提供的对图像中的电力设备进行物体检测及分割的过程，包含以下步骤：

S2011：获取包含电力设备正样本的待检测的图像，使用目标检测算法对图像中的电力设备进行定位和识别，自动识别图像中的电力设备，并给出位置和边界框；

S2012：以边界框为分割界限，根据目标检测得到的位置和边界框，将电力设备从背景中分割出来，形成分割结果；

S2013：采用不包含电力设备的图像的负样本对物体检测和分割的结果进行评估。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先获取包含电力设备正样本的待检测的图像，使用目标检测算法对图像中的电力设备进行定位和识别，自动识别图像中的电力设备，并给出位置和边界框；其次以边界框为分割界限，根据目标检测得到的位置和边界框，将电力设备从背景中分割出来，形成分割结果；最后采用不包含电力设备的图像的负样本对物体检测和分割的结果进行评估。上述方案自动化检测和分割：通过使用目标检测算法，可以自动识别图像中的电力设备，并给出位置和边界框；可以减少人工干预和主观判断的影响，实现电力设备的自动化检测和定位；同时，通过物体分割算法，可以将电力设备从背景中分割出来，形成精确的分割结果。减少人工劳动和成本：自动化检测和分割可以减少人工劳动和成本；相比使用人工方法进行电力设备的检测和分割，自动化方法可以快速、准确地处理大量图像数据，节省人力和时间成本。提高检测和分割的准确性：通过使用目标检测算法，可以在图像中准确地定位和识别电力设备，并给出位置和边界框；同时，采用物体分割算法，可以将电力设备从背景中分割出来，形成精确的分割结果；可以提高检测和分割结果的准确性，减少误检和漏检的情况。结果评估和优化：对物体检测和分割的结果进行评估，可以使用不包含电力设备的图像的负样本来验证算法的性能。通过评估结果，可以分析算法的准确率、召回率、IoU等指标，进一步优化和改进检测和分割算法的性能。

综上所述，本实施例通过自动化检测和分割电力设备，可以减少人工劳动和成本，提高检测和分割的准确性，同时通过结果评估和优化，不断改进算法的性能。这对于电力设备的检测、定位和分析具有重要的意义，可以提高电力设备管理和维护的效率和准确性。

实施例7：如图7所示，在实施例5的基础上，本发明实施例提供的提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的过程，包含以下步骤：

S2021：对分割出电力设备的区域中的特征进行目标特征的识别，将分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像进行目标特征提取，得到多个特征向量；其中，特征向量对应分割后的待检测的电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征等信息；

S2022：计算同一电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征下的分割后的待识 别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像的特征向量的相似度，得到纹理特征的 第一相似度，形状特征的第二相似度，颜色特征的第三相似度；其中，相似度 的计算表达式为：

其中，分别对应纹理特征、形状特征及颜色特征的特征向量，表示 纹理特征向量的第k个元素，表示形状特征向量的第k个元素，表示颜色特征向 量的第k个元素，表示函数取最小，表示特征向量中的元素个数，具体地，对于 纹理特征、形状特征和颜色特征，特征向量中的每个元素对应着相应特征的某个特定量化 量或统计量；例如，对于纹理特征，每个元素可能表示某种纹理统计指标（如对比度、能量 等）的值；对于形状特征，每个元素可能表示某种几何特征（如面积、周长等）的值；对于颜色 特征，每个元素可能表示某种颜色属性（如颜色直方图的某个颜色通道的值）的值；

S2023：根据计算得到的第一相似度、第二相似度及第三相似度，得到电力设备图像在纹理特征、形状特征及颜色特征的差异，从而得到与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的变化。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先对分割出电力设备的区域中的特征进行目标特征的识别，将分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像进行目标特征提取，得到多个特征向量；其中，特征向量对应分割后的待检测的电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征等信息；其次计算同一电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征下的分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像的特征向量的相似度，得到纹理特征的第一相似度，形状特征的第二相似度，颜色特征的第三相似度；最后根据计算得到的第一相似度、第二相似度及第三相似度，得到电力设备图像在纹理特征、形状特征及颜色特征的差异，从而得到与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的变化。上述方案特征提取和相似度计算：通过对分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像提取纹理特征、形状特征和颜色特征等目标特征，并计算它们之间的相似度，可以量化两者之间的特征差异；可以帮助识别和分析电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等问题，从而提供有关电力设备状况的定量化信息。差异分析和特征变化：通过计算得到的相似度，可以得到电力设备图像在纹理特征、形状特征和颜色特征方面的差异；这些差异可以反映电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等问题的特征变化；通过分析这些特征变化，可以帮助判断电力设备的健康状况、预测潜在的问题，并为维护和修复工作提供指导和依据。自动化识别和分析：通过自动化的特征提取和相似度计算，可以实现对电力设备图像中的目标特征的自动化识别和分析；可以减少人工干预和主观判断的影响，提高分析的客观性和一致性。同时，自动化识别和分析可以快速处理大量图像数据，提高分析效率。提供决策依据：通过分析电力设备图像在纹理特征、形状特征和颜色特征方面的差异，可以提供决策依据；这些特征的变化可以帮助判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等问题的严重程度和类型；基于这些信息，可以制定相应的维护计划、优化资源调配，以及采取相应的修复措施，从而提高电力设备的可靠性和安全性。

综上所述，本实施例通过特征提取和相似度计算，可以量化电力设备图像中的目标特征的差异，提供与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的变化。这对于电力设备的识别、分析和决策具有重要的意义，可以提高电力设备的维护和管理水平，降低潜在风险。

实施例8：如图8所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的巡检电子报告的生成过程，包含以下步骤：

S301：接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；

S302：根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

S303：基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例首先接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；其次根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；最后基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。上述方案自动化报告生成：通过接收地面站分析状况的结果，并根据电子报告请求中的位置信息和电子报告模板，自动生成巡检电子报告；可以减少人工编写报告的工作量和时间，提高报告生成的效率和准确性。标准化报告内容：通过确认巡检电子报告中包含的项目和参数，可以确保报告的内容与要求和标准一致；可以提供一致性的报告内容，方便后续的分析、比较和决策。信息集中和可视化：通过生成巡检电子报告的根节点和子节点，可以将分散的分析状况结果集中在报告中展示；这样可以方便用户查看和阅读，同时也提供了可视化的方式呈现分析结果，使得信息更加直观和易于理解。提供决策依据：巡检电子报告包含了电力设备的分析状况结果和参数信息。基于这些信息，可以为后续的维护和管理决策提供依据；例如，根据报告中的异常结果，可以制定相应的维修计划和预防性维护措施，以提高电力设备的可靠性和安全性。数据可追溯和存档：通过生成巡检电子报告，可以将分析状况的结果和电力设备的参数信息记录下来，并与具体的位置信息关联；可以方便日后的查询、回溯和存档，为电力设备的长期维护和管理提供支持。

综上所述，本实施例通过自动化报告生成、标准化报告内容和信息可视化，巡检电子报告的生成过程具有提高效率、提供决策依据和方便数据管理的意义。这有助于改进电力设备的维护和管理流程，提高电力设备的可靠性和安全性。

实施例9：如图9所示，在实施例1-实施例8的基础上，本发明实施例提供的基于无人机的电力巡检控制***，包含：

无人机控制模块，负责根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

图像处理及分析模块，负责地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；

巡检电子报告生成模块，负责根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的无人机控制模块根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；图像处理及分析模块地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等分析状况；巡检电子报告生成模块根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。上述方案采用无人机进行电力设备巡检的意义主要体现在以下几个方面：提高效率和准确性：使用无人机进行巡检可以实现对电力设备的快速、高效的全面检查。无人机可以在较短时间内覆盖大面积的巡检区域，减少了人力资源的需求和巡检时间。同时，无人机搭载的多种设备可以采集高清图像和位置信息，通过图像处理和分析算法，能够准确识别出电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等问题，提高了巡检的准确性。提升安全性：传统的电力设备巡检需要人员进入高压、危险的工作环境，存在安全风险。而无人机巡检可以避免人员直接接触高压设备，减少了人身安全风险。同时，无人机可以在复杂的地形条件下飞行，对于一些难以到达的地方，如高空、陡峭山区等，无人机可以更好地进行巡检，提升了巡检的安全性。节约成本：无人机巡检相对于传统的人工巡检，可以节约人力资源和时间成本。此外，通过无人机进行巡检可以及早发现电力设备的问题，提前采取维修措施，避免设备故障的扩大和延误，从而降低维修费用和维修时间，节约了维护成本。实时监测和报告生成：通过无人机巡检，可以实时获取电力设备的图像和位置信息，并经过地面站的图像处理和分析，及时得到电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等分析状况。基于这些分析结果，生成巡检电子报告，提供电力设备的使用寿命、维修费用和维修措施等信息，为维修人员提供指导和决策依据。

综上所述，本实施例采用无人机进行电力设备巡检可以提高巡检效率和准确性，提升巡检的安全性，节约成本，并能够实现实时监测和报告生成，对于电力设备的维护和管理具有重要意义。

实施例10：如图10所示，在实施例9的基础上，本发明实施例提供的无人机控制模块，包含：

位置信息获取子模块，负责获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；

飞行轨迹生成子模块，负责将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

巡检时间最小化子模块，负责联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实；

第一背景场形成子模块，负责将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

第二背景场形成子模块，负责通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

绕飞判断子模块，负责将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的位置信息获取子模块获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；飞行轨迹生成子模块将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；巡检时间最小化子模块联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实；第一背景场形成子模块将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；第二背景场形成子模块通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；绕飞判断子模块将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞。

上述方案优化巡检路径：通过获取电力设备分布图和位置坐标，可以将电力设备分为多个飞行轨迹节点，并将其作为训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型；生成的飞行轨迹可以根据电力设备的位置信息进行优化，使得无人机在巡检过程中能够经过每个电力设备，覆盖整个巡检区域，最大程度地减少漏检和重复检测的情况，从而优化巡检路径，提高巡检效率。自动化巡检：通过飞行轨迹生成模型生成的轨迹，无人机可以按照指定的飞行路径进行巡检，无需人工干预；可以实现自动化巡检，减少人力资源的需求，节约时间和成本。最小化巡检时间：通过联合无人机无线发射的功率和飞行轨迹，以及最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间，可以优化无人机的飞行路径和速度，从而在保证巡检全面性的前提下，最小化巡检时间；可以提高巡检的效率，减少巡检时间的消耗。根据位置坐标设定飞机轨迹节点的意义在于：确保覆盖性：根据电力设备的位置坐标设定飞机轨迹节点可以确保无人机在巡检过程中能够经过每个电力设备，覆盖整个巡检区域，避免漏检。优化路径：通过将电力设备分成多个节点，可以根据位置信息优化无人机的飞行路径，最大程度地减少重复检测和漏检的情况，提高巡检效率。管理和分析：位置坐标作为关键信息，可以帮助对电力设备的分布和巡检情况进行管理和分析，例如生成巡检报告、统计设备状态等，为后续的维护和管理提供参考依据。

上述方案确定航行方向：通过将飞行轨迹背景场和地理环境背景场进行合并，形成网格矩阵，并基于网格矩阵对无人机航行方向的显著性进行判断；可以帮助无人机确定最佳的航行方向，避免与地理环境中的障碍物相碰撞，确保巡检的安全性。优化航行路径：通过将飞行轨迹背景场和地理环境背景场结合起来，可以在巡检区域的地理环境数据基础上，对飞行路径进行优化；通过网格矩阵的分析，可以确定哪些地理环境需要绕飞，从而避免无人机与地理环境中的障碍物发生碰撞，提高巡检的效率和准确性。提高安全性和避障能力：通过结合地理环境数据和飞行轨迹背景场，可以帮助无人机在巡检过程中识别和避免潜在的碰撞风险；通过判断航行方向的显著性，无人机可以根据地理环境中的障碍物进行调整和避让，提高巡检的安全性和避障能力。提高巡检效率：通过优化航行路径和避免无效的绕飞，可以提高无人机的航行效率；无人机可以更加快速地巡检目标区域，减少巡检时间和成本，提高巡检效率。

综上所述，本实施例根据位置坐标设定飞机轨迹节点可以优化巡检路径，实现自动化巡检，最小化巡检时间，并为电力设备的管理和分析提供基础数据。本实施例通过地理环境数据和飞行轨迹背景场的方案可以帮助无人机确定最佳航行方向，优化航行路径，提高安全性和避障能力，以及提高巡检效率；对于电力巡检的安全性、准确性和效率性具有重要意义。

实施例11：在实施例9的基础上，本发明实施例提供的图像处理及分析模块，包含：

图像预处理子模块，负责对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度等操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；

特征向量获取子模块，负责在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征等；

状况判断子模块，负责利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况，并给出相应的判断结果。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的图像预处理子模块对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度等操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；特征向量获取子模块在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征等；状况判断子模块利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况，并给出相应的判断结果。上述方案实现了自动化分析：通过对接收到的图像进行预处理、物体检测与分割以及特征提取，可以实现对电力设备的自动化分析；可以减少人工干预和主观判断的影响，提高分析的客观性和一致性。高效性和准确性：通过采用图像处理和机器学习技术，可以实现对大量图像数据的高效处理和分析；分类器利用提取的目标特征进行缺陷分析和分类，可以快速准确地判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况；可以大大提高分析的效率和准确性，节省人力和时间成本。统一标准和一致性：通过建立分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，可以实现对电力设备状况的统一标准和一致性；分类器可以基于训练数据学习电力设备的正常状态和各种缺陷类型，从而可以将新的图像数据与这些标准进行比较，判断电力设备的具体状况；可以避免人为因素的介入，确保判断结果的客观性和一致性。提供决策依据：分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类的意义在于可以提供决策依据。基于分类器的结果，可以对电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况进行准确的诊断；为制定维修计划、优化资源调配和提高电力设备的可靠性提供了重要的参考和指导。

综上所述，本实施例通过对图像进行预处理、物体检测与分割，以及特征提取和分类器的缺陷分析及分类，可以实现对电力设备的自动化分析和判断；可以提高分析的效率和准确性，确保分析结果的客观性和一致性，并为决策提供依据，从而提高电力设备的维护和管理水平。

实施例12：在实施例9的基础上，本发明实施例提供的巡检电子报告生成模块，包含：

报告生成请求子模块，负责接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；

参数定义子模块，负责根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

界定定义子模块，负责基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：本实施例的报告生成请求子模块接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；参数定义子模块根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；界定定义子模块基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。上述方案采用无人机进行电力设备巡检的意义主要体现在以下几个方面：提高效率和准确性：使用无人机进行巡检可以实现对电力设备的快速、高效的全面检查。无人机可以在较短时间内覆盖大面积的巡检区域，减少了人力资源的需求和巡检时间。同时，无人机搭载的多种设备可以采集高清图像和位置信息，通过图像处理和分析算法，能够准确识别出电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等问题，提高了巡检的准确性。提升安全性：传统的电力设备巡检需要人员进入高压、危险的工作环境，存在安全风险。而无人机巡检可以避免人员直接接触高压设备，减少了人身安全风险。同时，无人机可以在复杂的地形条件下飞行，对于一些难以到达的地方，如高空、陡峭山区等，无人机可以更好地进行巡检，提升了巡检的安全性。节约成本：无人机巡检相对于传统的人工巡检，可以节约人力资源和时间成本。此外，通过无人机进行巡检可以及早发现电力设备的问题，提前采取维修措施，避免设备故障的扩大和延误，从而降低维修费用和维修时间，节约了维护成本。实时监测和报告生成：通过无人机巡检，可以实时获取电力设备的图像和位置信息，并经过地面站的图像处理和分析，及时得到电力设备的缺陷、损坏和腐蚀等分析状况。基于这些分析结果，生成巡检电子报告，提供电力设备的使用寿命、维修费用和维修措施等信息，为维修人员提供指导和决策依据。

综上所述，本实施例采用无人机进行电力设备巡检可以提高巡检效率和准确性，提升巡检的安全性，节约成本，并能够实现实时监测和报告生成，对于电力设备的维护和管理具有重要意义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于无人机的电力巡检控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀分析状况；

根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；

电力巡检区域制定飞行轨迹的过程，包含以下步骤：

获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，组成训练轨迹数据集；

将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实；

飞行轨迹的生成过程，包含以下步骤：

将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞；

对图像进行处理及分析的过程，包含以下步骤：

对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；

在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征；

利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀等状况，并给出相应的判断结果；

提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的过程，包含以下步骤：

对分割出电力设备的区域中的特征进行目标特征的识别，将分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像进行目标特征提取，得到多个特征向量；其中，特征向量对应分割后的待检测的电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征信息；

计算同一电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征下的分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像的特征向量的相似度，得到纹理特征的第一相似度，形状特征的第二相似度，颜色特征的第三相似度；其中，相似度的计算表达式为：

其中，分别对应纹理特征、形状特征及颜色特征的特征向量，表示纹理特征向量的第k个元素，表示形状特征向量的第k个元素，表示颜色特征向量的第k个元素，表示函数取最小，表示特征向量中的元素个数，具体地，对于纹理特征、形状特征和颜色特征，特征向量中的每个元素对应着相应特征的某个特定量化量或统计量；对于纹理特征，每个元素可能表示某种纹理统计指标的值；对于形状特征，每个元素可能表示某种几何特征的值；对于颜色特征，每个元素可能表示某种颜色属性的值；

根据计算得到的第一相似度、第二相似度及第三相似度，得到电力设备图像在纹理特征、形状特征及颜色特征的差异，从而得到与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的变化。

2.如权利要求1所述的基于无人机的电力巡检控制方法，其特征在于，设备包含高清摄像头、热成像仪及激光雷达。

3.如权利要求1所述的基于无人机的电力巡检控制方法，其特征在于，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集。

4.如权利要求1所述的基于无人机的电力巡检控制方法，其特征在于，巡检电子报告的生成过程，包含以下步骤：

接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；

根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数；基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。

5.如权利要求4所述的基于无人机的电力巡检控制方法，其特征在于，同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息。

6.一种基于无人机的电力巡检控制***，其特征在于，包含：

无人机控制模块，负责根据电力巡检区域制定飞行轨迹，通过无人机搭载的多种类型的设备采集电力设备的图像及位置信息；图像及位置信息以无线的传输的形式传输至地面站的接收终端；

图像处理及分析模块，负责地面站接收到实时采集的图像及位置信息，对图像进行处理及分析，得到电力设备的缺陷、损坏及腐蚀分析状况；

巡检电子报告生成模块，负责根据地面站分析状况，以位置信息为区别特征，生成包含多个电力设备分析状况的巡检电子报告；同时根据巡检电子报告给出电力设备使用寿命、维修费用及维修措施，并通知维修人员电力设备的位置信息；

无人机控制模块，包含：

位置信息获取子模块，负责获取电力巡检区域的电力设备分布图，同时获取各个电力设备的位置坐标，位置坐标即为位置信息；按照位置信息的不同将多个电力设备划分为多个飞行轨迹节点，将包含位置信息的飞行轨迹节点组成训练轨迹数据集；

飞行轨迹生成子模块，负责将训练轨迹数据集输入至飞行轨迹生成模型，实时生成飞行轨迹，将飞行轨迹输入至无人机的控制器；

巡检时间最小化子模块，负责联合无人机无线发射的功率及飞行轨迹，最小化无人机完成规定电力巡检区域的时间；无人机按照飞行轨迹进行试飞，对时间进行核实；

第一背景场形成子模块，负责将多个飞行轨迹节点进行连续，得到相邻飞行轨迹点的飞行路线，将飞行路线划分成多个网格，构建得到包含多个网格的飞行轨迹背景场；

第二背景场形成子模块，负责通过激光雷达获取电力巡检区域的地理环境数据，对地理环境数据进行预处理，构建电力巡检区域的地理环境背景场，将地理环境背景场划分为多个网格；

绕飞判断子模块，负责将飞行轨迹背景场的网格和地理环境背景场的网格合并，形成网格矩阵，基于网格矩阵的网格对无人机航行方向显著性进行判断；确认当前的地理环境是否需要绕飞；

图像处理及分析模块，包含：

图像预处理子模块，负责对接收到的图像进行预处理，预处理包含图像去噪、增强对比度及调整亮度操作；对图像中的电力设备进行物体检测及分割，识别和定位电力设备的位置和边界框；

特征向量获取子模块，负责在分割出电力设备的区域中，提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，将图像信息转化为可量化和可分析的特征向量；目标特征包含纹理特征、形状特征及颜色特征；

状况判断子模块，负责利用分类器对提取的目标特征进行缺陷分析及分类，根据特征向量判断电力设备的缺陷、损坏及腐蚀状况，并给出相应的判断结果；

特征向量获取子模块中提取与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征，包含：

对分割出电力设备的区域中的特征进行目标特征的识别，将分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像进行目标特征提取，得到多个特征向量；其中，特征向量对应分割后的待检测的电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征信息；

计算同一电力设备图像纹理特征、形状特征及颜色特征下的分割后的待识别的电力设备图像和分割后的预设的电力设备图像的特征向量的相似度，得到纹理特征的第一相似度，形状特征的第二相似度，颜色特征的第三相似度；其中，相似度的计算表达式为：

其中，分别对应纹理特征、形状特征及颜色特征的特征向量，表示纹理特征向量的第k个元素，表示形状特征向量的第k个元素，表示颜色特征向量的第k个元素，表示函数取最小，表示特征向量中的元素个数，具体地，对于纹理特征、形状特征和颜色特征，特征向量中的每个元素对应着相应特征的某个特定量化量或统计量；对于纹理特征，每个元素可能表示某种纹理统计指标的值；对于形状特征，每个元素可能表示某种几何特征的值；对于颜色特征，每个元素可能表示某种颜色属性的值；

根据计算得到的第一相似度、第二相似度及第三相似度，得到电力设备图像在纹理特征、形状特征及颜色特征的差异，从而得到与缺陷、损坏及腐蚀相关的目标特征的变化。

7.如权利要求6所述的基于无人机的电力巡检控制***，其特征在于，巡检电子报告生成模块，包含：

报告生成请求子模块，负责接收到地面站分析状况的结果，地面站发出生成巡检电子报告的请求，巡检电子报告请求中包含电子报告标识及位置信息；获取与位置信息对应电力设备对应的电子报告模板，并确认巡检电子报告中包含的项目；

参数定义子模块，负责根据项目确认巡检电子报告的基本参数及全局参数，基本参数是指定义巡检电子报告基本内容的参数，全局参数是指在巡检电子报告中引用的电子设备的正常参数；

界定定义子模块，负责基于基本参数在巡检电子报告的界面生成巡检电子报告的根节点，根节点的标题为与位置信息对应的电力设备名称；响应于根节点下新增子节点指令，子节点为统一电力设备的分析状况的结果。