【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無人機巡檢領域，尤其涉及一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統。
技術介紹
1、現有技術在利用多架無人機協同的方式對輸電線路所在的區域進行巡檢的過程中，通常需要對該區域進行劃分，得到多個面積相同的矩形的工作區域。然后，由攜帶有多架無人機的車輛，將無人機運輸至輸電線路所在的區域的中心，之后，再釋放無人機，由車輛上攜帶的控制設備作為控制中心，分別控制每個無人機負責對一個工作區域進行巡檢。
2、但是，這種劃分方式并沒有考慮到蜂窩網絡不存在的情況。當需要巡檢的輸電線路位于比較偏遠的地方，而這些地方不存在蜂窩網絡（如4g、5g等）時，就需要依靠無人機之間組成自組網來實現無人機與無人機控制中心之間的通信，或者是，為每一架無人機都安裝衛星通信組件，通過衛星通信的方式與無人機控制中心之間進行通信。
3、如果分別為每一架無人機安裝衛星通信組件，一方面是硬件成本提升，另一方面是，使用衛星通信也需要繳納相應的費用，顯然，這樣會導致巡檢的成本提升比較多。
4、而如果采用自組網的方式來進行通信，由于劃分為相同面積的工作區域之后，不同的工作區域中的無人機與無人機控制中心之間的距離并不相同，不同的工作區域的無人機的巡檢過程的電量消耗速度也不同，這也就導致了不同的工作區域中的無人機的滯空時間差別較大，顯然會影響自組網的穩定性，例如，部分處于通信鏈路上的無人機由于巡檢的工作量過大而電量被快速消耗提前返航，這就會導致需要依靠該無人機才能實現與控制中心之間進行通信的其他無人機只能夠提前退出工作，依靠rth功能返回控制中
5、因此，在對不存在蜂窩網絡的區域中的輸電線路進行巡檢時，如何對劃分工作區域的方式進行改進，以使得其適合自組網的需要，降低對輸電線路進行巡檢的效率的影響，便成為要解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于公開一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，解決利用自組網的方式控制無人機對輸電線路進行巡檢時，如何改進工作區域的劃分方式，從而能夠在實現自組網的同時，保證巡檢效率的問題。為了達到上述目的，本專利技術采用如下技術方案：本專利技術提供了一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，包括工作區域獲取模塊、無人機控制模塊和無人機；工作區域獲取模塊用于獲取工作區域，并將工作區域傳輸至無人機控制模塊；無人機控制模塊用于分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，用于將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，以及用于控制無人機飛行至對應的工作區域；其中，獲取工作區域，包括：s1，獲取標注有需要巡檢的輸電線路的平面地圖；s2，對平面地圖進行裁剪，得到裁剪圖像；s3，獲取無人機控制模塊在裁剪圖像中的部署坐標；s4，基于部署坐標對裁剪圖像進行劃分，將裁剪圖像分為多個工作區域；第一輪劃分的過程：將裁剪圖像分為n張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分判斷值小于等于劃分判斷值閾值的子圖像作為工作區域集合中的元素；第s輪劃分的過程：分別將中的每個元素分為n張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素，s大于等于2；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分判斷值小于等于劃分判斷值閾值的子圖像作為工作區域集合中的元素；判斷是否為空集，若是，則將工作區域集合中，不包含輸電線路的子圖像刪除，將工作區域集合中的每張子圖像所在的區域作為一個工作區域，退出劃分的過程；若否，則進入下一輪劃分的過程。可選的，分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，包括：將工作區域分為多個局部區域；將不包含輸電線路的局部區域刪除后，將剩下的每個局部區域的中點分別作為一個巡檢點；采用最短路徑算法規劃經過所有的巡檢點的巡檢路線。
2、可選的，將工作區域分為多個局部區域，包括：獲取無人機在最大拍攝高度單次停留拍攝的區域的面積d；將工作區域分為多個面積為d的區域。
3、可選的，將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，包括：分別為每個工作區域隨機匹配一架用于對工作區域中的輸電線路進行巡檢的無人機；將工作區域對應的巡檢路線發送至對應的無人機。
4、可選的，控制無人機飛行至對應的工作區域，包括：按照工作區域的中心與無人機控制模塊之間的距離從低到高的順序依次控制每架無人機進行起飛，控制前一架無人機到達對應的工作區域之后，才控制后一架無人機起飛；在控制每架無人機起飛時，控制最新起飛的無人機加入自組網絡；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離小于等于最新起飛的無人機的最大通信距離，則無人機控制模塊采用單跳通信的方式控制最新起飛的無人機飛行至最新起飛的無人機對應的工作區域的中心；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離大于最新起飛的無人機的最大通信距離，則通過自組網絡，對最新起飛的無人機進行控制，直至到最新起飛的無人機飛行至對應的工作區域。
5、可選的，控制最新起飛的無人機加入自組網絡，包括：對于最新起飛的無人機a；若無人機a所在的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離小于等于無人機a的最大通信距離，則將無人機a作為自組網絡的第一跳節點；若無人機a對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離大于無人機a的最大通信距離，則無人機a在飛行至對應的工作區域的過程中，定期刷新處于無人機a的最大通信距離范圍內的所有已經起飛的無人機的集合，從中選擇距離無人機控制模塊最遠的另一架無人機作為前一跳節點b；無人機a在選擇好前一跳節點b之后，向前一跳節點b發送包含無人機a的編號的入網通知；前一跳節點b在接收到無人機a的入網通知之后，更新通信路由表，將無人機a作為下一跳節點；并通過自組網絡將無人機a的入網通知發送至無人機控制模塊；無人機控制模塊根據無人機a的入網通知的傳輸路徑，更新已存在的自組網絡的拓撲結構；當無人機a離開前一跳節點b的通信范圍之后，前一跳節點b通過自組網絡向無人機控制模塊發送無人機a的離網通知，并在通信路由表中，將無人機a刪除；無人機控制模塊根據無人機a的離網通知，更新已存在的自組網絡的拓撲結構，將無人機a從自組網絡的拓撲結構中刪除。
6、可選的，通過自組網絡，對最新起飛的無人機進行控制，直至到最新起飛的無人機飛行至對應的工作區域，包括：通過自組網絡，向最新起飛的無人機發送飛行控制指令，直至到最新起飛的無人機飛行至對應的工作區域的中心。
7、可選的，對平面地圖進行裁剪，得到裁剪圖像，包括：以平面地圖中的正北方向為y軸的方向，以正東方向為x軸的方向，建立直角坐標系；分別用zma和zxa表示平面地圖中，屬于輸電線路的像素點在x軸的坐標的最小值和最大值；分別用zmb和zxb表示平面地圖中，屬于輸電線路的像素點在y軸的坐標的最小值和最大值；則對平面地圖進行裁本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，包括工作區域獲取模塊、無人機控制模塊和無人機；工作區域獲取模塊用于獲取工作區域，并將工作區域傳輸至無人機控制模塊；無人機控制模塊用于分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，用于將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，以及用于控制無人機飛行至對應的工作區域；其中，獲取工作區域，包括：S1，獲取標注有需要巡檢的輸電線路的平面地圖；S2，對平面地圖進行裁剪，得到裁剪圖像；S3，獲取無人機控制模塊在裁剪圖像中的部署坐標；S4，基于部署坐標對裁剪圖像進行劃分，將裁剪圖像分為多個工作區域；第一輪劃分的過程：將裁剪圖像分為N張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分判斷值小于等于劃分判斷值閾值的子圖像作為工作區域集合中的元素；第s輪劃分的過程：分別將中的每個元素分為N張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素，s大于等于2；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分
2.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，包括：將工作區域分為多個局部區域；將不包含輸電線路的局部區域刪除后，將剩下的每個局部區域的中點分別作為一個巡檢點；采用最短路徑算法規劃經過所有的巡檢點的巡檢路線。
3.根據權利要求2所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，將工作區域分為多個局部區域，包括：獲取無人機在最大拍攝高度單次停留拍攝的區域的面積D；將工作區域分為多個面積為D的區域。
4.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，包括：分別為每個工作區域隨機匹配一架用于對工作區域中的輸電線路進行巡檢的無人機；將工作區域對應的巡檢路線發送至對應的無人機。
5.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，控制無人機飛行至對應的工作區域，包括：按照工作區域的中心與無人機控制模塊之間的距離從低到高的順序依次控制每架無人機進行起飛，控制前一架無人機到達對應的工作區域之后，才控制后一架無人機起飛；在控制每架無人機起飛時，控制最新起飛的無人機加入自組網絡；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離小于等于最新起飛的無人機的最大通信距離，則無人機控制模塊采用單跳通信的方式控制最新起飛的無人機飛行至最新起飛的無人機對應的工作區域的中心；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離大于最新起飛的無人機的最大通信距離，則通過自組網絡，對最新起飛的無人機進行控制，直至到最新起飛的無人機飛行至對應的工作區域。
6.根據權利要求5所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，控制最新起飛的無人機加入自組網絡，包括：對于最新起飛的無人機A；若無人機A所在的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離小于等于無人機A的最大通信距離，則將無人機A作為自組網絡的第一跳節點；若無人機A對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離大于無人機A的最大通信距離，則無人機A在飛行至對應的工作區域的過程中，定期刷新處于無人機A的最大通信距離范圍內的所有已經起飛的無人機的集合，從中選擇距離無人機控制模塊最遠的另一架無人機作為前一跳節點B；無人機A在選擇好前一跳節點B之后，向前一跳節點B發送包含無人機A的編號的入網通知；前一跳節點B在接收到無人機A的入網通知之后，更新通信路由表，將無人機A作為下一跳節點；并通過自組網絡將無人機A的入網通知發送至無人機控制模塊；無人機控制模塊根據無人機A的入網通知的傳輸路徑，更新已存在的自組網絡的拓撲結構；當無人機A離開前一跳節點B的通信范圍之后，前一跳節點B通過自組網絡向無人機控制模塊發送無人機A的離網通知，并在通信路由表中，將無人機A刪除；無人機控制模塊根據無人機A的離網通知，更新已存在的自組網絡的拓撲結構，將無人機A從自組網絡的拓撲結構中刪除。
7.根據權利要求5所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，通過自組網絡，對最新起飛的無人機進行控制，直至到最新起飛的無人機飛行至對應的工作區域，包括：通過自組網絡，向最新起飛的...
【技術特征摘要】
1.一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，包括工作區域獲取模塊、無人機控制模塊和無人機；工作區域獲取模塊用于獲取工作區域，并將工作區域傳輸至無人機控制模塊；無人機控制模塊用于分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，用于將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，以及用于控制無人機飛行至對應的工作區域；其中，獲取工作區域，包括：s1，獲取標注有需要巡檢的輸電線路的平面地圖；s2，對平面地圖進行裁剪，得到裁剪圖像；s3，獲取無人機控制模塊在裁剪圖像中的部署坐標；s4，基于部署坐標對裁剪圖像進行劃分，將裁剪圖像分為多個工作區域；第一輪劃分的過程：將裁剪圖像分為n張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分判斷值小于等于劃分判斷值閾值的子圖像作為工作區域集合中的元素；第s輪劃分的過程：分別將中的每個元素分為n張面積一樣的子圖像，將得到的子圖像作為集合中的元素，s大于等于2；分別計算中每張子圖像的劃分判斷值；將中劃分判斷值大于劃分判斷值閾值的子圖像作為集合的元素，將中劃分判斷值小于等于劃分判斷值閾值的子圖像作為工作區域集合中的元素；判斷是否為空集，若是，則將工作區域集合中，不包含輸電線路的子圖像刪除，將工作區域集合中的每張子圖像所在的區域作為一個工作區域，退出劃分的過程；若否，則進入下一輪劃分的過程。
2.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，分別為每個工作區域中的輸電線路的巡檢過程規劃巡檢路線，包括：將工作區域分為多個局部區域；將不包含輸電線路的局部區域刪除后，將剩下的每個局部區域的中點分別作為一個巡檢點；采用最短路徑算法規劃經過所有的巡檢點的巡檢路線。
3.根據權利要求2所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，將工作區域分為多個局部區域，包括：獲取無人機在最大拍攝高度單次停留拍攝的區域的面積d；將工作區域分為多個面積為d的區域。
4.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，將巡檢路線分別傳輸至每架無人機，包括：分別為每個工作區域隨機匹配一架用于對工作區域中的輸電線路進行巡檢的無人機；將工作區域對應的巡檢路線發送至對應的無人機。
5.根據權利要求1所述的一種基于無人機的輸電線路協同巡檢系統，其特征在于，控制無人機飛行至對應的工作區域，包括：按照工作區域的中心與無人機控制模塊之間的距離從低到高的順序依次控制每架無人機進行起飛，控制前一架無人機到達對應的工作區域之后，才控制后一架無人機起飛；在控制每架無人機起飛時，控制最新起飛的無人機加入自組網絡；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離小于等于最新起飛的無人機的最大通信距離，則無人機控制模塊采用單跳通信的方式控制最新起飛的無人機飛行至最新起飛的無人機對應的工作區域的中心；若最新起飛的無人機對應的工作區域與無人機控制模塊之間的最遠距離大于最新起飛的無人機的最大通信距離，則通過自組網絡，對最新起飛的無人機進...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧創，李科峰，佟如意，卿東，周煒，鄭霏霏，唐亞璇，杜永永，汪悅頎，呂威偉，馬文豪，薛志航，張宗喜，唐娜，
申請(專利權)人：國網四川省電力公司電力應急中心，
類型：發明
國別省市：
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