一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及輸電線路巡線領(lǐng)域，具體是涉及一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置。無(wú)人機(jī)的底部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)以及紅外攝像機(jī)，無(wú)人機(jī)中設(shè)置有飛行控制模塊，飛行控制模塊分別與云臺(tái)控制模塊、紅外攝像機(jī)、自動(dòng)調(diào)焦模塊和圖像識(shí)別定位模塊信號(hào)連接，圖像識(shí)別定位模塊分別紅外攝像機(jī)、云臺(tái)控制模塊信號(hào)連接，紅外攝像機(jī)和自動(dòng)調(diào)焦模塊信號(hào)連接；飛行控制模塊包括IMU模塊，IMU模塊分別與自駕模塊、信號(hào)傳遞模塊、遙控接收機(jī)信號(hào)連接，信號(hào)傳遞模塊和遙控接收機(jī)信號(hào)連接。本實(shí)用新型的紅外檢視巡線裝置不僅能夠?qū)旊娋€路關(guān)鍵部件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別跟蹤，還能根據(jù)識(shí)別與定位結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦從而獲取優(yōu)質(zhì)航拍圖像。
【專利說(shuō)明】一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及輸電線路巡線領(lǐng)域，具體是涉及一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力需求不斷增長(zhǎng)，輸電線路輸電距離和輸送容量不斷增大。然而輸電走廊環(huán)境復(fù)雜、交叉跨越多、地域氣候大使得輸電線路故障頻出，受技術(shù)條件的限制，目前我國(guó)電力線路大部分采用人工巡檢的方式，人工巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高、效率低。
[0003]采用直升機(jī)空中巡視與巡線員目測(cè)巡視相比，效率較高，但存在以下問(wèn)題:
[0004]I)程序復(fù)雜:直升機(jī)作業(yè)涉及飛行、地勤、加油、通信、氣象、維修等問(wèn)題，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。
[0005]2)技術(shù)門檻高:普通直升機(jī)飛行員無(wú)法執(zhí)行巡線任務(wù)，需要接受專門培訓(xùn)，技術(shù)門檻高。
[0006]3)風(fēng)險(xiǎn)高:在災(zāi)情搶險(xiǎn)中，由于直升機(jī)飛行受到地形，氣候的影響，并考慮人身、設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)，也不是最佳選擇。
[0007]4)受天氣影響大:霧、風(fēng)、天氣寒冷時(shí)直升機(jī)巡線事故率上升、巡線效率降低。
[0008]5)不便于推廣:目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用于巡線的直升機(jī)一般為Bell系列和法國(guó)小松鼠系列，一架直升機(jī)的價(jià)值千萬(wàn)，只有大的電力集團(tuán)才有實(shí)力購(gòu)買直升機(jī)、培養(yǎng)飛行員。
[0009]巡線機(jī)器人的出現(xiàn)提高了巡線工作效率和巡檢精度。但這類機(jī)器人存在以下缺占.V.
[0010]I)存在安全隱患。巡線機(jī)器人可能對(duì)輸電線路造成影響(短路、斷路)，輸電線路中高壓也可能對(duì)巡線機(jī)器人造成損傷。
[0011]2)展開(kāi)、回收麻煩。巡線機(jī)器人開(kāi)始工作之前需專業(yè)電工爬到桿塔上，將其置入巡線軌道，巡線結(jié)束后將其收回。帶電作業(yè)對(duì)電工的人身安全造成一定威脅。
[0012]3)電磁干擾。巡線機(jī)器人由于置身于高壓線路間的強(qiáng)電磁場(chǎng)中，存在電磁干擾，影響機(jī)器人及地面控制臺(tái)的通信。
[0013]4)半自主巡線機(jī)器人對(duì)人員依賴性大。每個(gè)桿塔都需要人工協(xié)助跨越，要求地面工作人員緊跟機(jī)器人移動(dòng)，不利于山區(qū)巡線作業(yè)。
[0014]目前，運(yùn)用無(wú)人機(jī)巡檢漸漸出現(xiàn)，但目前存在視頻采集中定位困難，視頻質(zhì)量不高的問(wèn)題。輸電線路中存在諸多設(shè)備缺陷或隱患導(dǎo)、地線斷股，金具螺栓等，需要主動(dòng)定位關(guān)鍵部件，如絕緣子，實(shí)現(xiàn)近距離懸停和穩(wěn)定全范圍拍攝。目前的操控及路徑規(guī)劃使用人工遙控方式，定位困難，拍攝獲得的圖像很不理想，因此僅靠高清攝像機(jī)是不夠的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0015]針對(duì)現(xiàn)有制帶過(guò)程中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置，它不僅能夠?qū)旊娋€路關(guān)鍵部件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別跟蹤，還能根據(jù)識(shí)別與定位結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦從而獲取優(yōu)質(zhì)航拍圖像。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置，包括無(wú)人機(jī)，所述無(wú)人機(jī)的底部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)，所述步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)中安裝有紅外攝像機(jī)；
[0017]所述無(wú)人機(jī)中設(shè)置有飛行控制模塊，所述飛行控制模塊分別與云臺(tái)控制模塊、紅外攝像機(jī)、自動(dòng)調(diào)焦模塊和圖像識(shí)別定位模塊信號(hào)連接，所述圖像識(shí)別定位模塊分別紅外攝像機(jī)、云臺(tái)控制模塊信號(hào)連接，所述紅外攝像機(jī)和自動(dòng)調(diào)焦模塊信號(hào)連接；
[0018]所述飛行控制模塊包括MU模塊，所述MU模塊分別與自駕模塊、信號(hào)傳遞模塊、遙控接收機(jī)信號(hào)連接，所述信號(hào)傳遞模塊和遙控接收機(jī)信號(hào)連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:無(wú)人機(jī)通過(guò)在外力破壞易發(fā)區(qū)、人員不易到達(dá)區(qū)等區(qū)域執(zhí)行飛行作業(yè)，對(duì)輸電線路及桿塔本體進(jìn)行巡視，實(shí)時(shí)采集并傳輸線路運(yùn)行狀況，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)線下“三違”和危及線路安全運(yùn)行的行為，可有效避免不安全事件的發(fā)生。具體如下:
[0020]一是解決了人工巡線工作一直受限于復(fù)雜地理?xiàng)l件限制的情況，使用電動(dòng)旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡線作業(yè)可以最大限度的節(jié)約人力物力，提高巡線工作效率，降低人工巡視作業(yè)危險(xiǎn)程度。
[0021]二是相比于直升機(jī)，無(wú)人機(jī)具有更好的飛行條件適應(yīng)性，它無(wú)需在飛行前申請(qǐng)航線，飛行時(shí)對(duì)天氣能見(jiàn)度要求相對(duì)較低，具備操作簡(jiǎn)便，易維護(hù)，攜帶方便，安全性強(qiáng)，靈活開(kāi)展等特點(diǎn)，且杜絕了上機(jī)人員的安全因素，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及安全效益明顯。
[0022]三是相比于現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)設(shè)備，它能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別與跟蹤，尤其是能在發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵部件后自動(dòng)調(diào)焦，獲取高質(zhì)量高清晰度的航拍圖像，而現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)巡線設(shè)備都只是靠高像素的攝像機(jī)來(lái)試圖提高圖像質(zhì)量，但效果依舊很差，本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)調(diào)焦，極大的改善了無(wú)人機(jī)航拍圖像的質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實(shí)用新型的功能示意框圖。
[0025]圖3為圖2中的飛行控制模塊40的功能示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1所示的一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置，包括無(wú)人機(jī)10，其特征在于:無(wú)人機(jī)10的底部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)20，步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)20中安裝有紅外攝像機(jī)30。
[0028]圖2中，無(wú)人機(jī)10中設(shè)置有飛行控制模塊40，飛行控制模塊40分別與云臺(tái)控制模塊50、紅外攝像機(jī)30、自動(dòng)調(diào)焦模塊80和圖像識(shí)別定位模塊60信號(hào)連接，圖像識(shí)別定位模塊60分別紅外攝像機(jī)30、云臺(tái)控制模塊50信號(hào)連接，紅外攝像機(jī)30和自動(dòng)調(diào)焦模塊80
信號(hào)連接。
[0029]圖3中，飛行控制模塊40包括MU模塊90，IMU模塊90分別與自駕模塊100、信號(hào)傳遞模塊120、遙控接收機(jī)110信號(hào)連接，信號(hào)傳遞模塊120和遙控接收機(jī)110信號(hào)連接。
[0030]本實(shí)用新型的基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置，將各個(gè)功能模塊化并相互連接，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛到關(guān)鍵部件(如絕緣子)附近時(shí)，通過(guò)圖像識(shí)別定位模塊功能，發(fā)現(xiàn)絕緣子并確定其位置，同時(shí)啟動(dòng)飛行控制模塊使無(wú)人機(jī)懸停，然后通過(guò)云臺(tái)控制模塊調(diào)節(jié)云臺(tái)，使被攝對(duì)象(即絕緣子)居中，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距，使被攝對(duì)象放大，從而獲取高清晰度、高準(zhǔn)確度的輸電線路關(guān)鍵部件圖像。各個(gè)模塊具體技術(shù)方案如下:
[0031]I)、飛行控制
[0032]機(jī)載飛行控制模塊包括自駕模塊、MU模塊、遙控接收機(jī)和信號(hào)傳遞模塊。由地面控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行操控實(shí)時(shí)傳遞圖片或視頻，方便巡線人員使用。由自駕模塊發(fā)出操作指令，或者由遙控接收機(jī)接收地面操作指令，IMU模塊提供穩(wěn)定支持，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行控制。飛行控制模塊與圖像識(shí)別定位模塊相連接，當(dāng)圖像識(shí)別定位模塊識(shí)別到關(guān)鍵部件時(shí)發(fā)送命令使無(wú)人機(jī)懸停。
[0033]2)、云臺(tái)控制
[0034]將云臺(tái)安裝在無(wú)人機(jī)腳架上，紅外攝像機(jī)置于云臺(tái)上，控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)與圖像識(shí)別定位模塊的位置輸出信號(hào)相連接，當(dāng)獲取到關(guān)鍵部件的位置時(shí)啟動(dòng)電機(jī)使云臺(tái)水平、垂直運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)紅外攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，讓關(guān)鍵部件居中。
[0035]3)、識(shí)別與定位
[0036]無(wú)人機(jī)飛到確定位置后，通過(guò)所拍攝到的圖像進(jìn)行設(shè)備定位建立圖像光學(xué)校正模型，去除在光線不均環(huán)境下對(duì)圖像質(zhì)量的影響，修正圖像光學(xué)信息。對(duì)圖像中由于傳感器電路、CCD噪聲等引起的噪聲，建立圖像去噪模型，對(duì)飛行中成像所引起的圖像抖動(dòng)，進(jìn)行相關(guān)圖像復(fù)原處理；提取圖像的形狀、顏色、紋理等相關(guān)特征，通過(guò)建立的關(guān)鍵部件識(shí)別模型來(lái)識(shí)別圖像中是否含有關(guān)鍵部件，并對(duì)其定位，從而為無(wú)人機(jī)懸停提供定位點(diǎn)。
[0037]4)、自動(dòng)調(diào)焦
[0038]根據(jù)圖片的識(shí)別結(jié)果，無(wú)人機(jī)懸停，云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤后，獲取關(guān)鍵部件圖像邊緣及大小，通過(guò)與相機(jī)的外接焦距控制線連接，調(diào)節(jié)焦距使關(guān)鍵部件占據(jù)圖像的50%以上。
[0039]安裝好云臺(tái)和紅外攝像機(jī)，一切準(zhǔn)備就緒后起飛無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)依據(jù)其自帶的GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行巡線，紅外攝像機(jī)處于持續(xù)工作狀態(tài)，紅外攝像機(jī)的輸出圖像與圖像識(shí)別定位模塊連接，當(dāng)識(shí)別到圖像中有關(guān)鍵部件時(shí)，獲取其位置并發(fā)送懸停信號(hào)至無(wú)人機(jī)飛行控制模塊，使無(wú)人機(jī)懸停，同時(shí)將關(guān)鍵部件位置信息反饋至云臺(tái)控制模塊，從而啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)使識(shí)別到的關(guān)鍵部件居中。然后通過(guò)與相機(jī)連接的外接焦距控制線，調(diào)節(jié)焦距使識(shí)別到的關(guān)鍵部件占據(jù)圖像的50%以上，從而獲取高質(zhì)量的航拍圖像。
[0040]以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思所作的舉例和說(shuō)明，所屬本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離實(shí)用新型的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的紅外檢視巡線裝置，包括無(wú)人機(jī)(10)，其特征在于:所述無(wú)人機(jī)(10)的底部設(shè)置有步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)(20)，所述步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)式云臺(tái)(20)中安裝有紅外攝像機(jī)(30)； 所述無(wú)人機(jī)(10)中設(shè)置有飛行控制模塊(40)，所述飛行控制模塊(40)分別與云臺(tái)控制模塊(50)、紅外攝像機(jī)(30)、自動(dòng)調(diào)焦模塊(80)和圖像識(shí)別定位模塊￠0)信號(hào)連接，所述圖像識(shí)別定位模塊(60)分別紅外攝像機(jī)(30)、云臺(tái)控制模塊(50)信號(hào)連接，所述紅外攝像機(jī)(30)和自動(dòng)調(diào)焦模塊(80)信號(hào)連接； 所述飛行控制模塊(40)包括IMU模塊(90)，所述IMU模塊(90)分別與自駕模塊(100)、信號(hào)傳遞模塊(120)、遙控接收機(jī)(110)信號(hào)連接，所述信號(hào)傳遞模塊(120)和遙控接收機(jī)(110)信號(hào)連接。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK204256523SQ201420747972
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】梁青, 張愛(ài)葉, 于雨, 陳云山, 亢首名, 王東霞 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)山西省電力公司技能培訓(xùn)中心