一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制系统的制作方法

本发明涉及无人机巡检系统的，具体涉及一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制系统。

背景技术：

1、无人机验电挂接地线一体化装置是指一种通过无人机完成电力系统验电、连接地线等任务的设备，这个设备具有自主飞行、测量电力系统状态以及进行接地等功能，同时这些功能都被整合到一个设备中。这样的设备在电力行业或其他需要远程电力设备监测和维护的领域中有应用。

2、现在已经开发出了很多无人机验电控制系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的无人机验电控制系统有如公开号为cn104181377a、cn109946503a、cn116360482a、ep3255715a1、us20210237866a1、jp2019123495a所公开的无人机验电控制系统，这些无人机验电控制系统一般包括：无人机控制终端、验电装置控制终端、无人机信息获取终端和控制分析终端；无人机控制终端用于控制无人机进行巡检飞行任务；无人机信息获取终端用于获取无人机飞行信息和位置信息；控制分析终端用于根据无人机飞行信息和位置信息进行分析；验电装置控制终端用于在无人机到达验电位置时根据分析结果控制无人机上的验电装置进行验电操作。由于上述无人机验电控制系统的控制模式单一，无人机在验电过程中已于被架空电缆的电压影响，造成了无人机验电过程风险增大的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述无人机验电控制系统存在的不足，提出一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制系统。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制系统，包括无人机信息获取终端、图像终端、控制分析终端、无人机控制终端和验电挂接地线模块控制终端；所述无人机信息获取终端用于实时获取来自无人机的飞行信息和传感信息；所述飞行信息包括飞行高度数据、飞行速度数据、飞行路径数据、定位数据和天气预报信息；所述传感信息包括机体温度数据、空气温度数据和空气湿度数据；所述图像终端用于在无人机飞行时对架空电缆进行拍摄，生成电缆图像信息；所述控制分析终端用于根据电缆图像信息和定位数据生成对应的无人机验电控制指令和验电挂接地线控制指令；所述无人机控制终端用于控制无人机进行验电巡检；所述无人机控制终端用于根据无人机验电控制指令控制无人机悬停于架空电缆对应的位置；所述验电挂接地线模块控制终端用于根据验电挂接地线控制指令控制验电挂接地线模块进行地线挂接操作；

4、所述无人机信息获取终端包括飞行信息获取模块和传感信息获取模块；所述飞行信息获取模块用于在无人机被所述无人机控制终端控制时获取对应的飞行信息；所述传感信息获取模块用于获取无人机飞行过程中的传感信息。

5、可选的，所述控制分析终端包括数据分析模块、无人机验电控制指令生成模块和验电挂接地线控制指令生成模块；所述数据分析模块用于根据电缆图像信息和定位数据进行地线挂接点分析和无人机悬停位置分析；所述无人机验电控制指令生成模块用于根据无人机悬停位置分析结果生成对应的无人机验电控制指令；所述验电挂接地线控制指令生成模块用于根据地线挂接点分析结果生成对应的验电挂接地线控制指令。

6、可选的，所述验电挂接地线控制指令生成模块包括验电挂接地线判定子模块、挂接模式选择子模块和验电挂接地线控制指令生成子模块；所述验电挂接地线判定子模块用于根据地线挂接点分析结果生成对应的验电挂接地线判定信息；所述挂接模式选择子模块用于根据验电挂接地线判定信息、传感信息和天气预报信息选择对应的挂接模式；所述验电挂接地线控制指令生成子模块用于根据挂接模式生成对应的验电挂接地线控制指令。

7、可选的，所述挂接模式选择子模块包括挂接指数计算单元和挂接模式选择单元；所述挂接指数计算单元用于根据验电挂接地线判定信息、传感信息和天气预报信息计算挂接指数；所述挂接模式选择单元用于根据挂接指数选择对应的挂接模式；

8、当所述验电挂接地线判定信息表示需要挂接时，所述挂接指数计算单元开始工作并满足以下式子：

9、hook＝f(tnow)×(β1×w+β2×h+β3×r)；

10、

11、w＝g1(δw)×(w1-wref)；

12、

13、δw＝w1-w2；

14、其中，hook表示无人机执行当前挂接任务的挂接指数；f(tnow)表示基于当前挂接任务目标用时的倍数选择函数；tnow表示当前挂接任务目标用时，由管理员根据经验设定；w表示风速分值；h表示无人机离地高度数值；r表示天气预报信息中降水量的数值；β1、β2和β3分别表示不同的指数值转换系数，均由管理员根据经验设定；tref表示对应无人机的挂接过程平均用时；g1(δw)表示基于风速差的系数选择函数；δw表示天气预报信息中当前一小时内风速与后一小时的风速的差值；w1表示当前一小时内风速数值；w2表示后一小时的风速数值；wref表示参考风速数值，由管理员根据经验设定；

15、当hook≥href时，所述挂接模式选择单元选取拉紧模式作为挂接模式；所述拉紧模式是指挂接地线后位于无人机和地面之间的地线为被拉紧的状态；当hook＜href时，所述挂接模式选择单元选取松弛模式作为挂接模式；所述松弛模式是指挂接地线后位于无人机和地面之间的地线为松弛的状态；href表示模式选择阈值。

16、可选的，所述验电挂接地线控制指令生成子模块包括挂接模式读取单元、验电挂接地线控制指令生成单元和松弛长度调节单元；所述挂接模式读取单元用于读取来自所述挂接模式选择单元所选定的挂接模式；所述验电挂接地线控制指令生成单元用于根据挂接模式生成对应的验电挂接地线控制指令；所述松弛长度调节单元用于根据无人机的工作信息和天气预报信息生成松弛长度调节指令；所述松弛长度调节指令用于在松弛模式时对位于无人机和地面之间的地线的松弛长度进行调节。

17、可选的，所述松弛长度调节单元包括松弛指数计算子单元、松弛长度选取子单元和松弛长度调节指令生成子单元；所述松弛指数计算子单元用于根据无人机的工作信息和天气预报信息计算当前松弛模式的松弛指数；所述松弛长度选取子单元用于根据松弛指数选取对应的松弛长度调节值；所述松弛长度调节指令生成子单元用于根据松弛长度调节值生成对应的松弛长度调节指令；

18、当所述松弛指数计算子单元工作时，满足以下式子：

19、

20、

21、其中，slack表示当前一次挂接地线的松弛模式的松弛指数；g2(times)表示基于无人机已执行挂接地线任务总次数的倍数选择函数；times表示当前无人机的已执行挂接地线任务总次数；λ1和λ2分别表示不同的转化系数；n1、n2和n3分别表示已启用年数、故障总次数和电池使用年数；wmax表示天气预报信息中当天的最大风速数值；

22、当所述松弛长度选取子单元工作时，满足以下式子：

23、

24、其中，c(slack)表示基于松弛指数的松弛长度选取函数；k1至kn分别表示不同的松弛长度，k1至kn依次增大；γ1至γn-1分别表示不同的选取阈值。

25、一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制方法，应用于上述的一种适用于无人机验电挂接地线一体化装置的控制系统，所述控制方法包括：

26、s1，实时获取来自无人机的飞行信息和传感信息；

27、s2，在无人机飞行时对架空电缆进行拍摄，生成电缆图像信息；

28、s3，根据电缆图像信息和定位数据生成对应的无人机验电控制指令和验电挂接地线控制指令；

29、s4，控制无人机进行验电巡检；

30、s5，根据无人机验电控制指令控制无人机悬停于架空电缆对应的位置；

31、s6，根据验电挂接地线控制指令控制验电挂接地线模块进行地线挂接操作。

32、本发明所取得的有益效果是：

33、1、无人机信息获取终端、图像终端、控制分析终端、无人机控制终端和验电挂接地线模块控制终端的设置，有利于通过挂接地线降低无人机在验电过程中发生故障的风险，通过无人机信息、电缆图像信息和传感信息丰富了控制分析的数据，有利于使得分析过程更加准确，控制过程更加准确和快捷，从而大大地降低了无人机验电过程的风险。

34、2、飞行信息获取模块和传感信息获取模块的设置有利于同时进行飞行信息和传感信息的获取，有利于提高控制效率和准确性，从而有利于降低无人机验电过程的风险；

35、3、数据分析模块、无人机验电控制指令生成模块和验电挂接地线控制指令生成模块的设置有利于无人机验电控制指令的准确性和生成效率，从而有利于降低无人机验电过程的风险；

36、4、验电挂接地线判定子模块、挂接模式选择子模块和验电挂接地线控制指令生成子模块的设置有利于提高验电挂接地线控制指令的准确性和生成效率，进而结合无人机验电控制指令生成过程的优化，大大地降低了无人机验电过程的风险；

37、5、挂接指数计算单元和挂接模式选择单元的设置配合挂接指数算法，有利于提高挂接指数的计算效率和准确性，提高了挂接模式选择的准确性，从而有利于进一步降低无人机验电过程的风险；

38、6、挂接模式读取单元、验电挂接地线控制指令生成单元和松弛长度调节单元的设置有利于更快捷地确定挂接模式并对松弛模式进行优化，使得挂接过程更加流畅和稳定，从而有利于降低无人机验电过程的风险；

39、7、松弛指数计算子单元、松弛长度选取子单元和松弛长度调节指令生成子单元的设置配合松弛指数算法和松弛长度选取函数，有利于提高松弛指数和松弛长度选取的准确性和效率，进而更进一步地提高了松弛模式下无人机验电挂接地线的稳定性和准确性，从而降低了无人机验电过程的风险；

40、8、指令接收模块、地线收卷模块、电缆端挂接模块和接地端固定模块的设置，松动监测单元、松动风险值计算单元和松动预警信息生成单元的设置，配合松动风险值算法，有利于提高松动风险值的准确性和松动预警信息的准确性，从而有利于降低无人机验电过程的风险。

41、为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。