一种无人机巡检系统的制作方法

本发明涉无人机
技术领域：
，尤其涉及一种无人机巡检系统。
背景技术：
：随着无人机技术的飞速发展，无人机巡检的应用领域也越来越广泛。无人机巡检发展到现在，目前仍然处于“人巡为主，机巡为辅”的阶段，原因还是无人机巡检目前还处于手动操控为主，巡检工人在实际上岗前，需要经历一定的培训才能开始使用。随着巡检要求的逐步提高，简化巡检过程、提高巡检效率成为无人机在巡检领域发展的重要课题，自动化、智能化无疑将是无人机发展的重要方向。上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供了一种无人机巡检系统，旨在解决现有的无人机巡检技术过多的依赖人工操作，巡检效率低下的技术问题。为实现上述目的，本发明提供了一种无人机巡检系统，所述无人机巡检系统包括：无人机作业管理平台，以及与所述无人机作业管理平台通信的至少一架无人机；所述无人机，用于在接收到所述无人机作业管理平台发送的巡检指令时，读取所述巡检指令中包含的巡检目标信息；所述无人机，还用于获取当前电池电量，根据所述当前电池电量和所述巡检目标信息进行巡检路径规划，获得初始巡检路径；所述无人机，还用于根据当前气象信息对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径；所述无人机，还用于根据所述目标巡检路径飞行至目标巡检位置，获取所述目标巡检位置对应的巡检场景模型，并根据所述巡检场景模型对巡检对象进行巡检。优选地，所述无人机，还用于获取当前电池电量，并从所述巡检目标信息中读取巡检对象的数量信息，以及各巡检对象的位置信息；所述无人机，还用于根据所述数量信息、所述位置信息以及所述当前电池电量进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。优选地，所述无人机，还用于根据所述当前电池电量在第一映射关系表中查找对应的目标可巡检对象数量，所述第一映射关系表中存放有电池电量和可巡检对象数量之间的对应关系；所述无人机，还用于在所述目标可巡检对象数量与所述数量信息相匹配时，根据所述位置信息和所述当前电池电量进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。优选地，所述无人机，还用于获取当前气象信息，并从所述当前气象信息中读取风向信息；所述无人机，还用于根据所述风向信息对所述初始巡检路径进行风向识别，获得逆风飞行路段和顺风飞行路段；所述无人机，还用于根据所述逆风飞行路段和顺风飞行路段对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径。优选地，所述无人机，还用于根据所述风向信息确定基准顺风方向；所述无人机，还用于获取所述初始巡检路径中各飞行路段与所述基准顺风方向之间的航向角；所述无人机，还用根据所述航向角从所述初始巡检路径中识别出逆风飞行路段和顺风飞行路段。优选地，所述无人机，还用于获取所述逆风飞行路段对应的逆风飞行公里数以及所述顺风飞行路段对应的顺风飞行公里数；所述无人机，还用于从所述当前气象信息中读取当前风力等级，并根据所述当前风力等级获取逆风飞行电量消耗参数以及顺风飞行电量消耗参数；所述无人机，还用于根据所述逆风飞行公里数和所述逆风飞行电量消耗参数确定第一电量消耗量；所述无人机，还用于根据所述顺风飞行公里数和所述顺风飞行电量消耗参数确定第二电量消耗量；所述无人机，还用于根据所述第一电量消耗量、所述第二电量消耗量以及所述当前电池电量对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径。优选地，所述无人机，还用于根据所述当前风力等级在第二映射关系表中查找对应的逆风飞行电量消耗参数以及顺风飞行电量消耗参数；其中，所述第二映射关系表中存放有风力等级与逆风飞行电量消耗参数、顺风飞行电量消耗参数之间的对应关系。优选地，所述无人机，还用于将所述目标巡检路径发送至所述无人机作业管理平台进行巡检路径确认；所述无人机，还用于在接收到所述无人机作业管理平台返回的路径确认指令时，根据所述目标巡检路径飞行至目标巡检位置。优选地，所述无人机，还用于根据所述目标巡检位置确定巡检对象，并获取所述巡检对象的对象类型；所述无人机，还用于根据所述对象类型在数据库中查找对应的巡检场景模型，并根据所述巡检场景模型对所述巡检对象进行巡检。优选地，所述无人机作业管理平台，还用于获取巡检对象的巡检图像，并根据用户操作指令对所述巡检图像进行特征标注，获得标注后的巡检图像；所述无人机作业管理平台，还用于根据所述标注后的巡检图像对初始模型进行训练，获得巡检场景模型，并将所述巡检场景模型与所述巡检对象对应的对象类型进行关联后，保存至数据库。本发明提出的无人机巡检系统中无人机在接收到无人机作业管理平台发送的巡检指令时，读取指令中包含的巡检目标信息；然后根据当前电池电量和巡检目标信息进行巡检路径规划，获得初始巡检路径；再根据当前气象信息对初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径；最后根据目标巡检路径飞行至目标巡检位置，获取目标巡检位置对应的巡检场景模型，并根据巡检场景模型对巡检对象进行巡检，相较于现有的无人机巡检技术过多的依赖人工操作的方式，本发明无人机巡检系统能够很大程度上的实现自动化巡检，提高了巡检效率，节省了人力物力；同时，本发明充分考虑巡检过程中的气象因素，根据气象因素对巡检路径进行优化调整，也能够保证巡检的可靠性。附图说明图1为本发明无人机巡检系统第一实施例的结构框图；图2为本发明无人机巡检系统第二实施例中风向识别示意图。本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。参照图1，图1为本发明无人机巡检系统第一实施例的结构框图。如图1所示，该无人机巡检系统可以包括：无人机作业管理平台101，以及与所述无人机作业管理平台通信的至少一架无人机102；需要说明的是，所述无人机作业管理平台101可以是用于对无人机进行飞行行为操作、航线规划、数据协调管理的电子信息平台(以下简称平台)。该平台可与无人机在一定的距离范围内无线通信，实现对无人机的有效管控。所述无人机102，用于在接收到所述无人机作业管理平台发送的巡检指令时，读取所述巡检指令中包含的巡检目标信息；需要说明的是，所述巡检指令可以由用户在所述无人机作业管理平台101对应的人机交互界面上手动触发，也可以由设置在平台中的巡检定时任务脚本自动触发，本实施例对此不作限制。所述巡检目标信息可包含巡检对象，巡检对象的位置(例如经纬度、高度、方位等)以及数量(即巡检对象的个数)等信息，本实施例中该巡检目标信息用于为无人机进行巡检决策提供参考或依据。所述无人机102，还用于获取当前电池电量，根据所述当前电池电量和所述巡检目标信息进行巡检路径规划，获得初始巡检路径；应理解的是，所述当前电池电量即无人机中安装的供电电源的剩余可用电量。无人机高空作业通常还会涉及图像数据的采集以及数据信号的传输，这些操作对电池电量的消耗并不低，因此为了保证无人机每次巡检都能完成巡检任务，本实施例中无人机在执行巡检任务前，将优先根据当前电池电量和巡检目标信息进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。可理解的是，所述巡检路径规划，可以是根据无人机的起点位置、终点位置、以及巡检对象所在的位置、高度等初步规划出的飞行路径。所述无人机102，还用于根据当前气象信息对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径；需要说明的是，所述当前气象信息可以是包含巡检对象所在区域的风向、风力等级、光照、晴雨信息、降雨量、降雪量等表征气象环境的信息。应理解的是，由于无人机是高空作业，因此作业区域的气象信息，尤其是风向、风力等级因素对无人机的巡检干扰是较大的，因此本实施例中无人机在规划出初始巡检路径后，还将根据当前气象信息(例如风向、风力等级)对初始巡检路径进行进一步的优化调整，获得目标巡检路径。当然，本实施例中无人机对初始巡检路径的调整还可以进一步考虑所在区域的信号干扰或者是通信信号质量情况，从而全方位多角度的对初始巡检路径进行优化调整。所述无人机102，还用于根据所述目标巡检路径飞行至目标巡检位置，获取所述目标巡检位置对应的巡检场景模型，并根据所述巡检场景模型对巡检对象进行巡检。需要说明的是，所述巡检场景模型可以是预先根据不同巡检对象对应的位置信息、类型信息、对象特征和监控需求对初始模型进行训练后得到的，用于控制无人机进行巡检操作的模型。本实施例中，所述初始模型可以是未经训练的pid模型，或基于pid算法构建的控制模型。为了实现对巡检对象快速、高效的巡检，本实施例中还可以将每个巡检对象的巡检位置和其对应的巡检场景模型进行关联，然后将关联结果保存至无人机对应的数据库。在具体实现中，无人机可先根据目标巡检路径飞行至目标巡检位置，然后根据上述关联结果实现对巡检场景模型的快速确定，再根据巡检场景模型对巡检对象进行巡检。进一步地，为了提高初始巡检路径规划的准确性，本实施例中所述无人机102，还用于获取当前电池电量，并从所述巡检目标信息中读取巡检对象的数量信息，以及各巡检对象的位置信息；应理解的是，通常情况下，巡检对象的数量和位置决定着巡检路径的总里程。只有一个巡检对象时，(考虑到返航)初始巡检路径基本等同于无人机的起点位置与巡检对象所在位置之间的直线距离的2倍。但有两个或两个以上的巡检对象时，巡检路径的规划就变得复杂，巡检路径的差异一方面影响着巡检的效率，另一方面也决定着电池电量的消耗差异。因此，本实施例中所述无人机102，还用于根据所述数量信息、所述位置信息以及所述当前电池电量进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。在具体实现中，无人机可先根据巡检对象的数量信息和位置信息进行巡检路径的初步规划，获得若干条候选巡检路径，然后计算出各候选巡检路径对应的理论电量需求值，并按从大到小的顺序对理论电量需求值进行排序，再根据所述当前电池电量和排序结果选取一条初始巡检路径。当然，若经过排序后发现，所有的理论电量需求值都大于当前电池电量，则需要生成并发送充电提醒信息至所述无人机作业管理平台101提示工作人员对该无人机进行充电，或者根据上述排序结果更换其他电量充足的无人机执行当前的巡检任务。作为初始巡检路径的另一种确定方式，本实施例中，所述无人机102，还用于根据所述当前电池电量在第一映射关系表中查找对应的目标可巡检对象数量，所述第一映射关系表中存放有电池电量和可巡检对象数量之间的对应关系；需要说明的是，为了提高初始巡检路径的确定效率，本实施例中，可预先根据过往一段时间的巡检对象的数量和每次巡检这些数量的巡检对象的耗电量之间的对应关系拟合出“电池电量和可巡检对象数量”之间的关系曲线，然后根据该关系曲线来构建上述第一映射关系表。所述无人机102，还用于在所述目标可巡检对象数量与所述数量信息相匹配时，根据所述位置信息和所述当前电池电量进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。需要说明的是，上述可巡检对象数量与数量信息相匹配可以是数量信息中的巡检对象个数小于或等于上述可巡检对象数量。在具体实现中，无人机可以在目标可巡检对象数量与数量信息相匹配时，根据位置信息和当前电池电量进行巡检路径规划，获得初始巡检路径。具体的，可先确定无人机起点位置和所有巡检对象的位置，然后构建这些位置之间的连接线(段)，再分别计算出每一条连线(段)的需求电量，最后根据需求电量和当前电池电量来选取目标连接线，并根据这些目标连接线构建初始巡检路径。本实施例无人机巡检系统中无人机在接收到无人机作业管理平台发送的巡检指令时，读取指令中包含的巡检目标信息；然后根据当前电池电量和巡检目标信息进行巡检路径规划，获得初始巡检路径；再根据当前气象信息对初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径；最后根据目标巡检路径飞行至目标巡检位置，获取目标巡检位置对应的巡检场景模型，并根据巡检场景模型对巡检对象进行巡检，相较于现有的无人机巡检技术过多的依赖人工操作的方式，本发明无人机巡检系统能够很大程度上的实现自动化巡检，提高了巡检效率，节省了人力物力；同时，本发明充分考虑巡检过程中的气象因素，根据气象因素对巡检路径进行优化调整，也能够保证巡检的可靠性。基于上述第一实施例，提出本发明无人机巡检系统第二实施例。考虑到风向对无人机的电量消耗存在巨大影响，为了能够保证巡检任务的顺利完成，本实施例中，所述无人机102，还用于获取当前气象信息，并从所述当前气象信息中读取风向信息；应理解的是，所述风向信息中可以包含当前巡检区域是否起风，以及风的方向、风力等级等信息。风向对无人机的巡检至关重要，无人机顺风飞行和逆风飞行对电量的消耗是不一样的，此外风力等级过大时，无人机也会存在坠机的风险。需要说明的是，所述当前气象信息可以由无人机作业管理平台101对巡检区域定位后，根据巡检区域的位置信息从气象监测系统或附近的气象观测站实时获取。所述无人机102，还用于根据所述风向信息对所述初始巡检路径进行风向识别，获得逆风飞行路段和顺风飞行路段；应理解的是，风向以及初始巡检路径确定后，无人机可根据风向对巡检路径进行风向识别，然后根据识别结果确定出逆风飞行路段和顺风飞行路段。在具体的风向识别过程中，可先根据风向信息确定出一个基准顺风方向，然后根据该基准顺风方向确定出逆风飞行路段和顺风飞行路段。作为一种实施方式，为了实现准确的风向识别，本实施例中所述无人机102，还用于根据所述风向信息确定基准顺风方向；然后获取所述初始巡检路径中各飞行路段与所述基准顺风方向之间的航向角；再根据所述航向角从所述初始巡检路径中识别出逆风飞行路段和顺风飞行路段。本实施例中将飞行路段与基准顺风方向之间的航向角处于逆时针0至90°以及270°至360°之间定义为顺风飞行，将航向角处于90°至270°之间定义为逆风飞行。其中，所述航向角的确定方式可参照图2。如图2所示，图2为本发明无人机巡检系统第二实施例中风向识别示意图。若基准顺风方向为正南(n为正北方)，巡检对象包括a、b、c、d四个，初始巡检路径包含1、2、3、4、5五个飞行路段，飞行路段1与基准顺风方向之间的航向角为α，飞行路段2与基准顺风方向之间的航向角为β，飞行路段3与基准顺风方向之间的航向角为γ，飞行路段4与基准顺风方向之间的航向角为δ，飞行路段5与基准顺风方向之间的航向角为θ。按照上述定义，航向角α、β和θ处于90°至270°之间，航向角γ处于0至90°之间，航向角δ处于270°至360°，则逆风飞行路段为1、2和5，顺风飞行路段为3和4。所述无人机102，还用于根据所述逆风飞行路段和顺风飞行路段对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径。应理解的是，顺风飞行时，无人机的飞行路径与基准顺风方向之间的夹角越小越省电，而逆风飞行时，不同的航向角，无人机额外需要的电量也不同。因此无人机在确定出逆风飞行路段和顺风飞行路段后，可以据此对初始巡检路径进行调整，获得调整后的目标巡检路径。例如可以将直线飞行路段调整为带有一定弧度的弧线段，从而最大程度的利用风能，或者最大限度的降低逆风飞行的电量消耗等。进一步地，为了更加准确、实际的对初始巡检路径的调整，本实施例中，所述无人机102，还用于获取所述逆风飞行路段对应的逆风飞行公里数以及所述顺风飞行路段对应的顺风飞行公里数；应理解的是，逆风/顺风飞行公里数的获取方式可以是根据巡检对象之间的位置坐标计算获得。所述无人机102，还用于从所述当前气象信息中读取当前风力等级，并根据所述当前风力等级获取逆风飞行电量消耗参数以及顺风飞行电量消耗参数；可理解的是，相比决定无人机是处于顺风飞行还是逆风飞行的风向，风力等级更能影响电池电量的消耗。因此本实施例中，可预先根据历史巡检数据分析出不同风力等级下，逆风飞行电量消耗参数(即逆风飞行的每公里平均耗电量)以及顺风飞行电量消耗参数(即顺风飞行的每公里平均耗电量)。具体的可建立一个存放有风力等级与逆风飞行电量消耗参数、顺风飞行电量消耗参数之间的对应关系的第二映射关系表。本实施例中所述第二映射关系表的形式可如下表1所示：风力等级顺风飞行电量消耗参数逆风飞行电量消耗参数xyz表1第二映射关系表在具体实现中，当获取到当前风力等级x后，即可根据上述第二映射关系表快速、准确地获取对应的逆风飞行电量消耗参数y以及顺风飞行电量消耗参数z。具体的，所述无人机102，还用于根据所述当前风力等级在第二映射关系表中查找对应的逆风飞行电量消耗参数以及顺风飞行电量消耗参数；其中，所述第二映射关系表中存放有风力等级与逆风飞行电量消耗参数、顺风飞行电量消耗参数之间的对应关系。所述无人机102，还用于根据所述逆风飞行公里数和所述逆风飞行电量消耗参数确定第一电量消耗量；所述无人机102，还用于根据所述顺风飞行公里数和所述顺风飞行电量消耗参数确定第二电量消耗量；应理解的是，在获取到逆风飞行公里数和逆风飞行电量消耗参数后，即可确定逆风飞行所需要的电量消耗量(即上述第一电量消耗量)，同样的根据顺风飞行公里数和顺风飞行电量消耗参数可确定顺风飞行所需要的电量消耗量(即上述第二电量消耗量)。所述无人机102，还用于根据所述第一电量消耗量、所述第二电量消耗量以及所述当前电池电量对所述初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径。在具体实现中，无人机可将第一电量消耗量和第二电量消耗量进行累加，然后将累加电量与当前电池电量进行比较，若大于，则表明无人机当前的电量可能不足以支撑本次巡检任务顺利完成，此时就需要更换无人机进行巡检；若小于，则可继续执行后续的巡检操作。本实施例中对于上述累加电量大于当前电池电量的情况，还将进一步区分，然后采取不同的应对策略。例如，可将累加电量与当前电池电量相除，然后将获得的商与预设阈值(例如1.1、1.05等)进行比较，若大于，则判定需要更换无人机，若小于，则表明可以通过巡检路径优化的方式，使得无人机在根据优化后的巡检路径进行巡检时，电量消耗小于当前电池电量，而无须更换无人机。本实施例无人机提供获取当前气象信息，并从当前气象信息中读取风向信息；然后根据风向信息对初始巡检路径进行风向识别，获得逆风飞行路段和顺风飞行路段；再根据逆风飞行路段和顺风飞行路段对初始巡检路径进行调整，以获得调整后的目标巡检路径。本实施例通过对风向信息的获取，充分考虑风向对无人机顺风/逆风飞行的影响，能够保证最终规划出的路径与实际环境相符合，提高了巡检路径的可靠性。基于上述第一实施例，提出本发明无人机巡检系统第三实施例。为了保证巡检任务的可行性，本实施例中，所述无人机102，还用于将所述目标巡检路径发送至所述无人机作业管理平台101进行巡检路径确认；然后在接收到所述无人机作业管理平台101返回的路径确认指令时，根据所述目标巡检路径飞行至目标巡检位置。应理解的是，目标巡检路径由无人机或者是无人机作业管理平台进行理论计算后得出，考虑到实际巡检过程中，会有一些其他不可预知的干扰，本实施例中，无人机还可将目标巡检路径发送至无人机作业管理平台101，由相关工作人员进行巡检路径确认，确保巡检任务的顺利执行。进一步地，考虑到不同的巡检对象对应的巡检需求不同，例如对于储物仓库或者物料堆，一方面需要监控其是否存在安全隐患(如火灾、水灾、泄露等)，另一方面还需要监控其是否存在盗窃风险等；对于重要的巡检对象可能需要进行持续的360°的监控一段时间，而有些巡检对象则只需要拍摄一张现场图像即可。因此，本实施例可预先对不同的巡检对象划分不同的类型，然后为不同类型的对象分别构建巡检场景模型。相应地，所述无人机102，还用于根据所述目标巡检位置确定巡检对象，并获取所述巡检对象的对象类型；然后根据所述对象类型在数据库中查找对应的巡检场景模型，并根据所述巡检场景模型对所述巡检对象进行巡检。其中，所述对象类型，可根据巡检需求确定，例如重要巡检对象、次要巡检对象、一般巡检对象、普通巡检对象等；也可以根据巡检的方式确定，例如动态巡检(拍摄动态视频)、静态巡检(拍摄静态图像)、全方位巡检、固定方位巡检等，本实施例对所述对象类型的确定方式不作具体限定。进一步地，为了实现上述基于巡检场景模型的巡检模式，本实施例中所述无人机作业管理平台101，还用于获取巡检对象的巡检图像，并根据用户操作指令对所述巡检图像进行特征标注，获得标注后的巡检图像；然后根据所述标注后的巡检图像对初始模型进行训练，获得巡检场景模型，并将所述巡检场景模型与所述巡检对象对应的对象类型进行关联后，保存至数据库。在具体实现中，工作人员可在巡检之初，通过无人机拍摄若干巡检对象的图像，然后对这些图像进行人工标注，以标注出需要监控的图像特征元素，以及这些图像特征元素被巡检时的巡检方式或规则，最后再通过这些标注后的巡检图像对初始模型进行训练，获得巡检场景模型。本实施例通过建立巡检场景模型，使得无人机在达到巡检位置后，根据巡检场景模型进行巡检，使得不同巡检对象的巡检过程更具针对性，提高了无人机巡检的可靠性和有效性。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者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过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12