一种基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法与流程

本发明涉及无人机巡检，特别是一种基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法。

背景技术：

1、随着抽水蓄能电站建设规模扩大、施工环境复杂化，传统巡检方式难以满足施工期动态监测需求。在工程领域，常规巡检主要依赖人工地面巡查与固定传感器网络相结合的模式。人工巡查通过目视检查记录施工面表观状态，结合全站仪等设备进行局部测量；固定监测系统则依据预设点位布设温湿度、位移等传感器，实现关键区域连续数据采集。此外，近年来已有研究将无人机（uav）引入工程巡检，通过规划航线对施工区域进行可见光与热成像扫描，获取地表影像与温度分布数据，并借助点云建模实现三维场景重构。这些方法为施工期质量与安全管控提供了基础数据支撑，成为当前该领域技术应用的重要发展方向。

2、然而，上述常规无人机巡检方法仍存在一定局限性。一方面，在动态施工环境下，作业机械、临时设施与工序交替导致可飞空间受限且时变性强，现有航线规划多依赖静态地理围栏，难以实时融合施工机械包络、封控区与作业窗口等动态约束，易产生航线中断或盲区。另一方面，对于疑似异常区域的判别通常依赖单次采集数据与固定阈值比对，缺乏在多轮数据层面对疑点的空间一致性与多源特征一致性的交叉验证机制，在复杂光照、温差及临时遮挡条件下可能出现误报或漏报，影响巡检结果的可靠性。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法解决现有技术中动态施工约束下无人机巡检轨迹连续性不足与异常判定可靠性低的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法，其包括，采集现场控制数据和无人机实时状态，对现场控制数据进行预处理，生成工况单，基于工况单确定候选空间并筛选可用候选段，并通过连通分析得到控制廊，根据控制廊生成控制廊内正常子区，按连续可飞长度确定基准区；根据控制廊主方向的横轴方向确定首检推进方向并生成首检轨迹；对首检片段进行基准区匹配，计算首检回调指数；根据设定首检触发阈值并判定正常首检片段或疑似首检片段，对疑似首检片段进行归并以形成疑点单；根据疑点单生成复检单，确定复检轨迹与复检速度并执行局部复检；对复检采样数据进行匹配、坐标统一和区域提取，得到复检点集、复检轮廓、复检可见区域及复检热区域，并汇总生成复检局部信息集；基于复检基面确定复检疑点区与参照区，计算空间一致度和符号一致度，根据空间一致度和符号一致度计算复检确认值并生成确认阈值，判定疑点区域是否通过复检并生成巡检处理单。

5、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述现场控制数据包括施工区边界、机械运动包络、临时封控区、作业区允许飞行的起止时刻、设计基面或上一轮合格基面以及已验正常区域；所述无人机实时状态包括巡航速度、制动能力参数和机体外廓尺寸。

6、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述对现场控制数据进行预处理，生成工况单，步骤如下：将施工区边界、机械运动包络、临时封控区、设计基面或上一轮合格基面以及已验正常区域统一转换到现场三维坐标系；以无人机起飞时间为基准时刻，对作业区允许飞行的起止时刻进行时间换算，得到作业时间窗，并删除与无人机任务时段不重叠的无效时间窗；将转换后的施工区边界、机械运动包络、临时封控区、设计基面或上一轮合格基面、已验正常区域以及有效作业时间窗进行汇总，生成工况单。

7、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述按连续可飞长度确定基准区，步骤如下：根据工况单的施工区边界、机械运动包络和临时封控区确定候选空间，对候选空间进行体素化离散，得到候选段，并筛选可用候选段；将全部可用候选段按体素邻接关系归并，保留与无人机起飞点所在体素连通的可用连通体，并将体素数量最大的可用连通体确定为控制廊；将已验正常区域进行离散化，并与控制廊进行重合判断，得到控制廊内正常体素集合，同时进行连通性划分，得到控制廊内正常子区；确定控制廊主方向，并基于各控制廊内正常子区沿控制廊主方向的连续可飞长度，选取连续可飞长度最大的控制廊内正常子区作为基准区。

8、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述确定首检推进方向并生成首检轨迹，步骤如下：提取控制廊中的全部体素中心点，以无人机起飞点的体素中心点为起点，确定横轴距离最远的体素中心点并以此确定首检推进方向；沿首检推进方向，以体素边长为步长进行垂直切片，得到首检切片，并提取落入切片内的体素中心点；分别计算首检切片所有体素中心点的横轴、纵轴和高轴坐标的平均值，得到首检切片的路径中心点；将所有路径中心点按首检推进方向依次连接，形成首检轨迹，并采集首检采样数据。

9、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述首检采样数据包括抽水蓄能电站主体表面的可见光图像、热成像图像和距离点，以及无人机位姿数据。

10、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述对疑似首检片段进行归并以形成疑点单，步骤如下：将首检片段的距离点转换到现场三维坐标系，并沿竖直方向投影到基准基面，提取片段表面轮廓及其热成像图像和可见光图像；判断首检片段中心点是否落入基准区，计算带符号法向高差、带符号温差及缺口值，并计算首检回调指数；设定首检触发阈值，将首检回调指数与首检触发阈值进行比对，判断首检片段为正常首检片段或疑似首检片段；将相邻疑似首检片段沿首检推进方向进行合并，提取疑点区域边界及长边尺寸，形成疑点单。

11、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述根据疑点单生成复检单，步骤如下：根据疑点区域边界得到疑点区域投影，并基于疑点区域长边方向确定水平长边方向和偏移方向；根据疑点区域长边尺寸和缺口值计算复检偏移距离，并以疑点区域投影的中心点为中线基准，生成中心复检线及位于两侧的侧向复检线；将中心复检线和侧向复检线与控制廊求交，保留位于控制廊内部且覆盖疑点区域投影范围的线段，并通过转接段连接形成复检轨迹；根据无人机巡航速度和缺口值计算复检速度，并将疑点区域投影、疑点区域中心点、复检偏移距离、复检轨迹和复检速度汇总为复检单。

12、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述汇总生成复检局部信息集，步骤如下：沿复检轨迹以复检速度执行局部复检，并重新采集可见光图像、热成像图像、距离点和位姿数据；以重新采集的位姿数据时间戳为基准，对重新采集的距离点、可见光图像和热成像图像进行匹配，形成复检采样数据组，并将距离点统一转换到现场三维坐标系，得到复检点集；根据复检点集提取复检比对基面、复检轮廓、复检可见区域和复检热区域；将复检点集、复检比对基面、复检轮廓、复检可见区域、复检热区域、复检采样数据组以及对应复检轨迹汇总，生成复检局部信息集。

13、作为本发明所述基于无人机的施工期抽水蓄能电站巡检处理方法的一种优选方案，其中：所述判定疑点区域是否通过复检并生成巡检处理单，步骤如下：根据疑点区域边界在复检比对基面确定复检疑点区和复检参照区；将复检轮廓与复检疑点区进行重叠比对，得到空间一致度，计算带符号复检法向高差和带符号复检温差，并与带符号法向高差和带符号温差的符号一致情况，得到符号一致度；根据空间一致度和符号一致度计算复检确认值；在复检参照区内采用滑动窗口方式得到参照确认值，并根据参照确认值设定确认阈值；将复检确认值与确认阈值进行比较，判定疑点区域是否通过复检，并将未通过复检的疑点区域相关信息汇总，生成巡检处理单。

14、本发明有益效果为：通过连通分析得到控制廊，并根据控制廊生成控制廊内正常子区，按连续可飞长度确定基准区，确保了航线的连续性和完整性；通过判定疑点区域是否通过复检，实现了对施工表面异常的精细化辨识与可靠性确认。