基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风电场安全生产领域，提供了一种基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法和装置，该方法包括：控制无人机从起飞点飞行至预设的基准高度，在基准高度围绕风机进行飞行，识别桨叶平面的正面中心点，基于正面中心点和预设的基准点，确定风机相对于三维模型的桨叶平面转动角度；基于当前桨叶位置和初始桨叶位置，确定风机相对于三维模型的桨叶旋转角度；基于桨叶平面转动角度和桨叶旋转角度，调整无人机的初始巡航点的位置，得到更新巡航点。该方式可以通过无人机识别出风机的姿态，实现对风机的自动巡检，降低了巡检成本和巡检时间，提高了巡检效率，提高了巡检的准确性。提高了巡检的准确性。提高了巡检的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法和装置


[0001]本专利技术涉及风电场安全生产领域，尤其是涉及一种基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法和装置。

技术介绍

[0002]风能是一种经济可行的清洁能源，风力发电项目在全球范围内都得到了快速发展。风机用于将风能转化成电能。风机也称为风力发电机。为了保证风机的正常作业，需要定期为风机进行巡检。之前对风机的巡检，主要依赖人工进行，由于风机的桨叶较大，人力巡检的方式耗费人力成本较高、且巡检时间长、巡检效率低；另外，人力巡检主要靠肉眼检查风机是否正常，容易产生视觉差，导致巡检结果不准确。目前也有部分发电厂尝试利用无人机等新兴技术，通过控制无人机按照预先设定的航线飞行以对风机等设备进行巡检，但由于风机在实际应用中，随着不同各个季节来风的方向不同，风机桨叶会随不同季节来风的风向而产生转动，导出每次巡检风机桨叶偏移角度有所不同，直接影响了巡检的准确性和安全性。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法、装置和设备，以提高风机的巡检效率、准确性和安全性。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法，该方法应用于无人机的控制设备；控制设备与无人机通信连接；控制无人机从起飞点飞行至预设的基准高度；其中，风机预先建立有三维模型；三维模型具有预设的桨叶平面朝向和初始桨叶位置；起飞点预先在三维模型的三维空间中确定；控制无人机在基准高度围绕风机进行飞行，在飞行的过程中识别风机的桨叶平面的正面中心点；基于正面中心点和预设的基准点，确定风机相对于三维模型的桨叶平面转动角度；基准点位于基准高度；基于风机的当前桨叶位置和初始桨叶位置，确定风机相对于三维模型的桨叶旋转角度；基于桨叶平面转动角度和桨叶旋转角度，调整无人机的初始巡航点的位置，得到更新巡航点；控制无人机按照更新巡航点对风机进行巡航；其中，初始巡航点基于三维模型确定。
[0005]上述三维模型通过下述方式建立：基于风机的位置，在地图中确定无人机的作业区域；控制无人机在作业区域飞行，在无人机飞行的过程中，通过无人机上安装的摄像装置拍摄风机，得到风机的影像数据；获取风机的激光扫描数据；基于激光扫描数据和影像数据，生成风机的三维模型。
[0006]上述无人机上安装有多个摄像装置；上述控制无人机在作业区域飞行，在无人机飞行的过程中，通过无人机上安装的摄像装置拍摄风机，得到风机的影像数据的步骤，包括：基于预设的飞行参数，确定无人机在作业区域中的飞行航线；其中，飞行参数包括航向重叠率和旁向重叠率；航向重叠率位于第一预设范围；旁向重叠率高于预设重叠率阈值；控制无人机沿着飞行航线飞行；在无人机飞行的过程中，通过多个摄像装置获取指定视角下
风机的影像数据；其中，指定视角包括：俯视、前视、后视、左视和右视中的多种。
[0007]上述基于激光扫描数据和影像数据，生成风机的三维模型的步骤之后，上述方法还包括：基于三维模型，确定基准点和多个初始巡航点；其中，基准点位于：垂直于三维模型的桨叶平面且与桨叶平面的中心点相交的直线上；基于基准点和多个初始巡航点，生成无人机的巡航航线；其中，巡航航线以基准点为起点，按照预设顺序依次经过多个初始巡航点，并以基准点为终点。
[0008]上述基于激光扫描数据和影像数据，生成风机的三维模型的步骤之后，上述方法还包括：基于三维模型中的桨叶长度，确定半径参数；其中，半径参数大于桨叶长度；以三维模型中的基座为中心，基于半径参数在三维模型的三维空间的地面上生成圆圈；在圆圈上确定起飞点；其中，起飞点还用于停放无人机。
[0009]上述控制无人机在基准高度围绕风机进行飞行，在飞行的过程中识别风机的桨叶平面的正面中心点的步骤，包括：在基准高度的平面上，控制无人机围绕风机进行飞行；在飞行的过程中，识别并记录无人机位于预设的正面位置；其中，正面位置与风机的桨叶平面的垂线，位于桨叶平面的中心点；识别风机的多个桨叶的末端位置，基于多个桨叶的末端位置，确定风机的桨叶平面的正面中心点。
[0010]上述在基准高度的平面上，控制无人机围绕风机进行飞行的步骤，包括：获取风机的历史巡航记录；其中，历史巡航记录中包括：无人机在历史指定时间巡航风机时，记录的历史正面位置；基于历史巡航记录生成正面位置的预测位置；基于预测位置确定无人机的飞行路线，控制无人机按照飞行路线围绕风机进行飞行。
[0011]上述识别并记录无人机位于预设的正面位置的步骤，包括：通过无人机上的激光雷达，检测无人机与风机的多个桨叶的末端距离；当无人机与多个桨叶的末端距离相同时，确定并记录无人机位于预设的正面位置；或者，通过无人机上的摄像装置，采集包含风机的影像数据，将影像数据输入至预先训练完成的深度学习模型中，以通过深度学习模型，从影像数据中识别出包含风机的正面影像的目标图像，将拍摄目标图像时无人机所在的位置，确定为正面位置，并记录正面位置。
[0012]上述在飞行的过程中，识别并记录无人机位于预设的正面位置的步骤之后，上述方法还包括：控制无人机停止围绕风机飞行。
[0013]上述基于正面中心点和预设的基准点，确定风机相对于三维模型的桨叶平面转动角度的步骤，包括：生成风机的桨叶平面的垂线；其中，垂线经过正面中心点；生成正面中心点和基准点的连线，将连线和垂线的夹角，确定为风机相对于三维模型的桨叶平面转动角度。
[0014]上述基于正面中心点和预设的基准点，确定风机相对于三维模型的桨叶平面转动角度的步骤之后，上述方法还包括：获取风机的历史巡航记录；其中，历史巡航记录中包括：无人机在历史指定时间巡航风机时，记录的历史平面转动角度；基于历史平面转动角度，检测确定出的桨叶平面转动角度的准确率。
[0015]上述基于风机的当前桨叶位置和初始桨叶位置，确定风机相对于三维模型的桨叶旋转角度的步骤，包括：识别风机的指定方向区域中目标桨叶的当前桨叶位置；从三维模型中，获取距离当前桨叶位置最近的初始桨叶位置；生成当前桨叶位置与正面中心点的第一连线，生成初始桨叶位置与正面中心点的第二连线；将第一连线和第二连线的夹角，确定为
风机相对于三维模型的桨叶旋转角度。
[0016]上述基于风机的当前桨叶位置和初始桨叶位置，确定风机相对于三维模型的桨叶旋转角度的步骤，包括：获取无人机拍摄的风机的第一图像，以及包含三维模型的第二图像；其中，第一图像和第二图像中，风机的拍摄视角相同；将第一图像和第二图像重叠处理，得到重叠图像；将第一图像中第一桨叶与第二图像中第二桨叶的夹角，确定为风机相对于三维模型的桨叶旋转角度；其中，对于重叠图像中的桨叶，第一桨叶与第二桨叶之间的夹角最小。
[0017]上述基于桨叶平面转动角度和桨叶旋转角度，调整初始巡航点的位置，得到更新巡航点的步骤，包括：基于桨叶平面转动角度，控制三维模型中的桨叶平面转动；基于桨叶旋转角度，控制三维模型中的桨叶旋转，得到三维模型的更新模型；控制初始巡航点基于更新模型进行更新，得到更新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机自动调整航线的风机巡检控制方法，其特征在于，所述方法应用于无人机的控制设备；所述控制设备与所述无人机通信连接；所述方法包括：控制所述无人机从起飞点飞行至预设的基准高度；其中，风机预先建立有三维模型；所述三维模型具有预设的桨叶平面朝向和初始桨叶位置；所述起飞点预先在所述三维模型的三维空间中确定；控制所述无人机在所述基准高度围绕所述风机进行飞行，在飞行的过程中识别所述风机的桨叶平面的正面中心点；基于所述正面中心点和预设的基准点，确定所述风机相对于所述三维模型的桨叶平面转动角度；所述基准点位于所述基准高度；基于所述风机的当前桨叶位置和所述初始桨叶位置，确定所述风机相对于所述三维模型的桨叶旋转角度；基于所述桨叶平面转动角度和所述桨叶旋转角度，调整所述无人机的初始巡航点的位置，得到更新巡航点；控制所述无人机按照所述更新巡航点对所述风机进行巡航；其中，所述初始巡航点基于所述三维模型确定。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维模型通过下述方式建立：基于所述风机的位置，在地图中确定所述无人机的作业区域；控制所述无人机在所述作业区域飞行，在所述无人机飞行的过程中，通过所述无人机上安装的摄像装置拍摄所述风机，得到所述风机的影像数据；获取所述风机的激光扫描数据；基于所述激光扫描数据和所述影像数据，生成所述风机的三维模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无人机上安装有多个摄像装置；所述控制所述无人机在所述作业区域飞行，在所述无人机飞行的过程中，通过所述无人机上安装的摄像装置拍摄所述风机，得到所述风机的影像数据的步骤，包括：基于预设的飞行参数，确定所述无人机在所述作业区域中的飞行航线；其中，所述飞行参数包括航向重叠率和旁向重叠率；所述航向重叠率位于第一预设范围；所述旁向重叠率高于预设重叠率阈值；控制所述无人机沿着所述飞行航线飞行；在所述无人机飞行的过程中，通过所述多个摄像装置获取指定视角下所述风机的影像数据；其中，所述指定视角包括：俯视、前视、后视、左视和右视中的多种。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述激光扫描数据和所述影像数据，生成所述风机的三维模型的步骤之后，所述方法还包括：基于所述三维模型，确定基准点和多个初始巡航点；其中，所述基准点位于：垂直于所述三维模型的桨叶平面且与所述桨叶平面的中心点相交的直线上；基于所述基准点和所述多个初始巡航点，生成所述无人机的巡航航线；其中，所述巡航航线以所述基准点为起点，按照预设顺序依次经过所述多个初始巡航点，并以所述基准点为终点。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述激光扫描数据和所述影像数据，生成所述风机的三维模型的步骤之后，所述方法还包括：基于所述三维模型中的桨叶长度，确定半径参数；其中，所述半径参数大于所述桨叶长度；
以所述三维模型中的基座为中心，基于所述半径参数在所述三维模型的三维空间的地面上生成圆圈；在所述圆圈上确定起飞点；其中，所述起飞点还用于停放所述无人机。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述无人机在所述基准高度围绕所述风机进行飞行，在飞行的过程中识别所述风机的桨叶平面的正面中心点的步骤，包括：在所述基准高度的平面上，控制所述无人机围绕所述风机进行飞行；在飞行的过程中，识别并记录所述无人机位于预设的正面位置；其中，所述正面位置与所述风机的桨叶平面的垂线，位于所述桨叶平面的中心点；识别所述风机的多个桨叶的末端位置，基于所述多个桨叶的末端位置，确定所述风机的桨叶平面的正面中心点。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述基准高度的平面上，控制所述无人机围绕所述风机进行飞行的步骤，包括：获取所述风机的历史巡航记录；其中，所述历史巡航记录中包括：所述无人机在历史指定时间巡航所述风机时，记录的历史正面位置；基于所述历史巡航记录生成所述正面位置的预测位置；基于所述预测位置确定所述无人机的飞行路线，控制所述无人机按照所述飞行路线围绕所述风机进行飞行。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，识别并记录所述无人机位于预设的正面位置的步骤，包括：通过所述无人机上的激光雷达，检测所述无人机与所述风机的多个桨叶的末端距离；当所述无人机与所述多个桨叶的末端距离相同时，确定并记录所述无人机位于预设的正面位置；或者，通过所述无人机上的摄像装置，采集包含所述风机的影像数据，将所述影像数据输入至预先训练完成的深度学习模型中，以通过深度学习模型，从所述影像数据中识别出包含所述风机的正面影像的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：许钢锋，吕佳洪，卢沛翰，华秋明，余鹏，甘浩旻，刘一凡，
申请(专利权)人：珠海优特电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：