【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电线路故障检测，尤其涉及输配电杆塔的无人机自主巡检方法、系统及巡检无人机。
技术介绍
1、输电通道地形复杂，涉及海拔地区、人员密集城区、山区，单塔结构复杂，巡检点位多，人工巡检工作量极大，且难以保证巡检质量。无人机巡检具有效率高、安全等诸多优势。但无人机巡检需要人工控制飞行或提前规划航线，但电力系统并未记录全部输电线路的准确位置坐标，往往需要先进行高精度地图建模，再将模型导入无人机控制系统，经过复杂的演算规划路线，或控制无人机试飞(人工示教)，获取更精细化的定位信息，规划好巡检路线后，再按照预设路线复飞。导致航线规划时间长，巡检成本高。
技术实现思路
1、本专利技术提供输配电杆塔的无人机自主巡检方法、系统及巡检无人机，利用机器视觉技术和定位检测，实现无人机自主巡航，无需提前规划巡检路线，以解决前期航线规划时间长、飞行成本高的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术的第一方面，提供了一种输配电杆塔的无人机自主巡检方法，包括：
4、s1，获取通过机载相机拍摄的巡检起始点周围的第一图像；
5、s2，根据所述第一图像识别第一杆塔，确定所述第一杆塔相对于无人机的方位和距离；
6、s3，控制所述无人机沿所述方位飞行至距离所述第一杆塔的第一位置，在所述第一位置拍摄所述第一杆塔的第二图像；
7、s4，根据所述第二图像识别所述第一杆塔所属的杆塔类型，根据所述杆塔类型确定巡检点位；
9、本专利技术的方案，通过图像处理技术自动识别巡检目标，根据杆塔与无人机的相对位置，可逐步确定飞行路线，因此无需提前获取各杆塔的地理坐标。定位到杆塔的相对位置后，首先将无人机导航至杆塔附近位置，可拍摄得到更清晰的杆塔图像，通过图像识别确定杆塔类型，从而根据不同的杆塔类型可确定杆塔结构，由于各类型杆塔结构及其上电力设备、如绝缘子、横担金具等具有固定的设置，进而根据杆塔与无人机的相对位置，确定出这些巡检点位相对于无人机的位置，规划巡检路线依次将这些巡检点位巡检完毕，完成一次杆塔的自主巡检。本专利技术无需复杂的前置勘测或试飞步骤，执行一次飞行即可完成巡检任务，降低了巡检成本。
10、在一种实施方式中，所述第一杆塔为在巡检方向上距离所述巡检起始点最近的杆塔；所述根据所述第一图像识别第一杆塔，包括：
11、对所述第一图像进行目标分割，提取目标轮廓特征，根据所述目标轮廓特征识别所述第一图像中的所有杆塔目标；
12、根据每个所述杆塔目标在第一图像中的面积和位置，对每个第一图像中的每个杆塔目标进行排序，得到每个第一图像中排序第一的杆塔目标；所述排序第一的杆塔目标为每个第一图像中距离所述无人机最近的杆塔目标；
13、根据每个所述排序第一的杆塔目标相对所述无人机的距离，将距离最近的所述排序第一的杆塔目标确定为第一杆塔。
14、在一种实施方式中，所述根据每个所述杆塔目标在第一图像中的面积和位置，对每个第一图像中的每个杆塔目标进行排序，得到每个第一图像中排序第一的杆塔目标，包括：
15、若所述第一图像中杆塔目标的数量为一个，则将所述第一图像中的杆塔目标确定为排序第一的杆塔目标；
16、若所述第一图像中杆塔目标的数量为两个，则将所述第一图像中面积大的杆塔目标确定为排序第一的杆塔目标；
17、若所述第一图像中杆塔目标的数量为三个及以上，则将所述第一图像中位于最外侧的两个杆塔目标中、面积大者确定为排序第一的杆塔目标。
18、在一种实施方式中，所述根据所述杆塔类型确定巡检点位，包括：
19、根据所述杆塔类型确定所述第一杆塔上的多个巡检目标，根据每个所述巡检目标在所述第一杆塔上的位置，以及所述第一杆塔相对于所述无人机的位置，确定每个所述巡检目标对应的巡检点位。
20、在一种实施方式中，在巡检完所述第一杆塔后，所述方法还包括：
21、s6，控制所述无人机升高至第一高度，作为下一个巡检起始点；
22、重复s1-s6的巡检方法，完成多杆塔的连续巡检。
23、在一种实施方式中，所述第一高度高于杆塔的高度。
24、在一种实施方式中，所述方法还包括：在巡检完一个杆塔后，统计已巡检的杆塔数量，和/或已飞行里程数，若已巡检的杆塔数量达到巡检阈值，和/或已飞行里程数达到飞行阈值，则控制所述无人机返航到第一个巡检起始点。
25、在一种实施方式中，所述控制所述无人机沿所述巡检路线进行巡检，包括：
26、控制所述无人机依次到达所述目标巡检点位后，在所述目标巡检点位拍摄第三图像，所述第三图像包括所述目标巡检点位对应的巡检目标；
27、将所述第三图像与预设缺陷设备图像进行比较，判断所述巡检目标是否故障；
28、若故障，则根据所述第三图像调整所述相机的拍摄角度和焦距，拍摄所述巡检目标的第四图像。
29、本专利技术的第二方面，提供了一种输配电杆塔的无人机自主巡检系统，包括：
30、采集单元，用于获取通过机载相机拍摄的巡检起始点周围的第一图像；
31、定位单元，用于实时定位无人机的地理位置，所述无人机用于执行输配电杆塔巡检任务；
32、处理单元，用于处理巡检过程中拍摄的图像，规划巡检路线；
33、控制单元，用于控制所述无人机本体、机载相机、定位单元和处理单元执行本专利技术第一方面任意一项所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法。
34、本专利技术的第三方面，提供一种巡检无人机，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现本专利技术第一方面任意一项所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法
35、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
36、自动化高效巡检：通过视觉导航技术，无人机能够自主识别杆塔并完成方向定位，自动确定巡检顺序，规划巡检路线，无需人工干预，大幅减少了人力成本与时间消耗。
37、轻量化实现：简化目标识别算法，基于视觉传感特点，根据杆塔目标大小和图像坐标智能判断下一巡检目标，判断结果准确，使无人机按照由近及远的顺序依次完成连续杆塔的巡检，避免遗漏。通过模式匹配技术实现杆塔类型识别，依据预设杆塔类型的结构完成巡检点位的确认，生成巡检路线，算法无需复杂的建模过程和模型训练，得以实现处理器和算法轻量化，可搭载于无人机，避免远程数据传输带来的时效问题。
38、缺陷即时检测与高清成像：利用算法模型轻量化技术，前端部署针对绝缘子电蚀、破损、闪络、避雷器老化、鸟害等常见配网缺陷的检测算法，巡检过程中，系统实时分析杆塔状态，一旦发现缺陷，立即触发角度调整和自适应变焦，自动捕捉并拍摄缺陷设备的高清图像，为缺陷评估与修复提供有力依据。
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1.输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述第一杆塔为在巡检方向上距离所述巡检起始点最近的杆塔；所述根据所述第一图像识别第一杆塔，包括：
3.根据权利要求2所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述根据每个所述杆塔目标在第一图像中的面积和位置，对每个第一图像中的每个杆塔目标进行排序，得到每个第一图像中排序第一的杆塔目标，包括：
4.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述根据所述杆塔类型确定巡检点位，包括：
5.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，在巡检完所述第一杆塔后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述第一高度高于杆塔的高度。
7.根据权利要求5所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：在巡检完一个杆塔后，统计已巡检的杆塔数量，和/或已飞行里程数，若已巡检的杆塔数量达到巡检阈值，
8.根据权利要求1-7任意一项所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述控制所述无人机沿所述巡检路线进行巡检，包括：
9.输配电杆塔的无人机自主巡检系统，其特征在于，包括：
10.巡检无人机，包括：存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行所述计算机程序并在执行所述计算机程序时，实现权利要求1-8任意一项所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法。
...【技术特征摘要】
1.输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述第一杆塔为在巡检方向上距离所述巡检起始点最近的杆塔；所述根据所述第一图像识别第一杆塔，包括：
3.根据权利要求2所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述根据每个所述杆塔目标在第一图像中的面积和位置，对每个第一图像中的每个杆塔目标进行排序，得到每个第一图像中排序第一的杆塔目标，包括：
4.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，所述根据所述杆塔类型确定巡检点位，包括：
5.根据权利要求1所述的输配电杆塔的无人机自主巡检方法，其特征在于，在巡检完所述第一杆塔后，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的输配电杆塔的无人机...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺震圳，杨耘沣，牛俊铖，谌伦鸿，李明超，范文海，李建军，李玉淑，杨振，吴丹，张小雪，赵章羽，顾守锋，符博，余德海，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司广元供电公司，
类型：发明
国别省市：
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