CN208027170U - 一种电力巡线无人机及*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电力巡线无人机，包括多旋翼无人机、搭载在所述多旋翼无人机上的微型计算机控制单元，分别与所述微型计算机控制单元连接的激光采集单元、图像采集单元、无线通信单元、定向定位单元、高度检测单元。通过多种传感器完成对输配电线路及运行环境三维图像等多种信息的精准采集。还涉及一种电力巡线无人机及***，包括上述的电力巡线无人机，还包括分别与所述电力巡线无人机通信连接的GPS卫星、GPS基站、地面监控中心，所述GPS卫星和所述GPS基站通信连接。通过该***可实现对投影中心三维点坐标的获取，以便对巡线环境进行建模。

Description

一种电力巡线无人机及***

技术领域

本实用新型涉及电力巡线领域，尤其涉及一种电力巡线无人机及***。

背景技术

近年来，随着中国经济建设的高速发展，用电需求高速增长，对电网建设的需求亦日益强烈。与此同时，面对已建成的漫长电力网络，如何有效地对其进行管理，以保证电网的正常运行，确保电力的安全输送，亦显得更加重要。一次停电事故的发生不但给电网经营企业的经济效益带来损失，而且对电力用户和整个社会都将造成严重的影响。

电力巡线作为保证电网正常运行必不可少的一步，目前采用人工测绘方式或者航空摄影测量方式，存在数据不直观、精度低、再利用程度不高、作业强度大、作业周期长以及地形复杂地区难以工作等缺点。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题提供一种电力巡线无人机及***，能够通过多种传感器完成对输配电线路及运行环境三维图像等多种信息的精准采集。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种电力巡线无人机，包括多旋翼无人机、搭载在所述多旋翼无人机上的微型计算机控制单元，分别与所述微型计算机控制单元连接的激光采集单元、图像采集单元、无线通信单元、定向定位单元、高度检测单元人工测绘方式。

本实用新型的有益效果是：通过控制多旋翼无人机在空中直接进行电力巡线监测，操作简单、安全，有效避免了人工检测方式存在数据不直观、精度低、再利用程度不高、作业强度大、作业周期长以及地形复杂地区难以工作等缺点，且通过激光采集单元、图像采集单元、无线通信单元、定向定位单元、高度检测单元等多种传感器完成对输配电线路及运行环境三维图像等多种信息的精准采集，保证了电力巡线的准确性，大大优化电力巡线的质量。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述定向定位单元包括姿态传感器和双GPS模块，所述姿态传感器和所述双GPS模块分别与微型计算机控制单元电性连接。

采用上述进一步方案的有益效果是通过采用姿态传感器和双GPS模块组成定向定位单元，能够精准检测无人机的位置信息和姿态信息，可有效调整无人机拍摄、扫描角度，优化电力巡线的质量。

进一步，所述姿态传感器为IMU或MEMS。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过采用IMU或MEMS作为姿态传感器，能够准确反映无人机的飞行姿态信息，且体积小，质量轻。

进一步，所述双GPS模块由两个UBLOX-M8N组成，且所述两个UBLOX-M8N分别与所述微型计算机控制单元连接。

采用上述进一步方案的有益效果是通过两个UBLOX-M8N组成双GPS模块，可接收GPS载波相位数据，经测向处理算法后，可得到高精度的方向信息。

进一步，所述高度检测单元为气压传感器和/或GPS定位模块。

采用上述进一步方案的有益效果是通过气压传感器和/或GPS定位模块作为高度检测单元，进一步优化在无人机在竖直方向上的定位准确性。

进一步，所述激光采集单元为激光扫描仪，所述激光扫描仪的型号为VLP-16。

采用上述进一步方案的有益效果是通过采用VLP-16作为激光扫描仪，不仅具有体积小、成本低、每秒可采集30万个三维点云数据、水平视场360°等特性，而且具有高度适应性，可用于各种环境的数据采集。

进一步，所述图像采集单元为数码相机。

采用上述进一步方案的有益效果是，通过数码相机进行图像采集，可对巡视过程进行拍摄，对关键检测设备进行拍照，以便后续调阅、分析诊断路线运行情况。同时可应用智能图像识别技术，自动发现设备破损、锈蚀等异常。

进一步，所述数码相机的型号为DJI Lightbridge 2。

采用上述进一步方案的有益效果是采用DJI Lightbridge 2，其具有超视距传输距离可达1.7公里、最高可传输1080p的全高清图像数据、低延时等特性，能够适应无人机在各种环境下的高清拍摄。

进一步，所述微型计算机控制单元为QS-GYE9。

采用上述进一步方案的有益效果是采用QS-GYE9作为微型计算机控制单元，具有多个USB接口、多个串口及四核高性能CPU，且体积小巧，能够较好地处理图像数据，非常适用于无人机的数据采集。

本实用新型解决上述技术问题提供的另一个技术方案如下：一种电力巡线无人机***，包括上述的电力巡线无人机，还包括分别与所述电力巡线无人机通信连接的GPS卫星、GPS基站、地面监控中心，所述GPS卫星和所述GPS基站通信连接。

据上述技术方案的有益效果是：通过电力巡线无人机分别与GPS卫星、GPS基站、地面监控中心通信，GPS基站可对GPS信号进行连续同步处理，通过利用载波相位测量差分技术，进而实现对投影中心三维点坐标的获取，以实现环境情况的建模。

附图说明

图1为本实用新型巡线无人机的结构示意图；

图2为本实用新型无人机巡线***的结构示意图；

图3为本实用新型高度检测单元的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、巡线无人机，2、GPS卫星，3、GPS基站，4、地面监控中心，11、微型计算机控制单元；12、激光采集单元；13、图像采集单元；14、无线通信单元；15、定向定位单元；16、高度检测单元；161、气压传感器；162、GPS定位模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电力巡线无人机，包括多旋翼无人机(图1中未示出)、搭载在多旋翼无人机上的微型计算机控制单元11，分别与微型计算机控制单元11连接的激光采集单元12、图像采集单元13、无线通信单元14、定向定位单元15、高度检测单元16人工测绘方式。

其中，激光采集单元12用于采集三维激光点云数据，测量地形同时记录回波强度及波形。

优选地，激光采集单元12可为型号为VLP-16的激光扫描仪。

图像采集单元13用于获取对应地面的彩色数码影像，制作DOM。

优选地，图像采集单元13可为型号为DJI Lightbridge 2的数码相机。

定向定位单元15用于无人机设备在每一瞬间的空间位置与姿态,由GPS确定空间位置，IMU测量仰/俯角、横滚角、航向角数据。

优选地，定向定位单可包括姿态传感器和双GPS模块，其中，姿态传感器可为IMU，双GPS模块可由两个UBLOX-M8N组成。

高度检测单元16用于实时精准检测无人机的海拔高度，进一步优化无人机的定位精准性。

微型计算机控制单元11用于对采集的各种数据进行处理，且实现***的同步、控制和记录。

优选地，微型计算机控制单元11可为QS-GYE9。

无线通信单元14用于实现巡线无人机与监控中心以及用户终端的无线通讯，以实现地在不同地方都能进行对采集数据的实时查看、记录、监控，且对无人机远程控制。

需要说明的是，无线通信单元14可为3G模块或者4G模块。

如图2所示：上述电力巡线无人机1分别与电力巡线无人1机通信连接的GPS卫星2、GPS基站3、地面监控中心4，且GPS卫星2和GPS基站3通信连接，以组成一个电力巡线无人机***。

优选地，如图3所示：高度检测单元16可以为气压传感器161和GPS定位模块162结合，一方面GPS定位模块162结合GPS卫星2实现卫星定位，另一方面气压传感器根据检测不同高度的气压情况计算出所在高度，利用两种方式双重定位，进一步保证检测精度,。

在实际应用场景中，在无人机航飞前，要先制订飞行计划，获取高精度激光点云和高分辨率数码影像数据为目的。航线的规划工作是决定飞行扫描测量和成像任务完成质量的关键因素。航线设计需要综合考虑地形地貌、续航时间、测区面积等因素，合理地划分架次，还需外业踏勘选准起飞点，适合在开阔、信号干扰少地区选取，而后为每个架次设计曝光点。

再是，对GPS基站3进行架设，架设时，GPS基准站应架设在D级以上的GPS控制点上，若测区没有已知点位坐标的控制点，则需要通过静态观测或RTK方式获得基站点的坐标。基站点的点位选取需注意以下事项：

1)应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15°；

2)远离大功率无线电发射源(如电视台、电台、微波站等)，其距离不小于200米；

3)远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不应小于50米；

4)附近不应有强烈反射卫星信号的物件(如大型建筑物等)；

5)选站时应尽可能使测站附近的局部环境(地形、地貌、植被等)与周围的大致环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。

然后无人机起航，进行电力巡线工作，首先是进行组合导航，该***利用GPS基站3的GPS修正信息和巡线无人机GPS信息得出差分GPS信息，再利用差分GPS信息结合无人机的INS信息进行组合导航，计算出无人机的精准位置。

需要说明的是，差分GPS/INS组合导航技术为已广泛应用于各种导航场合，为现有技术，在此不再赘述。

接着是进行航点跟踪，读取无人机航线规划的航点，将无人机的实时位置与目标航点坐标比较，如果两个坐标的误差在规定的范围之内，那么认为无人机已经到达目标点，这时无人机的各方向速度均调整为零，保持悬停状态，如果误差大于规定范围之内，就需要继续控制无人机对航线进行跟踪，直到误差在规定范围之内，最后，无人机处在悬停转台后，地面监控中心4远程控制巡线无人机对待检设备进行拍照或者对环境地形进行扫描，在拍照或扫描完成以后，飞往下一个目标点。

具体的，利用激光采集单元12进行扫描时，首先由无人机端发射一束特定功率的激光束，经过大气传输辐射到目标表面上，反射的回波被无人机端接收，再对回波信号进行处理，通过测量的反射和散射回波信号的时间间隔、频率变化、波束所指方向就可以确定目标的距离、方位等信息。而且，激光采集单元12还应对飞行通道内环境进行激光探测，得到以无人机为中心、以合理的扫描距离为半径的环境地图，且获取的高精度点云可以检测建筑物、植被、交叉跨越等对线路的距离是否符合运行规范,线间距是否满足安全运行的要求；图像采集单元13获取的高清晰度的影像，可以让巡检人员在室内进行线路设施设备和通道异常的判别。根据分类得到的电力线、植被和地面等分类的点云，可以计算出靠近电力线的植被并标记出来，可以起到预警的效果，运用软件自动进行障碍检测分析，得出障碍报告。

采用上述电力巡线无人机***，具有以下优势：平断面数据精度高；作业周期短；数据处理自动化程度高；选线过程中的辅助信息丰富；由于省去了航外像控测量，野外调绘工作量亦大大减少；作业成本自然降低；同时，从长远来看，采用激光雷达进行架空送电线路优化选线，有利于业主单位将来实现数字电网，亦可节约一大笔投资。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力巡线无人机，其特征在于，包括多旋翼无人机、搭载在所述多旋翼无人机上的微型计算机控制单元(11)，分别与所述微型计算机控制单元(11)连接的激光采集单元(12)、图像采集单元(13)、无线通信单元(14)、定向定位单元(15)、高度检测单元(16)。

2.根据权利要求1所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述定向定位单元(15)包括姿态传感器和双GPS模块，所述姿态传感器和所述双GPS模块分别与微型计算机控制单元(11)电性连接。

3.根据权利要求2所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述姿态传感器为IMU或MEMS。

4.根据权利要求2所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述双GPS模块由两个UBLOX-M8N组成，且所述两个UBLOX-M8N分别与所述微型计算机控制单元(11)连接。

5.根据权利要求1所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述高度检测单元(16)为气压传感器(161)和/或GPS定位模块(162)。

6.根据权利要求1所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述激光采集单元(12)为激光扫描仪，所述激光扫描仪的型号为VLP-16。

7.根据权利要求1所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述图像采集单元(13)为数码相机。

8.根据权利要求7所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述数码相机的型号为DJILightbridge 2。

9.根据权利要求1所述一种电力巡线无人机，其特征在于，所述微型计算机控制单元(11)为QS-GYE9。

10.一种电力巡线无人机***，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电力巡线无人机(1)，还包括分别与所述电力巡线无人机(1)通信连接的GPS卫星(2)、GPS基站(3)、地面监控中心(4)，所述GPS卫星(2)和所述GPS基站(3)通信连接。