一种基于无人机的架空电力线线路检测系统的制作方法

本实用新型涉及电力系统检测和应用领域，特别涉及一种基于无人机的架空电力线线路检测系统。

背景技术：

电力线载波通信是指通过电力线路传输语音、视频等数据信号。但是由于架空的电力线路所处环境复杂，极易受到鸟兽、天气等条件因素的影响，可能会导致电力线载波通信信号传输受阻，甚至可能会出现大规模的电力故障。因此，对架空的电力线路进行实时准确的检测就变得十分重要。

目前，主要通过网络监控设备对架空的电力线路进行检测，具体就是在架空的电力线路上每隔一段距离固定设置一个摄像头，通过固定设置的多个摄像头来实现对架空的电力线路的检测，但是，由于相邻的摄像头间隔距离较远，每个摄像头位置固定，且易受环境因素的影响，会导致架空的电力线路检测盲区，检测准确性低，进而会导致电力系统安全性问题。

由此可见，如何提高对架空的电力线路的检测准确性和电力系统的安全性问题是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种基于无人机的架空电力线线路检测系统，以解决现有技术中如何提高对架空的电力线路的检测准确性和电力系统的安全性问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于无人机的架空电力线线路检测系统，包括：

上位机，均设置于无人机的多个传感器、图像采集模块、通信模块和集成有USB转串口模块的单片机；所述单片机分别与多个所述传感器、所述图像采集模块和所述通信模块连接；

所述图像采集模块用于采集架空电力线线路的图像信息；所述单片机用于根据多个所述传感器采集的目标数据控制无人机运行，并通过所述通信模块将所述图像信息发送至所述上位机；所述上位机用于根据所述图像信息确定所述架空电力线线路是否故障。

优选地，所述单片机、多个所述传感器、所述图像采集模块和所述通信模块均集成于圆形PCB线路板。

优选地，所述USB转串口模块由电源电路、USB接口电路和通用异步或同步串行口构成。

优选地，所述传感器包括：惯性传感器和气压高度计，所述惯性传感器用于采集所述无人机的姿态信息，所述气压高度计用于采集所述无人机的高度信息。

优选地，所述惯性传感器具体为MPU6050惯性传感器；

对应地，所述MPU6050惯性传感器与所述单片机具体通过I²C协议进行通信。

优选地，所述气压高度计具体为MS5611气压高度计；

对应地，所述MS5611气压高度计与所述单片机具体通过I²C协议进行通信。

优选地，还包括与所述上位机连接的报警模块，所述报警模块用于当所述上位机接收到所述单片机发送的所述图像信息和/或确定所述架空电力线线路故障时，报警提示。

优选地，所述通信模块具体为NRF24L01无线通信模块；

对应地，所述NRF24L01无线通信模块与所述单片机具体通过SPI协议进行通信。

优选地，所述图像采集模块具体为OV2640摄像头；

对应地，所述OV2604摄像头与所述单片机具体通过SCCB协议进行通信。

优选地，所述单片机具体为STM32F407IGT6单片机。

本实用新型所提供的一种基于无人机的架空电力线线路检测系统，无人机中的单片机在根据多个传感器采集的目标数据控制无人机运行的同时，可以通过通信模块将图像采集模块采集的架空电力线线路的图像信息发送至上位机，然后上位机根据接收到的图像信息确定架空电力线线路是否故障，与现有技术中在架空的电力线路上每隔一段距离固定设置一个摄像头相比，可以对架空电力线线路进行更全面的检测，也就是说，不会出现架空电力线线路检测盲区，进而可以提高检测准确性，避免电力系统安全性问题；并且，在该检测系统中，USB转串口模块与单片机集成在一起，无需再通过其它额外的连接线就可实现USB转串口模块与单片机之间的通信，从而可以简化无人机的硬件结构。由此可见，应用本检测系统，不仅可以提高检测准确性，避免电力系统安全性问题，而且，还可以简化无人机的硬件结构。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种基于无人机的架空电力线线路检测系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的另一种基于无人机的架空电力线线路检测系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种基于无人机的架空电力线线路检测系统，可以解决现有技术中如何提高对架空的电力线路的检测准确性和电力系统的安全性的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为本实用新型实施例所提供的一种基于无人机的架空电力线线路检测系统结构示意图，如图1所示，该检测系统包括：

上位机10，均设置于无人机11的多个传感器102、图像采集模块103、通信模块104和集成有USB转串口模块1011的单片机101；单片机101分别与多个传感器102、图像采集模块103和通信模块104连接；图像采集模块103用于采集架空电力线线路的图像信息；单片机101用于根据多个传感器102采集的目标数据控制无人机11运行，并通过通信模块104将图像信息发送至上位机10；上位机10用于根据图像信息确定架空电力线线路是否故障。在实际应用中，该检测系统还包括电源模块，与单片机101连接的CJ3420电机驱动模块以及附加串口和SW调试接口等，在图1中未画出，但是并不代表没有；无人机11中的单片机101还包括晶振电路、电源电路、复位电路以及串口通信电路。其中，晶振可以采用8MHz，由电源3.3V供电。架空电力线线路就是在电杆的顶端或其它支撑体的顶端之间搭建的线路。

现有技术中，通常是在架空电力线线路上每隔一段距离固定设置一个摄像头，通过固定设置的多个摄像头来实现对架空电力线线路的检测，但是由于相邻的摄像头间隔距离较远，每个摄像头位置固定，利用现有的检测方式可能存在检测盲区，无法对架空电力线线路进行全面检测，进而可能会导致电力系统安全性问题。例如，将架空电力线线路分为三段，分别记为A段，B段和C段，A段，B段和C段每段的长度均较长，在实际应用时，通常是在A段的中间位置a处固定设置一个摄像头，在B段的中间位置b处固定设置一个摄像头，在C段的中间位置c处固定设置一个摄像头，利用a处，b处和c处的三个摄像头对架空电力线线路进行检测，这种检测方式可能会出现A段的两端位置存在检测盲区，B段的两端位置存在检测盲区和C段的两端位置存在检测盲区。

本申请实施例提供的检测系统，利用无人机11中的多个传感器102实时采集无人机11的目标数据，然后将采集到的目标数据发送至无人机11中的单片机101，单片机101则根据获取到的目标数据控制无人机11运行，在实际应用时，也可以通过上位机10发送相关指令至无人机11中的单片机101，进而实现对无人机11的控制；在无人机11运行的同时，可以通过其上安装的图像采集模块103采集架空电力线线路的图像信息，也就是说，无人机11可以一边运行一边采集架空电力线线路的图像信息，然后单片机101再将获取的图像信息通过通信模块104发送至上位机10，上位机10会对接收到的图像信息进行分析处理后，确定出对应的电力线线路是否出现故障，如果确定出现故障时，可以及时对出现故障的电力线线路进行维修，当确定没有出现故障时，则继续进行检测即可，与在架空电力线线路上固定安装摄像头来实现对架空电力线线路的检测相比，本申请实施例提供的检测系统，可以对架空电力线线路进行全面检测，也就是说不会存在检测盲区，检测准确性较高，进而可以确保电力系统安全性。控制无人机11运行的具体过程以及对图像信息的分析处理过程均可参考现有技术，在此不再赘述。

本申请实施例中无人机11中的单片机101上还集成有USB转串口模块1011，即单片机101和USB转串口模块1011是集成在一起的，无需再通过通信线实现两者之间的通信，省去外接转串口模块1011的繁琐过程，可以简化无人机11的硬件结构，简单方便地完成数据传输。在实际应用中，USB转串口模块1011由电源电路、USB接口电路和通用异步或同步串行口构成，USB转串口模块优选为可全双工串口通信的CH340B芯片，CH340B芯片支持全双工串口通信，内置FIFO，波特率为50bps-2Mbps，兼容CH341，可以使用CH341驱动程序；采用可全双工串口通信的CH340B芯片，能通过合理使用其上的引脚，在不手动配置单片机101中的对应引脚的情况下实现程序的下载。作为优选地实施方式，单片机101具体选用STM32F407IGT6单片机。可以理解的是，除了选用STM32F407IGT6单片机之外，还可以选用其它符合条件的单片机101，选用STM32F407IGT6单片机只是一种优选地方式，并不代表只有这一种方式。

本申请实施例中的目标数据包括无人机11运行时的三轴加速度、三轴角速度、姿态角以及速度等，作为优选地实施方式，传感器102包括：惯性传感器和气压高度计，惯性传感器用于采集无人机的姿态信息(三轴加速度、三轴角速度、姿态角以及速度等)，气压高度计用于采集无人机的高度信息。惯性传感器是检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度运动的传感器，是解决导航、定向和运动载体控制的重要部件，检测精度较高。气压高度计适用于检测在空中运行的物体的海拔高度，如对无人机11运行时的海拔高度进行检测，是利用气压与高度的关系，通过观测气压测量无人机11飞行时的海拔高度。当然，传感器102除了可以选用惯性传感器和气压高度计之外，还可以选用其它符合条件的传感器，本实用新型并不做限定。

本实用新型所提供的一种基于无人机的架空电力线线路检测系统，无人机中的单片机在根据多个传感器采集的目标数据控制无人机运行的同时，可以通过通信模块将图像采集模块采集的架空电力线线路的图像信息发送至上位机，然后上位机根据接收到的图像信息确定架空电力线线路是否故障，与现有技术中在架空的电力线路上每隔一段距离固定设置一个摄像头相比，可以对架空电力线线路的整个线路进行检测，也就是说，不会出现架空电力线线路检测盲区，进而可以提高检测准确性，避免电力系统安全性问题；并且，在该检测系统中，USB转串口模块与单片机集成在一起，无需再通过其它额外的连接线就可实现USB转串口模块与单片机之间的通信，从而可以简化无人机的硬件结构。由此可见，应用本检测系统，不仅可以提高检测准确性，避免电力系统安全性问题，而且，还可以简化无人机的硬件结构。

为了提高无人机11的运行稳定性和便于对无人机11的姿态进行调整，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，单片机101、多个传感器102、图像采集模块103和通信模块104均集成于圆形PCB线路板。具体地就是将无人机11中的PCB线路板做成圆形的，相比于现有技术中采用方形或其它形状的PCB线路板，可以提高无人机11的运行稳定性。

图2为本实用新型实施例所提供的另一种基于无人机的架空电力线线路检测系统结构示意图，如图2所示，在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，还包括与上位机10连接的报警模块201，报警模块201用于当上位机接收到单片机101发送的图像信息和/或确定架空电力线线路故障时，报警提示。

当在上位机10接收到架空电力线线路的图像信息和/或上位机10对图像信息分析处理后确定出架空电力线线路故障时，为了防止有关人员当前没有在上位机10的旁边，进而延迟对架空电力线线路的维修效率，该检测系统，还包括与上位机10连接的报警模块201，能够及时提醒有关工作人员。在实际应用时，报警可通过有关人员取消，报警模块201可以优选为蜂鸣器，当然，还可以选用指示灯或其它符合要求的报警装置。

在上述实施例的基础上，作为优选地实施方式，惯性传感器具体为MPU6050惯性传感器；对应地，MPU6050惯性传感器与单片机101具体通过I²C协议进行通信。通信模块104具体为NRF24L01无线通信模块；对应地，NRF24L01无线通信模块与单片机101具体通过SPI协议进行通信。图像采集模块103具体为OV2640摄像头；对应地，OV2604摄像头与单片机101具体通过SCCB协议进行通信。气压高度计具体为MS5611气压高度计；对应地，MS5611气压高度计与单片机101具体通过I²C协议进行通信。

在本申请实施例中，惯性传感器优选为MPU6050惯性传感器、通信模块104优选为NRF24L01无线通信模块、图像采集模块103优选为OV2604摄像头以及气压高度计优选为MS5611气压高度计，OV2604摄像头像素可达200万，可以获取清晰的架空电力线线路的图像信息，NRF24L01无线通信模块与单片机101通过SPI协议进行通信，具体包括SCK时钟线，主机输出从机输入信号线和主机输入从机输出信号线三根数据线连接。MPU6050惯性传感器与单片机101通过I²C协议进行通信，具体包括两根信号线，其中一根SCL作为时钟线。MS5611气压高度计与单片机101也通过I²C协议进行通信。OV2604摄像头与单片机101具体通过SCCB协议进行通信，SCCB通信协议与I²C通信协议类似，且程序执行相同。MS5611气压高度计是一款24位的AD气压、温度转换芯片，可以通过读取内部flash存储的厂家标定系数，经过计算得出气压和温度。OV2640摄像头通过8位并行接口采集架空电力线线路的图像信息，达到实时检测的目的。SW调试接口采用通用异步/同步串行通信方式，包括两根信号线，没有时钟线。MPU6050惯性传感器自带运动处理器(DMP)，在输出频率低于100Hz的情况下，能够读取正确的传感器数据和姿态数据。单片机101输出PWM控制信号，并通过N沟道CJ3420的MOS管驱动电机。SW调试不仅可以设置断点，还可逐行运行代码、运行至光标处、运行至函数内或者跳出函数，将光标移动到函数名称上时会显示函数在flash中所处地址，移动到变量上会显示该变量的值。通过SW模式进行软件调试。

以上对本实用新型所提供的一种基于无人机的架空电力线线路检测系统进行了详细介绍。本文中运用几个实例对本实用新型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实用新型的技术方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，本领域技术人员，在没有创造性劳动的前提下，对本实用新型所做出的修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请中。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个操作与另一个操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”等类似词，使得包括一系列要素的单元、设备或系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种单元、设备或系统所固有的要素。