一种无人机配电网智能巡检系统的制作方法
本实用新型属于无人机巡检技术领域，尤其涉及一种无人机配电网智能巡检系统。
背景技术：
无人机是一种通过无线信号控制或者既定程序进行控制、无人驾驶的飞行器的统称。随着电子与材料技术的快速发展，质量轻，效率高的无人机设备不断涌现，由于无人机能够在高空长航程下进行较为高效便捷的工作，因此它在军事、测绘、拍摄、监测等领域里得到了广泛的应用，无人机的特性以及其功能使得其与电网规划与巡检工作具有很好的契合性，电网规划巡检过程中需要主动规划区域准确的地表结构、电网设施位置等地理数据，这可以利用在无人机上搭载摄像机等遥感监测设备获取，之后通过图像识别等方式即你想那个分析处理后获得可用的地理数据。
而随着相应数据处理和设备的改进，实际上影响无人机在电力巡检等领域应用的主要问题在于无人机的持续工作能力，与大型的高空探测机器人体积大续航能力强不同，在电力巡检过程中，一般是从输电网基础设施包括输电线。变压器等上空飞过，为保证图片质量，飞行高度相对较低，同时需要较好的操控性以躲避输电线沿线存在的植被和建筑物，因此一般采用体积较小控制较为灵活的小型或中型无人机，但中小型无人机自身载重量有限，在加装了满足作业需求的遥感检测设备之后，无人机内部可用于装备电池的空间不足，因此自身持续工作能力有限，而输电网自身长度却较长，且常常设置在较为偏僻或绕过繁华区域设置，为解决上述问题，人们提出了利用输电网内部电能持续为无人机供电的技术，但如何使得无人机能够准确迅速地泊入供电位置尚没有较好的方法，常规方法是通过在输电网沿线设置充电泊点，并利用传感器、活动连接结构等实现停泊定位、连接、充电以及脱离等操作，但这也导致，在除了必要的充电设施之外，还需要在输电网沿线设置众多的支持和固定结构，更重要的是还需要在无人机上配套设置各类结构或设备来实现连接，进一步削弱了无人机的负载能力。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种不需要额外的支持和联结结构，利用巡检过程必备的遥感监测设备实现无人机快速高效的定位、停泊，减少无人机巡检成本，提高巡检效率的无人机配电网智能巡检系统。
本实用新型的无人机配电网智能巡检系统，包括无人机以及地面站，无人机包括用于控制无人机飞行姿态，调整无人机作业模式的控制模块；用于完成巡检数据获取、存储和传输的遥感监测模块；用于控制无人机旋翼以及其他结构的动作的传动控制模块；用于为传动控制模块以及各类遥感监测设备提供电能的能源模块，特别的是：
无人机是指具有相等臂长的多旋翼无人机，臂长是指该无人机旋翼到该无人机中心位置的距离l；
遥感监测模块包括与遥感监测模块内摄像头连接的图像处理器与图像识别器；
还包括均匀设置在待巡检输电线沿线的泊机坪；泊机坪内设置有在线取电结构以及泊机板，泊机板水平设置，泊机板的上端面设置有识别图，识别图包括设于外侧的正多边形定位区，等边多边形内侧设有环形标志区，识别图内还设置有沿固定方向贯穿环形标志区的调整线；其中，正多边形定位区变数为α，边长为l；环形标志区内外圆半径分别为r1、r2；
图像处理器用于处理摄像头连获取的识别图数据，包括
s1、对实时获取的识别图进行加权平均化灰度处理，灰度化公式为：
f(x,y)＝0.299r(x,y)+0.587g(x,y)+0.144b(x,y)
s2、基于前述经过灰度化处理的图像获取识别图的黑白图像，黑白图像的像素点灰度值满足：
s3、滤波降噪处理；
图像识别器用于监测和判断识别图位置以判断无人机高度和方位；包括
t1、基于前述黑白图像获取识别图轮廓，具体是指根据图像中质心点间距以及轮廓的参数获取黑白图像的轮廓数据；有效轮廓的判断公式如下：
t2、剔除有效轮廓内的非正多边形定位区轮廓，确定无人机飞行高度，具体步骤包括：根据正多边形定位区的边缘尺寸与区域面积的关系，得到正多边形定位区面积s正与周长c正的比值
在定位正多边形定位区之后，即可通过照片内正多边形的周长或者面积参数确定无人机飞行高度h，在无人机不断接近泊机坪过程中，重复上述步骤以确认无人机是否到达合适的降落高度，在无人机的飞行高度h接近设定的降落高度h0此处高度指无人机相对于停机坪的高度之后，进入t3步骤；
t3、剔除有效轮廓内的非环形标志区轮廓，确定环形标志区的坐标，基于识别区黑白图像轮廓，经过霍夫变换获取识别区黑白图像中的圆形轮廓，由于图像的清晰度等问题，会导致圆形等图像的模糊，因此经过变幻的道德轮廓中包括很多直径相近的同心圆相互重叠，为此需要进行除重处理，具体是指对满足判断式的两个相近的圆形轮廓进行和并，重叠圆形轮廓的判断式为
基于前述步骤，可以将识别图中相互重叠的圆形轮廓进行辨别和合并，以避免判断错误，得到黑白图像中的环形标志区的轮廓；
t4、确定无人机偏航角，以修正朝向，便于无人机的固定和连接；基于前述步骤的霍夫变换提取图像中的线段，记录线段与前述步骤中圆形轮廓的交点的坐标，由线段端点的坐标位置即可确定无人的的偏航角，并基于坐标进行调整。
对前述无人机配电网智能巡检系统的进一步改进和优化还包括，t3步骤还包括用于验证环形标志区轮廓的步骤，在实际运用过程中，由于外侧的正多边形尺寸与面积相对较大，因此可以方便的从停机坪的上端面进行定位和识别，但为了保证泊机的精度，内侧的环形标志区的尺寸相对较小，一般仅为泊机坪上端面面积的5％～10％，停机坪上残留的水渍、圆形落叶等会影响对图案中圆形轮廓的判定，因此t3步骤还包括对于环形标志区的验证，具体而言是指，利用判断式判断t3步骤获取的两个圆形轮廓是否为同心圆，即是否为环形标志区的内外边缘，若满足判断式则认为获取的两个圆心轮廓为环形标志区轮廓，若不满足判断式，则应当重新获取图像并判断和获取圆形轮廓；其中，同心圆判断式为
对前述无人机配电网智能巡检系统的进一步改进和优化还包括，无人机包括轻质壳体，遥感监测模块设置于轻质壳体上；
轻质壳体包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2正对设置并通过设置在上壳体1和下壳体2边缘的边板3可拆卸连接；遥感监测模块内的摄像头9a设置在下壳体2下端面前侧，下壳体2下端面的中间设置有互感式取电器接收端8a，泊机坪包括泊机平板以及设置在泊机平板下方的互感式取电器发射端。
对前述无人机配电网智能巡检系统的进一步改进和优化还包括，无人机是指三旋翼无人机；无人机的旋翼通过三个筒状连接臂连接至轻质壳体，包括位于两侧的摆动式连接臂5a和位于前侧或者后侧的伸缩式连接臂5b；
上壳体1的下端面和下壳体2的上端面分别设置有可转动的连接柱6a，两个连接柱6a相对设置，且连接柱6a相对的面上分别设置有凹槽6b，摆动式连接臂5a的一端安装有旋翼电机5c，另一端端伸入相对的凹槽6b中间；
连接柱6a的外侧设置有限位块6c，限位块6c固定在上壳体1和下壳体2之间，限位块6c朝向摆动式连接臂5a的一侧设置有缺口6d，摆动式连接臂5a可卡入缺口6d中；
上壳体1和下壳体2之间设置有眼前后方向分布的多个定位框6e，缩式连接臂5b从定位框6e中间穿过。
对前述无人机配电网智能巡检系统的进一步改进和优化还包括，在上壳体1或/和下壳体2上还设置有多个外定位孔9b，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b；的末端分别设置有内定位孔5f，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b运动至极限位置时，内定位孔5f可分别与外定位孔9b同轴正对，在各外定位孔9b中设置有可拆卸的销轴，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b通过插在外定位孔9b与内定位孔5f中的销轴固定在极限位置。
其有益效果在于：
本实用新型充分利用无人机巡检系统中的遥感监测模块能够获取图像资料的条件，通过设立特别的停机坪，在无人机靠近时，实现对两者的间距以及无人机的具体坐标进行分析确认，在不需要在无人机本体设置额外的检测定位装置的基础上，提高无人机的泊机速度，进而提高巡检效率。
附图说明
图1是无人机配电网智能巡检系统的泊机原理示意图。
图2是配电网智能巡检系统无人机的侧视图展开；
图3是配电网智能巡检系统无人机的斜视图收拢；
图4是配电网智能巡检系统无人机的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型作详细说明。
本实用新型的无人机配电网智能巡检系统，包括无人机以及地面站。无人机包括用于控制无人机飞行姿态，调整无人机作业模式的控制模块；用于完成巡检数据获取、存储和传输的遥感监测模块；用于控制无人机旋翼以及其他结构的动作的传动控制模块；用于为传动控制模块以及各类遥感监测设备提供电能的能源模块，特别的是：
无人机是指具有相等臂长的多旋翼无人机，臂长是指该无人机旋翼到该无人机中心位置的距离l；
遥感监测模块包括与遥感监测模块内摄像头连接的图像处理器与图像识别器；
还包括均匀设置在待巡检输电线沿线的泊机坪；泊机坪内设置有在线取电结构以及泊机板，泊机板水平设置，泊机板的上端面设置有识别图，识别图包括设于外侧的正多边形定位区，等边多边形内侧设有环形标志区，识别图内还设置有沿固定方向贯穿环形标志区的调整线；其中，正多边形定位区变数为α，边长为l；环形标志区内外圆半径分别为r1、r2；
如图1所示，图像处理器用于处理摄像头连获取的识别图数据，包括
s1、对实时获取的识别图进行加权平均化灰度处理，灰度化公式为：
f(x,y)＝0.299r(x,y)+0.587g(x,y)+0.144b(x,y)
s2、基于前述经过灰度化处理的图像获取识别图的黑白图像，黑白图像的像素点灰度值满足：
s3、滤波降噪处理；
图像识别器用于监测和判断识别图位置以判断无人机高度和方位；包括
t1、基于前述黑白图像获取识别图轮廓，具体是指根据图像中质心点间距以及轮廓的参数获取黑白图像的轮廓数据；有效轮廓的判断公式如下：
t2、剔除有效轮廓内的非正多边形定位区轮廓，确定无人机飞行高度，具体步骤包括：根据正多边形定位区的边缘尺寸与区域面积的关系，得到正多边形定位区面积s正与周长c正的比值
在定位正多边形定位区之后，即可通过照片内正多边形的周长或者面积参数确定无人机飞行高度h，在无人机不断接近泊机坪过程中，重复上述步骤以确认无人机是否到达合适的降落高度，在无人机的飞行高度h接近设定的降落高度h0此处高度指无人机相对于停机坪的高度之后，进入t3步骤；
t3、剔除有效轮廓内的非环形标志区轮廓，确定环形标志区的坐标，基于识别区黑白图像轮廓，经过霍夫变换获取识别区黑白图像中的圆形轮廓，由于图像的清晰度等问题，会导致圆形等图像的模糊，因此经过变幻的道德轮廓中包括很多直径相近的同心圆相互重叠，为此需要进行除重处理，具体是指对满足判断式的两个相近的圆形轮廓进行和并，重叠圆形轮廓的判断式为
基于前述步骤，可以将识别图中相互重叠的圆形轮廓进行辨别和合并，以避免判断错误，得到黑白图像中的环形标志区的轮廓；
t4、确定无人机偏航角，以修正朝向，便于无人机的固定和连接；基于前述步骤的霍夫变换提取图像中的线段，记录线段与前述步骤中圆形轮廓的交点的坐标，由线段端点的坐标位置即可确定无人的的偏航角，并基于坐标进行调整。
对前述无人机配电网智能巡检系统的进一步改进和优化还包括，t3步骤还包括用于验证环形标志区轮廓的步骤，在实际运用过程中，由于外侧的正多边形尺寸与面积相对较大，因此可以方便的从停机坪的上端面进行定位和识别，但为了保证泊机的精度，内侧的环形标志区的尺寸相对较小，一般仅为泊机坪上端面面积的5％～10％，停机坪上残留的水渍、圆形落叶等会影响对图案中圆形轮廓的判定，因此t3步骤还包括对于环形标志区的验证，具体而言是指，利用判断式判断t3步骤获取的两个圆形轮廓是否为同心圆，即是否为环形标志区的内外边缘，若满足判断式则认为获取的两个圆心轮廓为环形标志区轮廓，若不满足判断式，则应当重新获取图像并判断和获取圆形轮廓；其中，同心圆判断式为
考虑到地面站或控制中心辐射范围有限，而部分电网的延伸区域可能超过控制中心的辐射范围，为避免不必要的设施投入，还可以配置移动控制等设备实现不受范围或距离限值的巡检作业，为实现上述目的，本实用新型还提供一种结构简单轻巧，能够折叠收纳，便于携带转运，以可对偏远地区进行有效巡检。
如图2、图3、图4所示，无人机包括轻质壳体，遥感监测模块设置于轻质壳体上；
轻质壳体包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2正对设置并通过设置在上壳体1和下壳体2边缘的边板3可拆卸连接；遥感监测模块内的摄像头9a设置在下壳体2下端面前侧，下壳体2下端面的中间设置有互感式取电器接收端8a，泊机坪包括泊机平板以及设置在泊机平板下方的互感式取电器发射端。
无人机是指三旋翼无人机；无人机的旋翼通过三个筒状连接臂连接至轻质壳体，包括位于两侧的摆动式连接臂5a和位于前侧或者后侧的伸缩式连接臂5b；
上壳体1的下端面和下壳体2的上端面分别设置有可转动的连接柱6a，两个连接柱6a相对设置，且连接柱6a相对的面上分别设置有凹槽6b，摆动式连接臂5a的一端安装有旋翼电机5c，另一端端伸入相对的凹槽6b中间；
连接柱6a的外侧设置有限位块6c，限位块6c固定在上壳体1和下壳体2之间，限位块6c朝向摆动式连接臂5a的一侧设置有缺口6d，摆动式连接臂5a可卡入缺口6d中；
上壳体1和下壳体2之间设置有眼前后方向分布的多个定位框6e，缩式连接臂5b从定位框6e中间穿过。
在上壳体1或/和下壳体2上还设置有多个外定位孔9b，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b；的末端分别设置有内定位孔5f，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b运动至极限位置时，内定位孔5f可分别与外定位孔9b同轴正对，在各外定位孔9b中设置有可拆卸的销轴，摆动式连接臂5a和伸缩式连接臂5b通过插在外定位孔9b与内定位孔5f中的销轴固定在极限位置。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
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