本发明涉及一种无人机技术领域，特别是涉及一种用于对风力发电机进行巡检的无人机巡检系统及方法。
背景技术：
风能作为一种无污染的可再生资源，是人类未来能源发展的一个重要方向，风能发电过程中需要用到风力发电机，风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风力发电机在使用一段时间后通常需要对设备进行维护和巡检，而风力发电机在地面上的设备体积比较大，人工进行巡检的效率很低，而且存在一定的安全隐患。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种巡检结果准确、工作效率高、安全性好的一种无人机巡检系统及方法。
本发明一种无人机巡检系统，包括地面站和无人机系统，所述地面站用于计算和整理数据，同时与无人机进行无线通讯，所述无人机系统包括无人机本体，无人机本体上搭载有飞行控制系统、云台、变焦相机、gps系统、测距雷达、数传装置和图传装置，所述飞行控制系统用于控制无人机的飞行状态，同时能够与地面站进行无线通讯，所述云台用于提升无人机飞行时拍摄的角度和稳定性，所述变焦相机用于对指定点进行拍摄，所述gps系统用于给无人机提供实时定位，所述测距雷达用于测量无人机与被测物间的距离，所述数传装置和图传装置用于将无人机运行时的坐标数据和拍摄的画面传回地面站。
本发明一种无人机巡检系统，其中所述飞行控制系统中内置有安全控制策略，所述安全控制策略用于规避无人机发生碰撞的风险。
本发明一种无人机巡检系统，其中所述gps系统为差分gps系统。
本发明一种无人机巡检方法，包括以下步骤：
a.在地面使用高清相机拍摄被检风机的整体图像，将图像信息传送到地面站；
b.对图像信息进行俯仰矫正处理，使其变为风机正面视角的图像；
c.根据矫正后的图像计算风机叶片中心的方位角和风机叶片与风塔的夹角；
d.根据矫正后的图像计算风机叶片边缘的曲线方程；
e.将风机叶片边缘的曲线方程进行离散化处理，生成若干个离散坐标点；
f.利用步骤c、d、e中得到的数据计算出无人机的飞行轨迹；
g.地面站将步骤f中得到的飞行轨迹数据发送到无人机的飞行控制系统；
h.操作人员下达起飞指令，无人机按照步骤g中得到的飞行轨迹进行飞行并拍摄，同时记录下拍摄点的坐标数据，并将图像和数据传回地面站；
i.指定路线的拍摄工作结束后，无人机启动自动返航策略，巡检过程结束。
本发明一种无人机巡检方法，其中所述无人机的飞行控制系统中内置有安全控制策略，配合测距雷达共同使用，所述测距雷达在无人机飞行过程中计算无人机与被测物间的距离，当距离小于安全阈值时，安全控制策略启动，无人机将暂停巡检，等候操作人员的进一步指令。
本发明一种无人机巡检方法，其中所述无人机在起飞前需要进行自检。
本发明一种无人机巡检方法，其中所述无人机拍摄的图像和坐标数据通过无人机上搭载的图传装置和数传装置传回地面站。
本发明一种无人机巡检方法与现有技术不同之处在于本发明一种无人机巡检方法采用无人机系统配合地面站进行巡检，克服了人工巡检效率低和安全性低的问题，通过无人机近距离对风机叶片的拍摄，能够在地面站准确掌握叶片的工作状态。数据经过分析及对比后的精准度也较高，获得的巡检结果也较为准确。无人机配合云台可以实现多角度、大范围的检查，避免出现巡检死角、巡检效率高，大大减轻工作人员巡检负担，不需要人工巡检，安全性也得到提高。
具体实施方式
本发明一种无人机巡检方法需要利用无人机对风力发电机叶片进行巡检，用于巡检的硬件系统包括地面站和无人机系统。地面站用于计算和整理数据，同时与无人机进行无线通讯。无人机系统包括无人机本体，无人机本体上搭载有飞行控制系统、云台、变焦相机、差分gps系统、测距雷达、数传装置和图传装置。其中飞行控制系统用于控制无人机的飞行状态，同时能够与地面站进行无线通讯，飞行控制系统中内置有安全控制策略。当无人机处于不安全状况时，安全控制策略会控制无人机停止原定工作状态，等候地面操作人员的进一步指令。云台用于提升无人机飞行时拍摄的角度和稳定性。变焦相机用于对指定点进行拍摄。差分gps系统用于给无人机提供实时定位。测距雷达用于测量无人机与被测物间的距离。数传装置和图传装置用于将无人机运行时的坐标数据和拍摄的画面传回地面站。
本发明一种无人机巡检方法具体包括以下步骤：
(1)在地面使用高清相机拍摄被检风机的整体图像，将图像信息传送到地面站；
(2)对图像信息进行俯仰矫正处理，使其变为风机正面视角的图像；
(3)根据矫正后的图像计算风机叶片中心的方位角α和风机叶片与风塔的夹角β；
(4)根据矫正后的图像计算风机叶片边缘的曲线方程；
(5)将风机叶片边缘的曲线方程进行离散化处理，生成若干个离散坐标点；
(6)通过步骤(3)～(5)中的得到方位角α和夹角β以及离散坐标计算出无人机的飞行轨迹；
(7)地面站将步骤(6)中得到的飞行轨迹数据通过无线发送到无人机的飞行控制系统；
(8)无人机进行起飞前的自检，在确认无人机自检无误后，由操作人员下达起飞指令，无人机将按照步骤(6)中得到的飞行轨迹进行飞行并拍摄，同时记录下拍摄点的坐标数据，通过数传装置和图传装置将数据和图像传回地面站；
(9)指定路线的拍摄工作结束后，无人机启动自动返航策略，巡检过程结束。
本发明一种无人机巡检方法中使用的无人机的飞行控制系统中内置有安全控制策略，配合测距雷达共同使用。无人机在飞行过程中会通过测距雷达计算无人机与被检风机的距离，无人机在实际使用过程中，在有阵风干扰、电磁干扰、gps失锁、通讯线路中断、低电压等意外情况发生时，无人机可能会偏离轨迹。当发生上述情况时，一旦无人机与被检风机的距离小于安全阈值，无人机便会启动安全控制策略。安全控制策略启动后，无人机将暂停巡检，由地面操作人员确认后，发送继续巡检指令或者返航指令到飞行控制系统，无人机将按照后续指令继续飞行。
在无人机进行巡检时，操作人员位于地面站中，可以监测无人机的飞行状态，并且查看采集到的图像和坐标数据。
本发明一种无人机巡检方法采用无人机系统配合地面站进行巡检，克服了人工巡检效率低和安全性低的问题，通过无人机近距离对风机叶片的拍摄，能够在地面站准确掌握叶片的工作状态。数据经过分析及对比后的精准度也较高，获得的巡检结果也较为准确。无人机配合云台可以实现多角度、大范围的检查，避免出现巡检死角、巡检效率高，大大减轻工作人员巡检负担，不需要人工巡检，安全性也得到提高。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。