本發(fā)明涉及配電網(wǎng)巡檢，特別是一種基于配網(wǎng)巡檢的多任務(wù)調(diào)控系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與新能源的崛起，配電網(wǎng)承擔(dān)著十分重要的角色，其輸電線路的平穩(wěn)暢通尤為重要，且隨著輸電技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，配電網(wǎng)的密度不斷增大，導(dǎo)致巡檢工作人員的工作量日益增大。伴隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，以及5g通信技術(shù)的應(yīng)用，大部分地區(qū)采用無(wú)人機(jī)替代人工進(jìn)行配電網(wǎng)巡檢，不僅緩減了巡檢工作人員的任務(wù)量，而且也為配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)提供了便捷。然而目前針對(duì)配電網(wǎng)采用的無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)存在部分缺陷，具體體現(xiàn)在：（1）當(dāng)前巡檢任務(wù)選擇的機(jī)型很少關(guān)注任務(wù)區(qū)域內(nèi)的氣象條件，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)不能很好的與區(qū)域氣象狀況適應(yīng)，從而增大無(wú)人機(jī)的運(yùn)行能耗，縮短巡檢范圍，減少無(wú)人機(jī)的巡檢壽命；（2）當(dāng)前任務(wù)執(zhí)行期間一味的追求短時(shí)限，從而增大無(wú)人機(jī)的無(wú)線傳輸能耗，減小了無(wú)人機(jī)續(xù)航，忽略了部分任務(wù)對(duì)時(shí)限要求較低，其更注重巡航范圍的要求；（3）目前的無(wú)人機(jī)在飛行避障方面，主要關(guān)注于通過(guò)在無(wú)人機(jī)端添加各種傳感器，進(jìn)行實(shí)時(shí)避障，避障效果顯著，但各種避障傳感器使無(wú)人機(jī)續(xù)航能力大幅度減弱，忽略了在飛行航線規(guī)劃過(guò)程中進(jìn)行提前避障，從而在保證無(wú)人機(jī)飛行安全的同時(shí)，適當(dāng)?shù)臏p少避障傳感器的安裝，從而增強(qiáng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航與巡檢范圍。

2、中國(guó)專利cn?115209379a公開了一種基于5g智能網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)的電網(wǎng)云邊協(xié)同巡檢系統(tǒng)及方法，包括云端無(wú)人機(jī)智慧巡檢系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)，且兩者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層進(jìn)行通信連接，其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸層中的urllc切片以滿足對(duì)低時(shí)延和高可靠性通信的需求，但導(dǎo)致無(wú)人機(jī)的巡檢續(xù)航縮短，減少了單次巡檢范圍，忽略了相對(duì)于低時(shí)延，日常巡檢任務(wù)更傾向于單次巡檢范圍的增大。

3、中國(guó)專利cn?116700357a公開了一種架空輸電線路無(wú)人機(jī)編隊(duì)智能巡檢方法，包括?巡檢設(shè)備布設(shè)統(tǒng)計(jì)、?基本信息提取、?基本信息預(yù)分析、?限定巡檢無(wú)人機(jī)編隊(duì)條件信息整合、目標(biāo)巡檢架空輸電線路狀態(tài)識(shí)別和狀態(tài)異常反饋，?本發(fā)明針對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的氣象信息對(duì)巡檢無(wú)人機(jī)本身的巡檢適宜性進(jìn)行分析，?能夠使實(shí)際調(diào)用的巡檢無(wú)人機(jī)與區(qū)域氣象狀況相協(xié)調(diào)適應(yīng)，?不僅會(huì)減緩巡檢無(wú)人機(jī)的應(yīng)用損耗程度，?進(jìn)一步保障巡檢無(wú)人機(jī)的使用壽命，同時(shí)還能夠有效避免因無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)架空輸電線路存在狀態(tài)安全隱患而導(dǎo)致的缺陷，但其未考慮到機(jī)型是否適合當(dāng)前任務(wù)環(huán)境內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，是否可以完成避障，從而造成財(cái)產(chǎn)損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于配網(wǎng)巡檢的多任務(wù)調(diào)控系統(tǒng)及其工作方法，通過(guò)細(xì)化巡檢任務(wù)的任務(wù)類型，選擇其合適的任務(wù)卸載方式，同時(shí)通過(guò)氣象遙感衛(wèi)星獲取任務(wù)區(qū)域的當(dāng)前氣象環(huán)境，進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行機(jī)型的選擇，減少系統(tǒng)的能耗，并結(jié)合陸地遙感衛(wèi)星獲取的任務(wù)區(qū)域的地理特征與配電網(wǎng)規(guī)劃信息建立3d模型進(jìn)行航線模擬，提高無(wú)人機(jī)航行的安全度。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于配網(wǎng)巡檢的多任務(wù)調(diào)控系統(tǒng)，包括：任務(wù)劃分及卸載方式選擇系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)巡檢航線生成系統(tǒng)以及多型號(hào)無(wú)人機(jī)；

3、所述任務(wù)劃分及卸載方式選擇系統(tǒng)用于將自動(dòng)生成的任務(wù)及人工輸入的任務(wù)按時(shí)限程度劃分任務(wù)類型，并根據(jù)任務(wù)類型選擇無(wú)人機(jī)任務(wù)的卸載并計(jì)算；

4、所述無(wú)人機(jī)巡檢航線生成系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)巡航空域申請(qǐng)模塊、無(wú)人機(jī)任務(wù)管理模塊和無(wú)人機(jī)巡檢路線模擬及訓(xùn)練模塊；

5、所述無(wú)人機(jī)巡檢空域申請(qǐng)模塊由無(wú)人機(jī)巡航空域申請(qǐng)人員進(jìn)行無(wú)人機(jī)巡航區(qū)域進(jìn)行申報(bào)；

6、所述無(wú)人機(jī)巡檢路線模擬及訓(xùn)練模塊包括航線3d模擬模塊、巡檢航線規(guī)劃、任務(wù)執(zhí)行機(jī)型選擇模塊、巡航環(huán)境3d模塊、歷史航線數(shù)據(jù)庫(kù)；

7、所述多型號(hào)無(wú)人機(jī)包括旋翼巡檢無(wú)人機(jī)、固定翼巡檢無(wú)人機(jī)和飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)；其中飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)帶有移動(dòng)邊緣計(jì)算服務(wù)器。

8、優(yōu)選的，所述系統(tǒng)自動(dòng)生成的任務(wù)包括系統(tǒng)設(shè)定周期對(duì)整個(gè)巡檢區(qū)域進(jìn)行例行巡檢以及由天氣惡劣或事故警報(bào)自動(dòng)觸發(fā)的緊急任務(wù)。

9、優(yōu)選的，所述任務(wù)類型包括例行任務(wù)、緊急任務(wù)及指定任務(wù)，依次對(duì)應(yīng)的卸載模式為本地卸載、飛艇邊緣卸載及間隙卸載。

10、一種基于配網(wǎng)巡檢的多任務(wù)調(diào)控系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

11、s1、系統(tǒng)將收到的任務(wù)進(jìn)行劃分，以此進(jìn)行卸載方式的選擇；

12、s2、無(wú)人機(jī)任務(wù)管理模塊接收到任務(wù)后，進(jìn)行空域規(guī)劃與申請(qǐng)，同時(shí)通過(guò)任務(wù)機(jī)型選擇模塊進(jìn)行任務(wù)機(jī)型的選擇，以及通過(guò)歷史航線數(shù)據(jù)庫(kù)讀取此次任務(wù)的歷史航線，再根據(jù)巡檢航線規(guī)劃模塊根據(jù)具體任務(wù)進(jìn)行航線規(guī)劃，最終在航線3d模擬模塊進(jìn)行航線模擬，以減少碰撞。

13、優(yōu)選的，所述步驟s1包括以下步驟：

14、s1.1、系統(tǒng)將收到的任務(wù)劃分為例行任務(wù)、緊急任務(wù)和指定任務(wù)，且例行任務(wù)由其時(shí)限要求較長(zhǎng)，故選擇本地卸載方式，而緊急任務(wù)由其時(shí)限要求最短，故選擇飛艇邊緣卸載方式，而指定任務(wù)由其時(shí)限要求適中，故而選擇間隙卸載方式；

15、s1.2、任務(wù)劃分完成且卸載模式選擇完畢后，系統(tǒng)將結(jié)果輸入至無(wú)人機(jī)巡航路線生成模塊中的無(wú)人機(jī)任務(wù)管理模塊。

16、優(yōu)選的，所述步驟s2具體包括以下步驟：

17、s2.1、無(wú)人機(jī)巡航空域申請(qǐng)人員在無(wú)人機(jī)巡檢空域規(guī)劃模塊中進(jìn)行規(guī)劃，并且申請(qǐng)無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)空域；

18、s2.2、任務(wù)執(zhí)行機(jī)型選擇模塊在接收到無(wú)人機(jī)管理模塊的信息后，通過(guò)氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)獲取任務(wù)區(qū)域的溫度、濕度以及風(fēng)速等氣象條件，于此同時(shí)與數(shù)據(jù)庫(kù)中各型號(hào)的巡檢無(wú)人機(jī)的特性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，以此獲得最適合此任務(wù)的所述機(jī)型；

19、s2.3、巡航環(huán)境3d模塊通過(guò)陸地衛(wèi)星遙感系統(tǒng)獲取任務(wù)區(qū)域的土壤覆蓋度、土壤利用率以及區(qū)域內(nèi)草本植物位置信息，同時(shí)間通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的配電網(wǎng)規(guī)劃信息獲取所述任務(wù)區(qū)域內(nèi)各巡檢任務(wù)點(diǎn)的位置與信息，將所獲得的信息組合建立一個(gè)任務(wù)區(qū)域3d模型；

20、s2.4、歷史航線數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取出歷史航線為巡檢航線規(guī)劃模塊規(guī)劃路線進(jìn)行數(shù)據(jù)支撐，并由其進(jìn)行航線優(yōu)化，以獲取適合當(dāng)前任務(wù)的航線；

21、s2.5、航線3d模擬模塊將任務(wù)機(jī)型、航線規(guī)劃、環(huán)境3d模型進(jìn)行組合，以進(jìn)行航線的模擬飛行，以此獲得最優(yōu)航線。

22、優(yōu)選的，所述步驟s1.1中根據(jù)其任務(wù)的時(shí)要求進(jìn)行無(wú)人機(jī)的任務(wù)卸載模式選擇和多種任務(wù)卸載方式，具體內(nèi)容如下：

23、1）任務(wù)的時(shí)限要求是指該任務(wù)從生成到獲得處理結(jié)果所花費(fèi)的時(shí)間，其包括傳輸時(shí)間、傳播時(shí)間和處理時(shí)間；而根據(jù)任務(wù)的不同，其時(shí)限要求也不同，具體如下：

24、例行任務(wù)其作為日常巡檢任務(wù)，需要無(wú)人機(jī)對(duì)桿塔及其絕緣子等金屬部件、對(duì)導(dǎo)線磨損等線路問(wèn)題進(jìn)行圖像收集，進(jìn)而分析區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)的運(yùn)行情況，但由于其桿塔等分布過(guò)于松散，所以相比于短時(shí)限，其更注重?zé)o人機(jī)的通勤范圍，所以通過(guò)減少無(wú)線傳輸能耗即選擇本地卸載模式，提高無(wú)人機(jī)續(xù)航，增大其巡檢范圍；

25、緊急任務(wù)其作為由惡劣環(huán)境，甚至于安全事故自動(dòng)觸發(fā)的任務(wù)，為防止造成重大安全生產(chǎn)事故，相較于通勤范圍，更注重短時(shí)限，所以采用飛艇邊緣卸載模式，最大限度地縮小時(shí)限，以減少事故損失；

26、指定任務(wù)其作為特定任務(wù)，具有特定的任務(wù)目標(biāo)，所以無(wú)人機(jī)可直接飛向任務(wù)點(diǎn)，時(shí)限要求與通勤范圍重要性相同，故選擇間隙卸載的方式；

27、2）選擇卸載模式是指無(wú)人機(jī)選擇任務(wù)數(shù)據(jù)卸載模式，具體介紹如下：

28、為簡(jiǎn)化模型，本發(fā)明所述巡檢無(wú)人機(jī)其能耗包含運(yùn)行能耗和無(wú)線傳輸能耗，不進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理；所述運(yùn)行能耗，包括各類型巡檢無(wú)人機(jī)在每個(gè)時(shí)域的若干時(shí)隙內(nèi)是固定值；所述無(wú)線傳輸能耗方面，包括巡檢無(wú)人機(jī)的下行鏈路流量，忽略其上行鏈路流量，且其下行鏈路流量隨著傳輸距離和數(shù)據(jù)的增大而增大；

29、本地卸載是指巡檢無(wú)人機(jī)在任務(wù)執(zhí)行期間不進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，任務(wù)結(jié)束后，當(dāng)巡檢無(wú)人機(jī)飛回機(jī)巢時(shí)，將數(shù)據(jù)同意傳輸至塔臺(tái)服務(wù)器；

30、飛艇邊緣卸載是指由巡檢無(wú)人機(jī)與飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)同時(shí)執(zhí)行任務(wù)，飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)搭載有邊緣服務(wù)處理器，巡檢無(wú)人機(jī)進(jìn)入任務(wù)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將數(shù)據(jù)傳輸至飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)處，且不同的巡檢無(wú)人機(jī)通過(guò)相同的信道收發(fā)信息，飛艇無(wú)人機(jī)則懸停至任務(wù)區(qū)域外，等待巡檢無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，接受到數(shù)據(jù)后，飛艇計(jì)算無(wú)人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和簡(jiǎn)易計(jì)算與分析，將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)不同的信道發(fā)送至塔臺(tái)；

31、間隙卸載是指巡檢無(wú)人機(jī)在任務(wù)執(zhí)行時(shí)域內(nèi)，間歇性進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，以此平衡時(shí)限要求與巡航范圍的平衡關(guān)系。

32、優(yōu)選的，所述步驟s2.2中，獲得最適合此任務(wù)的所述機(jī)型具體如下：統(tǒng)計(jì)各型號(hào)無(wú)人機(jī)基本信息，該信息包括無(wú)人機(jī)的特性參數(shù)、狀態(tài)穩(wěn)定參數(shù)，以此進(jìn)行分析，得出其最契合環(huán)境參數(shù)，其中為執(zhí)行任務(wù)最佳溫度，為執(zhí)行任務(wù)最佳氣壓，為執(zhí)行任務(wù)最佳風(fēng)速，為執(zhí)行任務(wù)最佳濕度；

33、氣象衛(wèi)星遙感技術(shù)將任務(wù)區(qū)域當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)，發(fā)送至任務(wù)執(zhí)行機(jī)型選擇模塊，并于各類型無(wú)人機(jī)的巡檢環(huán)境最佳契合指數(shù)進(jìn)行比較，得出當(dāng)前任務(wù)最佳執(zhí)行機(jī)型。

34、優(yōu)選的，所述步驟s2.3包括以下步驟：

35、s2.3.1、確定任務(wù)區(qū)域；

36、s2.3.2、基于陸地衛(wèi)星遙感技術(shù)，獲取任務(wù)區(qū)域內(nèi)的地貌特征、土壤利用率、周圍環(huán)境內(nèi)草木位置信息，建立3d地圖模型；

37、s2.3.3、通過(guò)配電網(wǎng)規(guī)劃信息獲取當(dāng)前任務(wù)區(qū)域內(nèi)任務(wù)點(diǎn)的位置信息；

38、s2.3.4、將任務(wù)點(diǎn)信息與3d地圖模型進(jìn)行整合，建立任務(wù)區(qū)域3d模型。

39、優(yōu)選的，所述步驟s2.5包括以下步驟：

40、s2.5.1、航線3d模擬模塊將巡航環(huán)境3d模塊生成的任務(wù)區(qū)域3d模型作為模擬背景；

41、s2.5.2、航線3d模擬模塊將任務(wù)執(zhí)行機(jī)型選擇模塊選擇出的任務(wù)執(zhí)行機(jī)型，作為模擬對(duì)象；

42、s2.5.3、航線3d模擬模塊將巡航路線規(guī)劃模塊規(guī)劃出的最優(yōu)航線為飛行路線，作為模擬路徑：

43、s2.5.4、模擬過(guò)程中，若飛機(jī)發(fā)生碰撞，則航線3d模擬模塊將碰撞的位置信息發(fā)送至巡航路線規(guī)劃模塊，由其進(jìn)行航線優(yōu)化；

44、s2.5.5、航線優(yōu)化后，重新進(jìn)行模擬飛行，從而得到最佳航線。

45、本發(fā)明提供一種基于配網(wǎng)巡檢的多任務(wù)調(diào)控系統(tǒng)及其工作方法，具有以下有益效果：

46、1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，考慮了不同的巡檢任務(wù)對(duì)于時(shí)限要求與續(xù)航要求存在著差異，通過(guò)采用任務(wù)詳細(xì)劃分，來(lái)選取適合該任務(wù)的任務(wù)數(shù)據(jù)卸載模式，從而減少不必要的能耗，更好的完成任務(wù)；

47、2、考慮到任務(wù)區(qū)域內(nèi)氣象環(huán)境對(duì)于不同機(jī)型的無(wú)人機(jī)的運(yùn)行能耗具有一定的負(fù)面影響，通過(guò)氣象遙感衛(wèi)星獲取當(dāng)前任務(wù)區(qū)域內(nèi)的氣象參數(shù)，與各類型無(wú)人機(jī)的巡檢環(huán)境最佳契合參數(shù)進(jìn)行比較，從而得出當(dāng)前環(huán)境對(duì)運(yùn)行能耗負(fù)面影響最低的無(wú)人機(jī)類型，作為本次任務(wù)的執(zhí)行機(jī)型；

48、3、在設(shè)定巡檢初始航線時(shí)，通過(guò)配電網(wǎng)的規(guī)劃信息得到任務(wù)點(diǎn)具體數(shù)量以及任務(wù)點(diǎn)的經(jīng)緯度，通過(guò)陸地遙感衛(wèi)星獲取任務(wù)區(qū)域的土壤信息與周圍環(huán)境草本信息，進(jìn)一步將各種信息進(jìn)行組合，建立任務(wù)區(qū)域3d模型，進(jìn)行模擬無(wú)人機(jī)飛行，根據(jù)任務(wù)區(qū)域內(nèi)的地形對(duì)航線進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行航線，提高了無(wú)人機(jī)航線飛行時(shí)的安全度。