一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在輸電線路經(jīng)過(guò)的地區(qū)，由于工業(yè)污穢、空氣中的塵埃等污穢物漸漸積累并附著在絕緣子表面，形成污穢層，這些污穢物大多含有酸堿和鹽的成分，在干燥時(shí)電性不好，遇水受潮后，具有較高的導(dǎo)電系數(shù)，當(dāng)下雨、積雪融化、下霧等不良天氣時(shí)，污穢絕緣子的絕緣強(qiáng)度大大降低，引起絕緣子在正常運(yùn)行電壓下閃絡(luò)造成大面積停電，危及電網(wǎng)安全。通常，工作人員均通過(guò)人工對(duì)絕緣子上的污穢進(jìn)行清理和檢查，但是這樣工作效率及低，而且在惡劣的天氣下，還容易造成人員傷亡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)及方法，尤其是以下技術(shù)方案。
[0004]1、一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)和地面控制平臺(tái)，
[0005]所述無(wú)人機(jī)包括:
[0006]圖像獲取單元，包括采集絕緣子及其周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)的相機(jī)或攝像機(jī)，將采集到的圖像數(shù)據(jù)和傳輸?shù)降孛婵刂破脚_(tái)的圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0007]飛行單元，包括飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的航姿傳感器，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)三維位置及時(shí)間數(shù)據(jù)的定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的無(wú)人機(jī)狀態(tài)傳感器，以及與地面控制平臺(tái)通訊的飛行控制通訊數(shù)據(jù)鏈以及飛行控制計(jì)算機(jī)，所述飛行控制計(jì)算機(jī)分別與所述航姿傳感器、定位系統(tǒng)、狀態(tài)傳感器、飛行控制通訊數(shù)據(jù)鏈和無(wú)人機(jī)飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接以便按照地面控制平臺(tái)的飛行控制指令控制無(wú)人機(jī)；
[0008]除污單元，包括除污劑儲(chǔ)罐，除污劑增壓系統(tǒng)，除污劑噴頭，實(shí)時(shí)提供除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)的除污單元狀態(tài)傳感器，與地面控制平臺(tái)通訊的除污控制通訊數(shù)據(jù)鏈以及除污控制計(jì)算機(jī)，所示除污控制計(jì)算機(jī)分別與所示除污劑儲(chǔ)罐、除污劑增壓系統(tǒng)、除污劑噴頭、除污單元狀態(tài)傳感器和除污控制通訊數(shù)據(jù)鏈連接以便按照地面控制平臺(tái)的除污控制指令控制除污單元；
[0009]所述地面控制平臺(tái)包括:
[0010]圖像分析單元，包括接收來(lái)自無(wú)人機(jī)圖像獲取單元的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)接收模塊，分析圖像數(shù)據(jù)以確定絕緣子的位置和形狀、絕緣子上污點(diǎn)的位置和形狀以及絕緣子周邊環(huán)境中障礙物的位置和形狀的圖像分析模塊，以及根據(jù)圖像分析模塊所得數(shù)據(jù)建立絕緣子、絕緣子上污點(diǎn)以及絕緣子周邊環(huán)境中障礙物的三維環(huán)境模型的環(huán)境建模模塊；
[0011]飛行分析單元，包括接收無(wú)人機(jī)三維航姿數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)三維位置和時(shí)間數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的飛行數(shù)據(jù)接收模塊，根據(jù)這些飛行數(shù)據(jù)建立無(wú)人機(jī)飛行模型的飛行建模模塊；
[0012]除污分析單元，包括接收除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)的除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)接收模塊，根據(jù)三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)建立除污單元工作模型的除污建模模塊；
[0013]顯示單元，用于顯示三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元工作模型以及相應(yīng)的模擬除污結(jié)果的顯示裝置；
[0014]輸入單元，用于輸入調(diào)整三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元工作模型的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；
[0015]指令單元，包括根據(jù)輸入的參數(shù)生成飛行控制指令和除污控制指令的指令生成模塊，以及用于發(fā)送生成的飛行控制指令和除污控制指令的指令發(fā)送模塊。
[0016]2、根據(jù)技術(shù)方案I所述的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)，所述圖像獲取單元還包括:圖像預(yù)處理模塊，用于在向地面控制平臺(tái)傳輸圖像數(shù)據(jù)之前對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、壓縮和去噪處理。
[0017]3、根據(jù)技術(shù)方案I所述的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)，所述飛行控制指令包括無(wú)人機(jī)的飛行軌跡。
[0018]4、根據(jù)技術(shù)方案I所述的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)，所述除污控制指令包括除污劑壓力、除污劑流量、除污劑噴頭的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間、除污劑噴頭在開啟到關(guān)閉期間的三維軌跡。
[0019]5、一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的方法，包括以下步驟:
[0020]S000，提供根據(jù)技術(shù)方案1-4中任一項(xiàng)所述的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)；
[0021]S100，實(shí)時(shí)采集高壓線上的絕緣子及其周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，任選地對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、壓縮和去噪處理，然后將采集到的或處理后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到地面控制平臺(tái)；
[0022]S200，分析圖像數(shù)據(jù)以確定絕緣子的位置和形狀、絕緣子上污點(diǎn)的位置和形狀以及絕緣子周邊環(huán)境中障礙物的位置和形狀，并且建立絕緣子、絕緣子上污點(diǎn)以及絕緣子周邊環(huán)境障礙物的三維環(huán)境模型；
[0023]S300，實(shí)時(shí)采集無(wú)人機(jī)三維航姿數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)三維位置和時(shí)間數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些飛行數(shù)據(jù)建立無(wú)人機(jī)的飛行模型；
[0024]S400，實(shí)時(shí)采集除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)建立除污單元工作模型；
[0025]S500，顯示三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元工作模型以及相應(yīng)的模擬除污結(jié)果;
[0026]S600，根據(jù)S500的模擬除污結(jié)果，輸入調(diào)整三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元工作模型的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，并顯示相應(yīng)的模擬除污結(jié)果；
[0027]S700，根據(jù)S600中輸入的參數(shù)和相應(yīng)的模擬除污結(jié)果生成飛行控制指令和除污控制指令，并將生成的飛行控制指令和除污控制指令分別發(fā)送給飛行單元和除污單元；
[0028]S800，飛行單元控制無(wú)人機(jī)按照飛行控制指令中的飛行軌跡飛行，除污單元按照除污控制指令將除污劑儲(chǔ)罐中的除污劑經(jīng)除污劑增壓系統(tǒng)增壓后，在除污控制指令中設(shè)定的位置和時(shí)間通過(guò)除污劑噴頭將除污劑噴射至絕緣子上污點(diǎn)。
[0029]本發(fā)明提供的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)和方法，包括無(wú)人機(jī)和地面控制平臺(tái)，所述無(wú)人機(jī)上包括:圖像獲取單元、飛行單元、除污單元，所示地面控制平臺(tái)包括:圖像分析單元、飛行分析單元、除污分析單元、顯示單元、輸入單元和指令單元。本發(fā)明利用獲取的圖像、飛行和除污數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型，根據(jù)相應(yīng)的模擬除污結(jié)果選擇合適的參數(shù)，生成相應(yīng)的指令以控制飛行單元和除污單元完成對(duì)絕緣子的除污。本發(fā)明可以檢測(cè)和清除在高壓線上的絕緣子的污穢，大大降低了因污穢對(duì)絕緣子造成的絕緣能力下降而導(dǎo)致高壓線漏電的情形，提高了電路巡檢的工作效率。
【具體實(shí)施方式】
[0030]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明的實(shí)施例可以具有各種變化，并且這些變化均不脫離本發(fā)明的范圍。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)和地面控制平臺(tái)，
[0032]所述無(wú)人機(jī)包括:
[0033]圖像獲取單元，包括采集絕緣子及其周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)的相機(jī)或攝像機(jī)，將采集到的圖像數(shù)據(jù)和傳輸?shù)降孛婵刂破脚_(tái)的圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊；
[0034]飛行單元，包括飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)三維姿態(tài)數(shù)據(jù)的航姿傳感器，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)三維位置及時(shí)間數(shù)據(jù)的定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)提供無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的無(wú)人機(jī)狀態(tài)傳感器，以及與地面控制平臺(tái)通訊的飛行控制通訊數(shù)據(jù)鏈以及飛行控制計(jì)算機(jī)，所述飛行控制計(jì)算機(jī)分別與所述航姿傳感器、定位系統(tǒng)、狀態(tài)傳感器、飛行控制通訊數(shù)據(jù)鏈和飛行執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接以便按照地面控制平臺(tái)的飛行控制指令控制無(wú)人機(jī)；
[0035]除污單元，包括除污劑儲(chǔ)罐，除污劑增壓系統(tǒng)，除污劑噴頭，實(shí)時(shí)提供除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)的除污單元狀態(tài)傳感器，與地面控制平臺(tái)通訊的除污控制通訊數(shù)據(jù)鏈以及除污控制計(jì)算機(jī)，所示除污控制計(jì)算機(jī)分別與所示除污劑儲(chǔ)罐、除污劑增壓系統(tǒng)、除污劑噴頭、除污單元狀態(tài)傳感器和除污控制通訊數(shù)據(jù)鏈連接以便按照地面控制平臺(tái)的除污控制指令控制除污單元；
[0036]所述地面控制平臺(tái)包括:
[0037]圖像分析單元，包括接收來(lái)自無(wú)人機(jī)圖像獲取單元的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)接收模塊，分析圖像數(shù)據(jù)以確定絕緣子的位置和形狀、絕緣子上污點(diǎn)的位置和形狀以及絕緣子周邊環(huán)境中障礙物的位置和形狀的圖像分析模塊，以及根據(jù)圖像分析模塊所得數(shù)據(jù)建立絕緣子、絕緣子上污點(diǎn)以及絕緣子周邊環(huán)境中障礙物的三維環(huán)境模型的環(huán)境建模模塊；
[0038]飛行分析單元，包括接收無(wú)人機(jī)三維航姿數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)三維位置和時(shí)間數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)狀態(tài)數(shù)據(jù)的飛行數(shù)據(jù)接收模塊，根據(jù)這些飛行數(shù)據(jù)建立無(wú)人機(jī)飛行模型的飛行建模模塊；
[0039]除污分析單元，包括接收除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)的除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)接收模塊，根據(jù)三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元狀態(tài)數(shù)據(jù)建立除污單元工作模型的除污建模模塊；
[0040]顯示單元，用于顯示三維環(huán)境模型、飛行模型和除污單元工作模型以及相應(yīng)的模擬除污結(jié)果的顯示裝置；
[0041]輸入單元，用于輸入調(diào)整環(huán)境建模模塊、飛行建模模塊和/或除污建模模塊的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)；
[0042]指令單元，包括根據(jù)輸入的參數(shù)生成飛行控制指令和除污控制指令的指令生成模塊，以及用于發(fā)送生成的飛行控制指令和除污控制指令的指令發(fā)送模塊。
[0043]在上述實(shí)施例中，所述圖像獲取單元還包括:圖像預(yù)處理模塊，用于在向地面控制平臺(tái)傳輸圖像數(shù)據(jù)之前對(duì)采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、壓縮和去噪處理。
[0044]在上述實(shí)施例中，所述飛行控制指令可以包括無(wú)人機(jī)的飛行軌跡；所述除污控制指令包括除污劑壓力、除污劑流量、除污劑噴頭的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間、除污劑噴頭在開啟到關(guān)閉期間的三維軌跡。
[0045]利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的方法可以按照以下步驟進(jìn)行:
[0046]S000，首先提供根據(jù)上述實(shí)施例的利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行絕緣子除污的系統(tǒng)；
[0047]S100，啟動(dòng)系統(tǒng)后，控制無(wú)人機(jī)飛至待檢測(cè)絕緣子附近，利用設(shè)置與無(wú)人機(jī)上的圖像獲取單元中的相機(jī)或攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集高壓線上的絕緣子及其周邊環(huán)境的圖像數(shù)據(jù)，任選