CN111930133A - 一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，通过合理设计巡检路径，实现无人机高效遍历二次屏柜的每一个屏柜区域，通过在同一个屏柜区域前采集多张照片，有效解决因无人机拍摄抖动而导致照片不清晰的问题，为后期的图像处理打下基础，此方法可以适用于变电站多种类型的二次屏柜设备，具有重要的使用价值和意义。
Description
技术领域
本发明涉及了一种变电站二次屏柜巡检方法，特别是涉及一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法。
背景技术
二次屏柜作为变电站室内高压设备运行状态监控的重要组成部分，在整个变电站的正常运行中起着非常重要的作用。目前，变电站内二次屏柜的巡检过程仍以人工巡检为主，任务重复而又繁琐，不便于留存设备异常历史图像，巡检工作仍存在诸多困难。虽然已有一些使用旋翼无人机巡检二次屏柜的创新案列，但是由于巡检路径设计不当，使得无人机无法有规律的遍历二次屏柜的每一个区域，而且拍摄的屏柜图片不清晰，所获得的图像无法用于后期的图像识别处理。因此，为解放变电站内工人双手并提高巡检效率，实现变电站室内巡检的自动化，亟需一种以旋翼无人机为平台的二次屏柜巡检方法来解决现有的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法。能够克服现有技术中存在的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，所述方法包括
对需采集图像的二次屏柜区域进行命名，根据二次屏柜区域的特点设计无人机飞行线路，并将该线路设定为可调用的飞行控制软件包整合进无人机的控制软件模块中；
将调用该飞行控制软件包的指令以可被无人机摄像头识别的图像码的形式均匀铺设在需采集图像的二次屏柜区域，操控无人机识别图像码后，无人机内部的控制软件模块自动调用线路软件包，根据设定的飞行指令自动安排行走路线，到达屏柜前的指定位置后悬停，依次采集二次屏柜照片；
对采集的照片进行命名后，通过无人机图传系统将照片传回到地面服务器中。
特别地，所述无人机搭载两个摄像头，一个固定在无人机的机头，方向对准二次屏柜，用于采集二次屏柜照片；另一个用于拍摄识别集成了调用线路软件包指令的图像码。
特别地，所述图像码采用二维码，类型为AprilTag标签二维码。
特别地，每面二次屏柜均匀的分成上、中、下三部分，上、中部分为各类开关和指示灯，下部分仅为挡板，按照无人机巡检方向，每面二次屏柜按照顺序以英文字母依次命名，其中第一面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为A1区域、A2区域、A3区域，第二面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为B1区域、B2区域、B3区域，以此类推。
特别地，依次采集图像的屏柜顺序为A1→A2→B2→B1→C1→C2→D2→D1……，即无人机的飞行路径呈“几”字形。
特别地，无人机飞行线路通过一个或多个飞行控制软件包进行规划，当采用一个飞行控制软件包时，只需要一个图像码，该图像码设置在需采集图像的二次屏柜区域的起始位置即可；当采用多个飞行控制软件包时，则需要多个图像码且分布在无人机采集图像的前进路径上。
特别地，所述飞行控制软件包为多个，且数量与图像码及二次屏柜的数量相同，将图像码均匀铺设在每个二次屏柜的中轴线对应的地面上，二维码中心与对应的屏柜之间水平距离为50cm，两张二维码中心的间距等于二次屏柜的宽度。
特别地，所述的悬停在指定位置为：穿过每一个二次屏柜区域的中心且垂直于屏柜区域的直线，与穿过该面屏柜前图像码中心且垂直于地面的直线的交点，即为无人机悬停的指定位置。
特别地，所述无人机在二次屏柜区域进行图像采集时采用直线飞行，即无人机只进行垂直于地面的上下垂直飞行和平行于二次屏柜的左右水平飞行
特别地，所述的对采集照片的命名规则是根据照片所属的区域名和每个区域10张照片的采集顺序进行命名。
本发明的有益效果是：本发明通过合理设计巡检路径，实现无人机高效遍历二次屏柜的每一个屏柜区域，通过在同一个屏柜区域前采集多张照片，有效解决因无人机拍摄抖动而导致照片不清晰的问题，为后期的图像处理打下基础，此方法可以适用于变电站多种类型的二次屏柜设备，具有重要的使用价值和意义。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为无人机图像采集路径正面图；
图2为无人机图像采集路径侧面图；
图3为无人机图像采集过程的现场照片；
图4-图7均为无人机采集的二次屏柜图片。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
本实施例的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，包括以下步骤：
(1)对需采集图像的二次屏柜区域进行命名，根据二次屏柜区域的特点设计无人机飞行线路，并将该线路设定为可调用的飞行控制软件包整合进无人机的控制软件模块中；
(2)将调用该飞行控制软件包的指令以可被无人机摄像头识别的图像码的形式均匀铺设在需采集图像的二次屏柜区域，操控无人机识别图像码后，无人机内部的控制软件模块自动调用线路软件包，根据设定的飞行指令自动安排行走路线，到达屏柜前的指定位置后悬停，依次采集二次屏柜照片；本实施例中，图像码采用二维码，类型为Apri lTag标签二维码。
(3)对采集的照片进行命名后，通过无人机图传系统将照片传回到地面服务器中。
无人机搭载两个摄像头，一个固定在无人机的机头，方向对准二次屏柜，用于采集二次屏柜照片；另一个用于拍摄识别集成了调用线路软件包指令的图像码。
本实施例中，一排共6面屏柜，每面屏柜高240cm，宽80cm，屏柜与屏柜之间无间隔。每面二次屏柜均匀的分成上、中、下三部分，上、中部分为各类开关和指示灯，下部分仅为挡板，无需巡检。按照无人机巡检方向，每面二次屏柜按照顺序以英文字母依次命名，其中第一面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为A1区域、A2区域、A3区域，第二面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为B1区域、B2区域、B3区域，以此类推。
依次采集图像的屏柜顺序为A1→A2→B2→B1→C1→C2→D2→D1……，即无人机的飞行路径呈“几”字形。
悬停在指定位置为：穿过每一个二次屏柜区域的中心且垂直于屏柜区域的直线，与穿过该面屏柜前图像码中心且垂直于地面的直线的交点，即为无人机悬停的指定位置。
无人机在二次屏柜区域进行图像采集时采用直线飞行，即无人机只进行垂直于地面的上下垂直飞行和平行于二次屏柜的左右水平飞行
对采集照片的命名规则是根据照片所属的区域名和每个区域10张照片的采集顺序进行命名。
无人机飞行线路通过多个飞行控制软件包进行规划，当采用多个飞行控制软件包时，则需要多个图像码且分布在无人机采集图像的前进路径上。飞行控制软件包为多个，且数量与图像码及二次屏柜的数量相同，将图像码均匀铺设在每个二次屏柜的中轴线对应的地面上，图像码码中心与对应的屏柜之间水平距离为50cm，两张图像码中心的间距等于二次屏柜的宽度。
本实施例中，无人机的图像采集过程如下：当识别到A屏柜前的图像码(二维码)后，无人机停止前进并开始调整自身姿态。当无人机逐渐稳定悬停在A屏柜前的二维码垂直上方时，无人机开始调整自身高度，最终到达图2所示的悬停点1，无人机再次稳定后，开始对A1屏柜区域进行图像采集，所述的对采集照片的命名规则是根据照片所属的区域名和每个区域10张照片的采集顺序进行命名，如A1区域屏柜的10张照片依次命名为：A10、A11、…、A19，其余区域的照片以此类推，通过照片名可直接识别出该照片所属的屏柜区域，如图3所示。在采集10张照片并依次命名为A10-A19后，无人机将图片实时传输到地面服务器中。
A1屏柜区域采集完成后，无人机开始下降高度到达图2所示的悬停点2位置，开始对A2屏柜区域进行图像采集，依次命名后实时传输到地面服务器中。至此，A1屏柜的图像采集完成。
无人机沿着平行于屏柜的方向继续水平飞行，寻找B屏柜前的地面二维码。底置摄像头检测到二维码后，无人机开始悬停，首先对B2屏柜区域采集图像，然后重复操作对B1屏柜区域采集图像。以此类推，无人机按照“几”字形路径，沿着图1箭头所示的路径，完成对6面屏柜，共12个屏柜区域的图像采集与传输。
最终,无人机采集并传输到地面服务器的二次屏柜图片如图4、图5、图6、图7所示。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，只采用一个飞行控制软件包，该飞行控制软件包涵盖了整条路线的飞行指令集合，因此只需要一个图像码，该图像码设置在需采集图像的二次屏柜区域的起始位置即可，当操控无人机识别该图像码以后，就会自动沿着设定好的路径进行巡检。该种方式适合巡检路线比较单一，区域不复杂的情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种无人机巡检方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述方法包括
对需采集图像的二次屏柜区域进行命名，根据二次屏柜区域的特点设计无人机飞行线路，并将该线路设定为可调用的飞行控制软件包整合进无人机的控制软件模块中；
将调用该飞行控制软件包的指令以可被无人机摄像头识别的图像码的形式均匀铺设在需采集图像的二次屏柜区域，操控无人机识别图像码后，无人机内部的控制软件模块自动调用线路软件包，根据设定的飞行指令自动安排行走路线，到达屏柜前的指定位置后悬停，依次采集二次屏柜照片；
对采集的照片进行命名后，通过无人机图传系统将照片传回到地面服务器中。
2.根据权利要求1所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述无人机搭载两个摄像头，一个固定在无人机的机头，方向对准二次屏柜，用于采集二次屏柜照片；另一个用于拍摄识别集成了调用线路软件包指令的图像码。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述图像码采用二维码，类型为AprilTag标签二维码。
4.根据权利要求1所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：每面二次屏柜均匀的分成上、中、下三部分，上、中部分为各类开关和指示灯，下部分仅为挡板，按照无人机巡检方向，每面二次屏柜按照顺序以英文字母依次命名，其中第一面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为A1区域、A2区域、A3区域，第二面二次屏柜的上、中、下部分分别命名为B1区域、B2区域、B3区域，以此类推。
5.根据权利要求4所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：依次采集图像的屏柜顺序为A1→A2→B2→B1→C1→C2→D2→D1……，即无人机的飞行路径呈“几”字形。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：无人机飞行线路通过一个或多个飞行控制软件包进行规划，当采用一个飞行控制软件包时，只需要一个图像码，该图像码设置在需采集图像的二次屏柜区域的起始位置即可；当采用多个飞行控制软件包时，则需要多个图像码且分布在无人机采集图像的前进路径上。
7.根据权利要求6所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述飞行控制软件包为多个，且数量与图像码及二次屏柜的数量相同，将图像码均匀铺设在每个二次屏柜的中轴线对应的地面上，二维码中心与对应的屏柜之间水平距离为50cm，两张二维码中心的间距等于二次屏柜的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述的悬停在指定位置为：穿过每一个二次屏柜区域的中心且垂直于屏柜区域的直线，与穿过该面屏柜前图像码中心且垂直于地面的直线的交点，即为无人机悬停的指定位置。
9.根据权利要求1所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述无人机在二次屏柜区域进行图像采集时采用直线飞行，即无人机只进行垂直于地面的上下垂直飞行和平行于二次屏柜的左右水平飞行。
10.根据权利要求1所述的一种基于旋翼无人机的变电站二次屏柜巡检方法，其特征在于：所述的对采集照片的命名规则是根据照片所属的区域名和每个区域10张照片的采集顺序进行命名。
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