本发明涉及无人机的电力巡检领域，尤其涉及基于无人机的电网巡检自动化方法。
背景技术：
随着科学技术的不断发展，电网设备自动化、智能化的趋势必不可挡。在以往的电网电塔线路的巡检上，都是用人工沿着巡检线路逐一排查，这样往往需要花费大量的人力和时间，而且效率低下。近年来，无人机慢慢被应用在电力巡检上，如此确实可以相应减少一些人力成本，但是，目前的检无人机电力巡依然依赖于人的操作，巡检的数据也依然需要人为记录和储存，其巡检依然消耗人力且效率有限，远达不到自动化程度。
但是，目前想要实现无人机的电网巡检自动化，存在以下技术问题：
1、电网巡检线路很长，而无人机的电池续航能力有限，让无人机完成整条电网线路的巡检存在困难；
2、无人机一般采用gps定位，gps定位精度达不到巡检所需精度，而且受环境和位置的影响很大，而电网线路经常设置在一些偏远的地方，致使无人机自动巡检的时候很容易迷失方向；
3、无人机可以很容易按照设置好的路径飞行并且沿路拍摄，但是很难把控拍摄的效果，例如收风力影响或者额无人机本身性能的影响等等，所以即便无人机可以沿途拍摄电网信息，却无法保证所拍摄的信息都是有效的；
4、由于电网巡检不同位置的巡检周期不同，有时还需对巡检线路做适当调整，所以拍摄完毕后，如何安置无人机也是需要考虑的问题。
因此，要实现无人机的电网巡检自动化，需要克服以上的技术难题。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述的技术难题，实现无人机的电网巡检自动化，将人从电力巡检解脱出来，大幅度提高电力巡检效率。
本发明提供的基于无人机的电网巡检自动化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1：控制终端以塔杆为节点，制定出巡检线路，并发送给无人机；
a2：位于塔杆停机坪上的无人机，通过内设rfid高射频读卡器与节点所设rfid电子标签匹配，如果匹配到无人机正好位于第一节点，则无人机开启摄像头巡检，如果匹配到无人机不在第一节点，则无人机飞至第一节点后，再开启摄像头开始巡检；
a3：无人机从第一节点沿电网线飞至第二节点，并沿途拍摄视频，并同时记录拍摄时云台的实时摆动角度、无人机的实时坐标及无人机平衡检测仪所测实时数据；
a4：无人机到达第二节点后，将步骤a3所记录的云台实时摆动角度、无人机实时坐标及无人机平衡检测实时数据连同所拍内容一块发送给控制终端；
a5：控制终端接收到数据后，将云台摆动角度、无人机定位坐标和平衡仪检测数据对应拍摄信息生成函数关系，然后将拍摄信息和生成的函数与事先预设的拍摄信息和预设的函数做对比，生成反馈函数，得出反馈意见；
a6：如果反馈意见超出接受范围，即无人机在关键部位拍摄信息不可用，则给无人机发送信号，命令其重新拍摄；
a7：无人机返航至拍摄不清晰时的坐标点，根据反馈函数数据，调整云台的转动角度及平衡仪预定角度，开始拍摄；
a8：无人机逐个拍摄反馈意见中坐标地点后，飞往第二节点，将反馈拍摄数据发送给控制终端；
a9：控制终端继续执行步骤a5—a8，直至反馈意见全部落入接受范围，则进入下面步骤：
a10：无人机从第二节点飞至第三节点，重复上述步骤a3—a9；
a11：依据上述步骤a3—a10，依此类推直到最后节点，无人机停到最后节点的停机坪，巡检结束。
作为本发明的进一步优化，所述无人机获得定位坐标的步骤包括：
b1：在每个塔杆上布置beacon基站，基站不停地发送一定功率的广播报文；
b2：无人机用搭载的蓝牙终端设备接收beacon基站发来的广播报文；
b3：无人机测量报文功率，并将其带入到功率衰减与距离关系的函数中，算出无人机与beacon基站的距离，再利用自带的气压高度传感器测出高度，最终得到定位坐标；
作为本发明的进一步优化，所述无人机只接收所处位置前后两个节点所设beacon基站发来的报文；
作为本发明进一步优化，所述蓝牙为蓝牙4.0或者蓝牙5.0。
作为本发明进一步优化，所述停机坪设有防护罩；所述防护罩上设有自动门，无人机在停靠或起航时，可控制自动门开合；所述停机坪内还设有自动充电装置，供无人机自动充电。
作为本发明进一步优化，还包括无人机自动充电方法，步骤如下：
c1：无人机在巡检过程中对机内电池电量做实时监测；
c2：当无人机机内电池电量低于设定最低阈值时，无人机巡检至下一个塔杆后，停至该塔杆停机坪自行充电。
c3：自动充电装置检测到无人机发来的充电指令后，给其充电；
c4；当无人机内电池电量检测装置检测到电量已满，自动充电装置断电，无人机重新起飞，继续巡检。
本发明的有益效果是：
本发明提供基于无人机的电网巡检自动化方法，使用本方法能完全的取代人工巡检，实现全面的自动化电力巡检，将人从电力巡检中解放出来。本发明利用分节点的巡检方法，为无人机自动巡检出现的续航不足、定位精度不准、拍摄效果不好及拍摄后无人机的安置问题做出了系统性的解决，实现电网巡检自动化。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作详细说明。
本发明提供的，基于无人机的电网巡检自动化方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1：控制终端以塔杆为节点，制定出巡检线路，并发送给无人机；
需要说明的是，所述节点可以是将每一根塔杆都设为节点，也可以是每隔若干个塔杆设为节点，没一段节距可以相同，也可以不同，依具体情况而定；
a2：位于塔杆停机坪上的无人机，通过内设rfid高射频读卡器与节点所设rfid电子标签匹配，如果匹配到无人机正好位于第一节点，则无人机开启摄像头巡检，如果匹配到无人机不在第一节点，则无人机飞至第一节点后，再开启摄像头开始巡检；
确认到达第一节点之后再开启摄像头，能有效地利用摄像头和存储空间；
a3：无人机从第一节点沿电网线飞至第二节点，并沿途拍摄视频，并同时记录拍摄时云台的实时摆动角度、无人机的实时坐标及无人机平衡检测仪所测实时数据；
所述无人机平衡检测仪可以是陀螺仪，平衡检测仪主要是检测无人机拍摄时机身与水平面的偏移角度和俯仰角度，因为该角度会影响无人机的拍摄角度，所以需将该角度测量出来，作为后面所建立函数的参数之一；
a4：无人机到达第二节点后，将步骤a3所记录的云台实时摆动角度、无人机实时坐标及无人机平衡检测实时数据连同所拍内容一块发送给控制终端；
a5：控制终端接收到数据后，将云台摆动角度、无人机定位坐标和平衡仪检测数据对应拍摄信息生成函数关系，然后将拍摄信息和生成的函数与事先预设的拍摄信息和预设的函数做对比，生成反馈函数，得出反馈意见；
a6：如果反馈意见超出接受范围，即无人机在关键部位拍摄信息不可用，则给无人机发送信号，命令其重新拍摄；
a7：无人机返航至拍摄不清晰时的坐标点，根据反馈函数数据，调整云台的转动角度及平衡仪预定角度，开始拍摄；
a8：无人机逐个拍摄反馈意见中坐标地点后，飞往第二节点，将反馈拍摄数据发送给控制终端；
上述步骤a5—a8，将无人机的空间坐标分别设为x、y、z，云台的水平角度和俯仰角度分别设为θ1、θ2，平衡检测所得无人机的水平角度和俯仰角度分别为θ3、θ4，在理想状态下，无人机在各个坐标点x、y、z上，存在与之对应的θ1、θ2、θ3、θ4使摄像机的拍摄效果达到最好。
由于无人机受到自然条件影响，例如说起风之类的，使无人机发生偏航，造成无人机坐标位置的改变，但是只要位置坐标落入预设的定义域d，即x，y，z∈d，且θ1，θ2，θ3，θ4能满足与x，y，z一一对应的关系，则依然能得到效果最好的拍摄效果。
将以上所述简化成函数模型，得到以下两个一对一函数：
g＝f1(x，y，z)；
h＝f2(θ1，θ2，θ3，θ4)；
由上述对应关系可知：
g＝k·h，k为系数；
所以，得到：
f1(x，y，z)＝k·f2(θ1，θ2，θ3，θ4)；
所以，只要x、y、z、θ1、θ2、θ3、θ4满足上述关系式，则可得到最好的拍摄效果。
在实际过程中，由于设备性能、风力、雨露、无人机飞行速度等影响，造成云台转动角度、平衡检测角度没有达到预设值，即x、y、z、θ1、θ2、θ3、θ4无法满足上述关系式，使得到的拍摄效果达不到预期。
但是，我们可以将拍摄时实际测得的角度θ1’，θ2’，θ3’，θ4’与预测的角度θ1、θ2、θ3、θ4建立函数，得到下式：
θ1＝f’(θ1’)＝θ1’+△α1；
θ2＝f’(θ2’)＝θ2’+△α2；
θ3＝f’(θ3’)＝θ3’+△α3；
θ4＝f’(θ4’)＝θ4’+△α4；
然后可以将上述△α1、△α2、△α3、△α4、抽取出来，给定值域e，如果△α1、△α2、△α3、△α4∈e，则可判断所拍摄效果在可接收范围内，如果△α1、△α2、△α3、△α4超出值域e，则可认为拍摄效果超出接收范围。
需要说明的是△α是角度的变化量，角度的变化量可以用角速度ω和时间t来构成函数式，由于云台的角速度ω一般情况下是定值，所以也可以用时间t的变化量来判断拍摄效果是否可接受。
接下来继续执行下一步。
a9：控制终端继续执行步骤a5—a8，直至反馈意见全部落入接受范围，则进入下面步骤：
a10：无人机从第二节点飞至第三节点，重复上述步骤a3—a9；
a11：依据上述步骤a3—a10，依此类推直到最后节点，无人机停到最后节点的停机坪，巡检结束。
无人机反馈拍摄的效果原理和上述过程相似，这里不再赘述。
由于传统的gps定位精度不算高，而且受环境和位置的影响很大，而电网线路经常设置在一些偏远的地方，采用gps定位很容易造成无人机方向迷失而发生事故，而且也很难保证无人机的拍摄效果。由于本发明采用了分节点的巡检方法，在节点处设置基站，可以用短距离的定位方式来实现定位，例如说蓝牙。短距离的定位方式，定位更为精准，而且环境干扰因素相对较小。
优选的，所述定位步骤包括：
b1：在每个塔杆上布置beacon基站，基站不停地发送一定功率的广播报文；
b2：无人机用搭载的蓝牙终端设备接收beacon基站发来的广播报文；
b3：无人机测量报文功率，并将其带入到功率衰减与距离关系的函数中，算出无人机与beacon基站的距离，再利用自带的气压高度传感器测出高度，最终得到定位坐标；
优选的，所述无人机只接受所处位置前后两个节点所设beacon基站发来的报文。由于蓝牙的发送接收距离有限，无人机也无法接收较远的信号，所以当无人机经过某节点时，自动将该节点之前的beacon基站关闭。由于塔杆具有一定高度，如果有必要，可以在同一塔杆不同高度的地方设置多个beacon基站，使蓝牙定位更为精准。
优选的，所述蓝牙为蓝牙4.0或者蓝牙5.0。蓝牙4.0的传输最大范围可达到100米左右，而蓝牙5.0传输最大范围可达300米左右，所以选用蓝牙型号时，需根据实际塔杆的距离或者所设的节点距离来定。
需要说明的是，短距离定位不应该只限于蓝牙，超声波定位、wifi定位等其它短距离定位方式也应该被本发明所包括。
优选的，所述停机坪设有防护罩；所述防护罩上设有自动门，无人机在停靠或起航靠近自动门时，可控制自动门开合；所述停机坪内还设有自动充电装置，供无人机自动充电。
防护罩是为无人机巡检完毕后提供安置所，保护无人机免受风雨吹打，同时防护罩还能很好的保护停机坪内的充电装置的安全，也让无人机在充电时不受外界环境打扰。无人机在停靠或起航时，可通过rfid射频装置给自动门发送信号，控制其开合。
优选的，无人机自动充电步骤如下：
c1：无人机在巡检过程中对机内电池电量做实时监测；
c2：当无人机机内电池电量低于设定最低阈值时，无人机巡检至下一个塔杆后，停至该塔杆停机坪自行充电。
c3：自动充电装置检测到无人机发来的充电指令后，给其充电；
c4；当无人机内电池电量检测装置检测到电量已满，自动充电装置断电，无人机重新起飞，继续巡检。
如上所述的自动充电装置也可用自动更换电池装置来替代，当无人机电量不足时，飞到该自动更换电池装置上更换电池，电池更换完毕继续起飞巡检，使用自动更换电池装置能更有效的提高无人机巡检的效率。
需要说明的是，如上所述无人机所设电池电量最低阈值，应该不得少于无人机完成一段节点巡检所需电量，这样才能保证无人机在巡检过程中不会因电量不足而坠机。另外控制终端在最开始制定巡检路线的时候，应该尽量以无人机的初始点作为起点，建议使用来回往复飞行的方法来制定巡检线路。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。