一种电力应急抢修无人机系统及其抢修方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体为一种电力应急抢修无人机系统及其抢修方法。


背景技术：

2.为满足国民生活对于电力资源日益增长的需求，我国电网建设规模逐步扩大，但由于我国国土辽阔，地形地貌复杂，电网分布广泛且设置复杂，造成电力系统运维管理难度较大。特别是在发生自然灾害的情况下，电力系统往往会遭受大范围严重破坏，导致受灾区域断电。传统模式下，我国长期依赖人工进行电力巡检、电力应急抢修作业，为实现灾区电力保障工作，维修人员常采取连续作战、轮换休息、不间断抢修以确保线路恢复送电。由于抢险人员问题、交通环境情况、及各种安全风险因素，依靠现有条件往往无法做到第一时间到达和掌握现场情况。因此需要通过科技化的手段进行辅助，提高电力应急抢险能力和效率。无人机以其体积小、轻盈、耐用、机动灵活的特点，在电力抢险等救灾方面拥有较大技术优势。
3.中国专利(公告号：cn110588979a，公告日：2019.12.20)公开了一种搭载照明装置的夜间应急抢修无人机，该发明仅解决了在夜间应急抢修过程中特殊地理环境灯光照明难以实现的问题，并没有解决电力应急抢修时所面临的其它困难：应急抢修队伍入场前的现场勘查、环境信息采集和受灾区域的通信中继等。
4.而现有的人工电力抢修手段，无法快速准确地获取电力抢修现场情况，易受地形原因无法顺利开展抢修工作，且现有的无人机辅助电力应急抢修手段单一，无法提供多方位多角度辅助功能来提升电力应急抢修工作效率和安全性，进而存在一定的使用局限性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种电力应急抢修无人机系统及其抢修方法，以解决上述背景技术中提出现有的人工电力抢修手段，无法快速准确地获取电力抢修现场情况，易受地形原因无法顺利开展抢修工作，且现有的无人机辅助电力应急抢修手段单一，无法提供多方位多角度辅助功能来提升电力应急抢修工作效率和安全性的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力应急抢修无人机系统及其抢修方法，包括无人机集群、车载无人机机库、机库运输车和地面控制中心；
7.所述无人机集群由信息采集无人机编队、应急抢修辅助无人机编队、后备无人机编队组成；所述车载无人机机库包括无人机停机坪、自动换电舱、无人机存储舱和通信模块；所述无人机集群停放保存在车载无人机机库中，车载无人机机库装载于机库运输车上，机库运输车分布在应急抢修区域外围。
8.进一步的，所述无人机集群包含：信息采集无人机编队，搭载图像采集模块；应急抢修辅助无人机编队，搭载照明模块、图像采集模块、通讯中继模块；后备无人机编队，搭载照明模块、图像采集模块、通讯中继模块。
9.进一步的，所述图像采集模块由红外测温镜头搭载可见光摄像头组成；照明模块由大功率探照灯组成；通讯中继模块由无人机机载微基站组成。
10.进一步的，所述车载无人机机库顶部设置有自动开合舱门，舱内左右并排设置有自动换电舱和无人机存储舱，底部为机库电路控制部分并设置有通信模块。
11.进一步的，所述自动换电舱内设置有无人机电池存储装置和自动换电装置。
12.进一步的，所述无人机存储舱内设置有多层无人机停机坪，停机坪上设置有无线充电模块。
13.进一步的，所述机库运输车配备有车载电源和通讯中继模块。
14.进一步的，所述地面指挥中心包含通信中心、控制中心、数据中心。
15.一种电力应急抢修无人机系统的抢修方法，包括以下步骤：
16.s1：建立地面指挥中心，信息采集无人机编队获取电力受灾区域环境信息，制订电力应急抢修方案，划分作业区域并派遣机库运输车到指定作业区域；
17.s2：按照抢修方案，应急抢修辅助无人机编队起飞至指定区域，同机库运输车、单兵背负基站建立起通信网络覆盖并执行电力抢修辅助任务；
18.s3：执行任务时，无人机自动记录与无人机机库距离，电量不足时及时向地面指挥中心发送返航请求，地面指挥中心根据现场情况向无人机发送指令，返回机库进行换电或充电操作，同时后备无人机编队出动无人机至该区域进行轮换，继续执行任务；
19.s4：电力应急抢修任务结束，各无人机编队依序返回相应机库运输车，降落至无人机存储舱进行充电。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1.该电力应急抢修无人机系统及其抢修方法，能够在自然灾害发生后，第一时间到达灾区获取电力系统灾情，能够在短时间内轻易获取较大的航空遥感影像范围，直观、快速以及准确地获取近地面影像，及时向指挥控制中心反馈现场情况，便于了解现场受灾程度，采取具有针对性的电力抢险措施，制定科学合理的电力抢险工作部署方案；同时在电力应急抢修过程中为抢修工作提供通信中继等辅助功能；
22.2.该电力应急抢修无人机系统及其抢修方法，能够迅速抵达现场并拍摄受灾现场影像，有助于提前进行灾情评估，制定科学合理的应急抢修方案；本发明的一种电力应急抢修无人机系统，能够从照明、图像采集、通讯中继等多方面为电力应急抢修工作提供辅助，有助于电力应急抢修时故障检测工作的展开和现场通讯通道的建立；
23.3.该电力应急抢修无人机系统及其抢修方法，能够迅速抵达现场并拍摄受灾现场影像，有助于进行灾情评估，制定科学合理的应急抢修方案，能够从照明、图像采集、通讯中继等多方面为电力应急抢修工作提供辅助。
附图说明
24.图1为本发明系统整体模块图结构示意图；
25.图2为本发明电力应急抢修无人机系统工作流程结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种电力应急抢修无人机系统及其抢修方法；
28.本实施例中：
29.如图1所示为本发明的系统整体模块图，包括无人机集群、车载无人机机库、机库运输车和地面控制中心。
30.无人机集群由信息采集无人机编队、应急抢修辅助无人机编队、后备无人机编队组成。车载无人机机库包括无人机停机坪、自动换电舱、无人机存储仓。无人机集群停放保存在车载无人机机库中，车载无人机机库装载于机库运输车上，机库运输车分布在应急抢修区域外围。
31.进一步地，信息采集无人机编队搭载图像采集模块，用于电力应急抢修工作开展前的灾区视频图像信息采集和应急抢修过程中的故障巡检及现场环境安全巡查；应急抢修辅助无人机编队搭载照明模块、图像采集模块、通讯中继模块，照明模块可为夜间电力应急抢修提供照明辅助，图像采集模块可用于电力应急抢修过程中电力设备故障巡检，通讯中继模块可为电力受灾区域提供局部网络覆盖，建立通信通道；后备无人机编队搭载照明模块、图像采集模块、通讯中继模块，作为信息采集无人机编队和应急抢修辅助无人机编队的后备，用于无人机工作轮换。
32.进一步地，图像采集模块由红外测温镜头搭载可见光摄像头组成，既可进行现场常规图像信息采集，又可以对电力线路及设备进行红外测温，及时发现电力故障和安全隐患。照明模块由大功率探照灯组成，为夜间电力应急抢修提供照明辅助。通讯中继模块由无人机机载微基站组成，用于覆盖地面机库运输车无法进入的灾害区域，建立起空中无人机通信网络，同时可与地面抢修人员携带的单兵背负基站和机库运输车进行通信网络覆盖的无缝对接，通过卫星或光传输等承载方式与地面控制中心进行互通，建立起立体式、全方位空地通信网络覆盖。
33.进一步地，车载无人机机库顶部设置有自动开合舱门，舱内左右并排设置有自动换电舱和无人机存储舱，自动换电舱内设置有无人机电池存储装置和自动换电装置，用于应急抢修过程中无人机的换电；无人机存储舱内设置有多层无人机停机坪，停机坪上设置有无线充电模块，用于任务结束后无人机的停放与充电；底部为机库电路控制部分并设置有通信模块，用于维持机库正常运行及接收地面控制中心的指令。
34.进一步地，机库运输车配备有车载电源和通讯中继模块，车载电源为无人机机库供电，通讯中继模块用于和无人机机载微基站、单兵背负基站一起建立空地通信网络覆盖。
35.进一步地，地面指挥中心包含通信中心、控制中心、数据中心，通信中心负责电力应急抢修过程中的网络通信、信息传输；控制中心负责电力应急抢修过程中的指令接收、分析、判断、决策和发送；数据中心负责电力应急抢修过程中各类数据信息的分类、汇总与存储。
36.本实施例的电力应急抢修无人机系统的工作流程如下，如图2所示。首先，建立地面指挥中心，信息采集无人机编队获取电力受灾区域环境信息，制订电力应急抢修方案，划
分作业区域并派遣机库运输车到指定作业区域；然后，按照抢修方案，应急抢修辅助无人机编队起飞至指定区域，同机库运输车、单兵背负基站建立起通信网络覆盖并执行电力抢修辅助任务；执行任务时，无人机自动记录与无人机机库距离，电量不足时及时向地面指挥中心发送返航请求，地面指挥中心根据现场情况向无人机发送指令，返回机库进行换电或充电操作；
37.能够迅速抵达现场并拍摄受灾现场影像，有助于提前进行灾情评估，制定科学合理的应急抢修方案；本发明的一种电力应急抢修无人机系统，能够从照明、图像采集、通讯中继等多方面为电力应急抢修工作提供辅助，有助于电力应急抢修时故障检测工作的展开和现场通讯通道的建立。
38.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
39.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。