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专利名称：一种厂区无人机巡检方法及系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210776405.9

专利申请（专利权）人：华能伊春热电有限公司,中国移动通信集团黑龙江有限公司伊春分公司
权利人地址：黑龙江省伊春市乌马河区锦山街锦河委

专利发明（设计）人：梁世鑫,刘洪宇,赵雷,张玉良,唐晓光,章传刚,陆丹,孙亮,王博,孙雪丹,何欢

专利摘要：本发明涉及无人机控制技术领域，公开了一种厂区无人机巡检方法及系统；本发明提供的一种厂区无人机巡检系统，包括陆空两用无人机、采集模块、定位模块、坐标生成模块和无线通讯模块；本发明还提供了一种进行厂区无人机巡检的方法，以陆行模式无人机作为主控无人机，通过定位模块、坐标生成模块和无线通讯模块可以实现所述陆地模式无人机对飞行模式无人机飞行位点的控制；同时通过采集模块可实现陆地模式无人机和飞行模式无人机协同巡检，有效提高了巡检的精确度和效率。

主权利要求：
1.一种厂区无人机巡检系统，其特征在于，所述巡检系统包括：陆空两用无人机，包括至少一台陆行模式无人机和至少一台飞行模式无人机；
采集模块，所述采集模块设置于所述陆空两用无人机的无人机主体和/或支撑结构上，用于采集环境数据；
定位模块，与所述采集模块输出端连接，用于根据采集到的环境数据对所述陆空两用无人机的位置进行定位；
坐标生成模块，用于生成所述飞行模式无人机的目标位置坐标；
无线通讯模块，与所述坐标生成模块连接，用于将生成的所述目标位置坐标发送至所述陆行模式无人机；所述陆行模式无人机通过所述无线通讯模块将生成的目标位置坐标发送至所述飞行模式无人机，用于控制所述飞行模式无人机的目标位置；
所述无线通讯模块包括：
接收模块，分别与所述采集模块、所述定位模块的输出端连接，用于接收所述目标位置坐标和/或环境数据；
发送模块，与所述接收模块的输出端连接，用于将接收到的所述目标位置坐标和/或环境数据发送至所述陆空两用无人机；
所述目标位置坐标为三维空中位置坐标，所述坐标生成模块通过以下公式生成三维空中位置坐标：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位置坐标的距离；
所述支撑结构包括固定支撑杆和活动支撑杆，所述活动支撑杆活动连接于所述固定支撑杆；
所述活动支撑杆包括移动组件和支撑组件，所述移动组件包括移动组件支撑杆和滚轮，所述采集模块设置在所述移动组件支撑杆壁上；所述支撑组件包括支撑组件支撑杆和支撑脚，所述支撑组件支撑杆垂直连接于所述支撑脚；所述移动组件支撑杆垂直连接于所述支撑组件支撑杆；当所述支撑脚垂直于地面时，所述移动组件支撑杆平行于地面；
所述固定支撑杆内设置有电线，所述电线连接于所述采集模块。
2.根据权利要求1所述的巡检系统，其特征在于，所述采集模块包括图像采集装置。
3.一种利用权利要求1－2任一项所述的系统进行厂区无人机巡检的方法，其特征在于，包括：步骤S1、陆行模式无人机通过定位模块到达预设陆地检测点，以陆行模式无人机为原点，所述坐标生成模块根据与所述原点对应的预设目标巡检位点的方位角、仰角和距离生成三维空中位置坐标；
步骤S2、陆行模式无人机通过无线通讯模块将所述三维空中位置坐标发送至飞行模式无人机，飞行模式无人机根据所述三维空中位置坐标进行定点飞行巡检。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述坐标生成模块包含生成据所述三维空中位置的公式，所述公式为：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位点的距离。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤S3、陆行模式无人机和飞行模式无人机分别通过采集模块对环境进行巡检，采集环境数据。 说明书 : 一种厂区无人机巡检方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及无人机控制技术领域，特别是涉及一种厂区无人机巡检方法及系统。背景技术[0002] 随着国民经济的快速发展，我国电网的规模日渐扩大，为了电网能够安全稳定的运行，高速、高效的对厂区内进行日常巡检就变得尤为重要。目前，采用无人机对厂区进行巡检仍处于初步阶段，无人机的巡检结果往往不够精确，而如何提高无人机的巡检效率和精确度成了目前亟待解决的问题。发明内容[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种厂区无人机巡检系统，所述巡检系统包括：[0004] 陆空两用无人机，包括至少一台陆行模式无人机和至少一台飞行模式无人机；[0005] 采集模块，所述采集模块设置于所述陆空两用无人机的无人机主体和/或支撑结构上，用于采集环境数据；[0006] 定位模块，与所述采集模块输出端连接，用于根据采集到的环境数据对所述陆空两用无人机的位置进行定位；[0007] 坐标生成模块，用于生成所述飞行模式无人机的目标位置坐标；[0008] 无线通讯模块，与所述坐标生成模块连接，用于将生成的所述目标位置坐标发送至所述陆行模式无人机；所述陆行模式无人机通过所述无线通信模块将生成的目标位置坐标发送至所述飞行模式无人机，用于控制所述飞行模式无人机的目标位置。[0009] 进一步的，所述无线通讯模块包括：[0010] 接收模块，分别与所述采集模块、所述定位模块的输出端连接，用于接收所述目标位置坐标和/或环境数据；[0011] 发送模块，与所述接收模块的输出端连接，用于将接收到的所述目标位置坐标和/或环境数据发送至所述陆空两用无人机。[0012] 进一步的，所述目标位置坐标为三维空中位置坐标，所述坐标生成模块通过以下公式生成三维空中位置坐标：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位置坐标的距离。[0013] 进一步的，所述支撑结构包括固定支撑杆和活动支撑杆，所述活动支撑杆活动连接于所述固定支撑杆；[0014] 所述活动支撑杆包括移动组件和支撑组件，所述移动组件包括移动组件支撑杆和滚轮，所述采集模块设置在所述移动组件支撑杆壁上；所述支撑组件包括支撑组件支撑杆和支撑脚，所述支撑组件支撑杆垂直连接于所述支撑脚；所述移动组件支撑杆垂直连接于所述支撑组件支撑杆；当所述支撑脚垂直于地面时，所述移动组件支撑杆平行于地面。[0015] 进一步的，所述固定支撑杆内设置有电线，所述电线连接于所述采集模块。[0016] 进一步的，所述采集模块包括图像采集装置。[0017] 本发明还提供一种利用任一项所述的系统进行厂区无人机巡检的方法系统，包括：[0018] 步骤S1、陆行模式无人机通过定位模块到达预设陆地检测点，以陆行模式无人机为原点，所述坐标生成模块根据与所述原点对应的预设目标巡检位点的方位角、仰角和距离生成三维空中位置坐标；[0019] 步骤S2、陆行模式无人机通过无线通讯模块将所述三维空中位置坐标发送至飞行模式无人机，飞行模式无人机根据所述三维空中位置坐标进行定点飞行巡检。[0020] 进一步的，所述坐标生成模块包含生成据所述三维空中位置的公式，所述公式为：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位点的距离。[0021] 进一步的，所述方法还包括：[0022] 步骤S3、陆行模式无人机和飞行模式无人机分别通过采集模块对环境进行巡检，采集环境数据。[0023] 与现有技术相比，其有益效果在于：[0024] 本发明公开一种用于陆空两用的无人机的支撑结构以及包含所述支撑结构的陆空两用的无人机，所述支撑结构的活动支撑杆包括可用于陆行移动的移动组件和用于飞行着陆的支撑组件，所述移动组件和所述支撑组件可自由切换，满足无人机的陆行和飞行两种模式。其中，所述支撑组件包括支撑组件支撑杆和支撑脚，所述支撑脚除在飞行着陆时起支撑作用外，还能够在无人机陆行时起防护围栏的作用，防止无人机陆行行驶时的撞击损坏。同时，所述移动组件支撑杆壁设置有图像采集装置，可用于无人机飞行模式时，对地面的全方位图像采集，增大了图像采集的范围，[0025] 本发明还公开一种用于所述无人机的巡检系统和方法，所述巡检系统包括用于采集环境数据的采集模块、用于定位所述无人机的陆行位置的定位模块、用于生成目标巡检位点位置坐标以控制所述无人机的位置的坐标生成模块以及用于多个所述无人机间的通讯和/或所述无人机与终端的通讯。陆行模式无人机通过定位模块和坐标生成模块生成目标巡检位点的三维位置坐标，再通过所述无线通讯模块将所述三维位置坐标发送至飞行模式无人机，以控制所述飞行模式无人机的位置，以达到精准定位和巡检的效果。同时，飞行模式无人机在有地面遮挡物时，无法采集到遮挡物下的图像信息，此时，陆行模式无人机可以从地面角度对遮挡物下的图像进行采集，减少了无法检测到的监控死角，进一步提高巡检精确度。[0026] 另外，所述陆空两用的无人机除了可以多个进行协同工作外，还能够进行单独工作；除满足厂区巡检工作外，还能够满足日常生活中的需求，例如进行摄影、野外追踪等。附图说明[0027] 图1是本发明实施例支撑结构示意图；[0028] 图2是本发明实施例活动支撑杆示意图之一；[0029] 图3是本发明实施例活动支撑杆示意图之二；[0030] 图4为本发明实施例陆空两用的无人机的主视图；[0031] 图5为本发明实施例陆空两用的无人机的俯视图；[0032] 图6为本发明实施例利用陆空两用无人机进行陆空协同巡检的方法的流程示意图。[0033] 图中，1、固定支撑杆；2、活动支撑杆；3、螺钉；4、移动组件；5、支撑组件；6、移动组件支撑杆；7、滚轮；8、图像采集装置；9、支撑组件支撑杆；10、支撑脚；11、无人机主体；12、旋翼。具体实施方式[0034] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。[0035] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。[0036] 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0037] 在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。[0038] 以下实施例为本发明的一种优选实施例，需要说明的是，以下实施例所示的无人机仅为一种优选示意，用户可以根据自身需要对功能模块、无人机安装样式等进行更换，以此实现灵活地个性化定制，其并不构成对本发明的不当限制。[0039] 如图1－3所示，本发明实施例公开一种用于陆空两用无人机的支撑结构，包括固定支撑杆1和活动支撑杆2，固定支撑杆1和活动支撑杆2通过螺栓3活动连接，使活动支撑杆2能够相对固定支撑杆1实现摆动。活动支撑杆2包括移动组件和支撑组件，其中，移动组件包括移动组件支撑杆6和滚轮7，移动组件支撑杆6的壁设置有图像采集装置8；支撑组件包括支撑组件支撑杆9和支撑脚10，具体的，在本实施例中，支撑脚10为长方体状；移动组件支撑杆6垂直连接于支撑组件支撑杆9，支撑组件支撑，9垂直连接于支撑脚10，当支撑脚10垂直于地面时，移动组件支撑杆6平行于地面。固定支撑杆1内设置电线，通过电线连接于活动支撑杆2的图像采集装置8。[0040] 如图4－5所示，本发明实施例公开一种用于陆空两用的无人机，无人机包括无人机主体11和四个上述支撑结构，具体的，本实施例中的无人机主体11为长方体状。无人机主体11通过螺栓3连接于支撑结构的固定支撑杆1，固定支撑杆1的上侧电连接旋翼12，用于无人机的飞行。无人机主体11的侧壁上设置有图像采集装置8。无人机主体11还设有用于采集环境数据的采集模块、用于定位无人机的位置的定位模块、用于生成位置坐标以控制无人机的位置的坐标生成模块、用于多个无人机间的通讯和/或无人机与终端的通讯的无线通讯模块、用于存储环境数据的存储模块、用于无人机发现环境异：蠼芯ǖ木？。其中，无线通讯模块包括用于发送指令和/或数据的发送模块和用于接收发送模块发送的指令和/或数据的接收模块。其中，采集模块包括图像采集组件、温度采集组件、声音采集组件、电磁采集组件和火情采集组件，对多种环境信息进行采集。[0041] 本实施例中的位置坐标为三维位置坐标，坐标生成模块通过公式生成三维位置坐标，具体公式为：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位点的距离。[0042] 本发明实施例还公开一种利用陆空两用无人机进行陆空协同巡检的方法，该方法中至少包括两台无人机，具体的，本实施例应用两台无人机。具体方法包括：[0043] 步骤S1：将无人机设定为陆行模式无人机和飞行模式无人机。[0044] 其中，陆行模式无人机的支撑结构工作模式为移动组件支撑杆垂直地面且滚轮接触地面，支撑组件支撑杆平行地面且支撑脚也平行于地面，四个支撑脚围于无人机的外侧，组成防撞围挡，防止无人机在行驶过程中的磕碰。陆行模式无人机自动开启无人机主体侧壁上的图像集装置，关闭支撑结构上的图像采集装置。[0045] 飞行模式无人机的支撑结构工作模式为支撑组件支撑杆垂直地面且支撑脚接触于地面，移动组件支撑杆平行于地面，移动组件支撑杆壁上的图像采集装置朝向地面且平行于地面，达到飞行模式无人机在飞行过程中采集地面的图像的目的。飞行模式无人机动开启支撑结构上的图像采集装置，关闭无人机主体侧壁上的图像采集装置。[0046] 步骤S2：以陆行模式无人机为主控无人机，控制飞行模式无人机的飞行位点。[0047] 以陆行模式无人机为主控无人机，以经纬度为基。叫心Ｊ轿奕嘶は壬柚玫孛婺勘暄布煳坏愫陀肫涠杂Φ目罩心勘暄布煳坏。陆行模式无人机通过定位模块进行定位，当到达预设地面目标巡检位点时，以陆行模式无人机原点，根据与原点对应的预设空中目标巡检位点的方位角、仰角和距离，陆行模式无人机的坐标生成模块通过公式计算出空中目标巡检位点的三维位置坐标。具体公式为：x＝cosα·cosβ·L，y＝sinα·cosβ·L，z＝sinβ·L，其中α为方位角，β为仰角，L为原点至目标位点的距离。[0048] 陆行模式无人机通过无线通讯模块的发送模块将三维位置坐标发送至飞行模式无人机；飞行模式无人机通过无线通讯模块的接收模块接收三维位置坐标，然后进行定点飞行巡检。[0049] 步骤S3：飞行模式无人机和陆行模式无人机协同巡检。[0050] 飞行模式无人机在空中通过支撑结构上的图像采集装置对地面进行巡检，陆行模式无人机通过无人机主体上的图像采集装置进行巡检，[0051] 同时，飞行模式无人机在有地面遮挡物时，无法采集到遮挡物下的图像信息，此时，陆行模式无人机可以从地面角度对遮挡物下的图像进行采集，减少无法巡检到的监控死角。[0052] 步骤S4：对采集到的环境信息进行传输和存储。[0053] 飞行模式无人机和陆行模式无人机分别通过自身的无线通讯模块将采集到的环境信息发送至终端和基站，以确保用户能够及时获知巡检结果。同时，飞行模式无人机和陆行模式无人机分别利用自身存储模块将采集到的信息进行存储，方便用户对历史数据的检测和对比。[0054] 步骤S5：对异常情况的警报及处理。[0055] 当发现环境异常时，飞行模式无人机和陆行模式无人机分别通过警报模块进行警报，以达到用户及时发现及处理异常的目的。[0056] 综上，本发明公开一种用于陆空两用的无人机的支撑结构以及包含所述支撑结构的陆空两用的无人机，所述支撑结构的活动支撑杆包括可用于陆行移动的移动组件和用于飞行着陆的支撑组件，所述移动组件和所述支撑组件可自由切换，满足无人机的陆行和飞行两种模式。其中，所述支撑组件包括支撑组件支撑杆和支撑脚，所述支撑脚除在飞行着陆时起支撑作用外，还能够在无人机陆行时起防护围栏的作用，防止无人机陆行行驶时的撞击损坏。同时，所述移动组件支撑杆壁设置有图像采集装置，可用于无人机飞行模式时，对地面的全方位图像采集，增大了图像采集的范围，[0057] 本发明还公开一种用于所述无人机的巡检系统和方法，所述巡检系统包括用于采集环境数据的采集模块、用于定位所述无人机的陆行位置的定位模块、用于生成目标巡检位点位置坐标以控制所述无人机的位置的坐标生成模块以及用于多个所述无人机间的通讯和/或所述无人机与终端的通讯。陆行模式无人机通过定位模块和坐标生成模块生成目标巡检位点的三维位置坐标，再通过所述无线通讯模块将所述三维位置坐标发送至飞行模式无人机，以控制所述飞行模式无人机的位置，以达到精准定位和巡检的效果。另外，所述陆空两用的无人机除了可以多个进行协同工作外，还能够进行单独工作；除满足厂区巡检工作外，还能够满足日常生活中的需求，例如进行摄影、野外追踪等。[0058] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

专利地区：黑龙江

专利申请日期：2022-06-29

专利公开日期：2024-09-06

专利公告号：CN115268486B