本發(fā)明涉及無人飛行器，尤其涉及一種氫動力無人機巡檢系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、無人駕駛飛機，簡稱無人機(uav，unmanned?aerial?vehicle)，是一種處在迅速發(fā)展中的新概念飛行器，其具有機動靈活、反應(yīng)快速、無人飛行、操作要求低的優(yōu)點。無人機通過搭載多類傳感器，可以實現(xiàn)影像實時傳輸、高危地區(qū)探測功能，是衛(wèi)星遙感與傳統(tǒng)航空遙感的有力補充。目前，無人機的使用范圍已經(jīng)擴寬到軍事、科研、民用三大領(lǐng)域，具體在通信、氣象、農(nóng)業(yè)、海洋、勘探、攝影、救援、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)作物估產(chǎn)、緝毒緝私、邊境巡邏和治安反恐等領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。

2、然而相關(guān)技術(shù)中無人機在能量利用率、巡檢效率、穩(wěn)定性等方面仍然亟待改進(jìn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種氫動力無人機巡檢系統(tǒng)及方法，以提高無人機的性能與穩(wěn)定性。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，包括氫動力無人機飛行子系統(tǒng)、巡檢任務(wù)子系統(tǒng)和云端人工智能子系統(tǒng)；

3、所述氫動力無人機飛行子系統(tǒng)包括無人機平臺、航線規(guī)劃裝置、地面控制裝置和通信裝置；

4、所述無人機平臺包括飛控裝置、能源裝置和導(dǎo)航裝置；所述飛控裝置用于控制無人機響應(yīng)航線指令執(zhí)行飛行任務(wù)，并執(zhí)行一鍵返航、失聯(lián)返航、低電返航中的至少一條安全返航策略，所述安全返航策略用于根據(jù)能源裝置中儲氫瓶的剩余氣壓估算無人機剩余能量，并根據(jù)剩余能量、剩余續(xù)航里程信息和無人機當(dāng)前位置信息，進(jìn)行返航告警；所述能源裝置采用氫鋰混動動力為無人機平臺和巡檢任務(wù)子系統(tǒng)供電，用于對氫鋰混動動力中的鋰電池和氫燃料電池進(jìn)行能量分配，對氫燃料電池進(jìn)行低溫自啟動及溫濕度控制，以及對氫燃料電池的環(huán)境進(jìn)行熱管理控制；

5、所述航線規(guī)劃裝置用于根據(jù)所述無人機平臺掛載的功能吊艙類型、被巡檢設(shè)備信息和無人機續(xù)航情況規(guī)劃巡航航線；所述地面控制裝置用于從所述航線規(guī)劃裝置獲取規(guī)劃的巡航航線，并通過所述通信裝置傳輸給所述無人機平臺，由所述無人機平臺執(zhí)行巡航航線飛行；所述通信裝置包括機載端和地面端；地面端設(shè)置有地面站天線調(diào)控裝置使無人機處于地面站數(shù)圖傳天線的覆蓋范圍內(nèi)；

6、所述巡檢任務(wù)子系統(tǒng)為巡檢任務(wù)的執(zhí)行單元，包括前端算力模塊和局部放電檢測模塊；所述前端算力模塊用于采用集成的目標(biāo)檢測算法對巡檢采集的圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測，并根據(jù)目標(biāo)檢測結(jié)果對云臺糾偏使目標(biāo)移動至視野中央；所述局部放電檢測模塊用于對采集的實時聲音信號進(jìn)行降噪處理以降低無人機中螺旋槳產(chǎn)生的聲音干擾，并采用降噪后的聲音信號對電力設(shè)備進(jìn)行放電檢測；

7、所述云端人工智能子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和缺陷識別模塊，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊和所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和存儲巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)；所述缺陷識別模塊用于采用多模態(tài)診斷模型對巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)中的巡檢圖像和文本描述信息進(jìn)行多模態(tài)的缺陷識別；所述缺陷識別模塊還用于對放電信息進(jìn)行跨模態(tài)的放電互檢；其中，所述放電信息通過對紅外熱成像檢測模塊采集的紅外熱成像數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度檢測得到，以及通過局部放電檢測模塊進(jìn)行局部放電檢測得到。

8、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種氫動力無人機巡檢方法，由本發(fā)明任意實施例提供的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)執(zhí)行，所述方法包括：

9、通過航線規(guī)劃裝置根據(jù)無人機平臺掛載的功能吊艙類型、被巡檢設(shè)備信息和無人機續(xù)航情況規(guī)劃巡航航線，并通過所述通信裝置傳輸給無人機平臺；

10、通過無人機平臺中的飛控裝置根據(jù)所述巡航航線執(zhí)行飛行任務(wù)；并且，通過無人機平臺掛載的功能吊艙執(zhí)行巡檢任務(wù)得到巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)，并向云端人工智能子系統(tǒng)傳輸所述巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)；其中，所述功能吊艙為一種或多種任務(wù)模塊；所述巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)包括無人機飛行數(shù)據(jù)，巡檢采集的圖像或?qū)崟r聲音信號；

11、通過云端人工智能子系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊遠(yuǎn)程監(jiān)控和存儲所述巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)，并通過云端人工智能子系統(tǒng)中的缺陷識別模塊采用多模態(tài)診斷模型對巡檢任務(wù)的執(zhí)行數(shù)據(jù)中的巡檢圖像和文本描述信息進(jìn)行多模態(tài)的缺陷識別；所述缺陷識別模塊還用于對放電信息進(jìn)行跨模態(tài)的放電互檢；其中，所述放電信息通過對紅外熱成像檢測模塊采集的紅外熱成像數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度檢測得到，以及通過局部放電檢測模塊進(jìn)行局部放電檢測得到；

12、以及，通過所述飛控裝置根據(jù)能源裝置中儲氫瓶的剩余氣壓估算無人機剩余能量，并根據(jù)剩余能量、剩余續(xù)航里程信息和無人機當(dāng)前位置信息，進(jìn)行返航告警。

13、本發(fā)明實施例通過無人機平臺中的能源裝置對鋰電池、氫燃料電池進(jìn)行供電量分配與控制，對氫燃料電池進(jìn)行低溫自啟動、溫濕度控制，以及熱管理，提高氫動力無人機的能源利用率，對氫燃料電池自產(chǎn)水及熱量通過溫濕度管理、排氣管理及熱管理結(jié)構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)利用或?qū)ν猸h(huán)境排出提高氫動力無人機的環(huán)境適應(yīng)性和續(xù)航能力；通過航線規(guī)劃裝置根據(jù)無人機平臺掛載的功能吊艙類型、被巡檢設(shè)備信息和無人機續(xù)航情況規(guī)劃巡航航線，提高巡檢效率和資源利用率，保證巡檢安全；通過地面站天線調(diào)控裝置調(diào)整數(shù)圖傳天線的偏航角和俯仰角，使無人機處于地面站數(shù)圖傳天線的覆蓋范圍內(nèi)，增大了天線增益；通過與視覺吊艙連接的前端算力模塊對無人機云臺進(jìn)行角度糾偏控制提升視覺處理效率及拍攝質(zhì)量；通過對電力設(shè)備進(jìn)行局部放電檢測，并對采集的實時聲音信號進(jìn)行降噪處理，以降低無人機中螺旋槳產(chǎn)生的聲音干擾，從而提升局部放電檢測的準(zhǔn)確率；而且還通過對巡檢圖像和文本描述信息進(jìn)行多模態(tài)的缺陷識別，對基于紅外熱成像進(jìn)行溫度檢測得到的放電信息、局部放電檢測模塊檢測的局部放電信息進(jìn)行跨模態(tài)的放電互檢，提升了缺陷識別的準(zhǔn)確性。

14、應(yīng)當(dāng)理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標(biāo)識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，包括氫動力無人機飛行子系統(tǒng)、巡檢任務(wù)子系統(tǒng)和云端人工智能子系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述能源裝置包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于：所述電源控制模塊(2)采集所述鋰電池(300)的第一電量，并判斷所述鋰電池(300)的第一電量是否滿足所述無人機的啟動功率需求，若不滿足則進(jìn)行鋰電池(300)充電或者更換鋰電池(300)，直到滿足所述啟動功率需求后，由所述鋰電池(300)向所述無人機供電以進(jìn)行起動；主控模塊(1)根據(jù)采集的氫氣壓力向所述電源控制模塊(2)發(fā)送啟動所述氫燃料電池(200)的指令，所述電源控制模塊(2)啟動所述氫燃料電池(200)，并對所述鋰電池(300)和所述氫燃料電池(200)進(jìn)行能量管理控制。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述能源裝置還包括dc-dc轉(zhuǎn)換器(5)，所述dc-dc轉(zhuǎn)換器(5)的輸入端連接所述氫燃料電池(200)和所述鋰電池(300)的供電輸出端，所述dc-dc轉(zhuǎn)換器(5)用于將所述氫燃料電池(200)的供電量和/或所述鋰電池(300)的供電量轉(zhuǎn)換為輸出電量后發(fā)送給動力系統(tǒng)以驅(qū)動所述無人機起動或飛行，所述氫燃料電池(200)通過所述dc-dc轉(zhuǎn)換器(5)能夠為所述鋰電池(300)充電。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境熱管理模塊(3)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣流道控制機構(gòu)包括設(shè)于所述第二空氣孔(103)處的分流板(104)和驅(qū)動機構(gòu)(105)，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)通信連接所述主控模塊，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)的輸出端連接所述分流板(104)，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)用于驅(qū)動所述分流板(104)打開或關(guān)閉所述第二空氣流道。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)固定設(shè)置在所述機身(100)上，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)驅(qū)動所述分流板(104)朝向所述機身(100)的內(nèi)部轉(zhuǎn)動能夠打開所述第二空氣流道，所述驅(qū)動機構(gòu)(105)驅(qū)動所述分流板(104)從所述機身(100)的內(nèi)部朝向所述第二空氣孔(103)轉(zhuǎn)動能夠關(guān)閉所述第二空氣流道。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述第二空氣孔(103)設(shè)有兩個，兩個所述第二空氣孔(103)分別正對兩個所述氫燃料電池(200)設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述機身(100)的底板(101)上間隔且分散設(shè)有多個第一空氣孔(102)以形成第一空氣流道，設(shè)于所述機身(100)內(nèi)的所述氫燃料電池(200)通過所述第一空氣流道連通外界空氣以得到氧氣和進(jìn)行散熱。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述第二空氣孔(103)設(shè)置于多個所述第一空氣孔(102)的兩側(cè)，所述分流板(104)轉(zhuǎn)動設(shè)于所述第二空氣孔(103)的靠近所述第一空氣孔(102)的一側(cè)。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述氫燃料電池溫濕度控制模塊(4)包括：

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述排氣處理室(42)設(shè)于所述排氣管(203)上，所述排氣處理室(42)包括冷凝水收集裝置(424)和分支管路(425)，所述分支管路(425)設(shè)于所述冷凝水收集裝置(424)和所述排氣口(202)之間的所述排氣管(203)上，所述分支管路(425)上設(shè)有待加熱設(shè)備(700)，經(jīng)過所述分支管路(425)的所述排氣在經(jīng)過所述待加熱設(shè)備(700)的換熱后溫度降低并進(jìn)入所述冷凝水收集裝置(424)進(jìn)行冷凝水收集，所述第一控制閥(43)設(shè)于所述冷凝水收集裝置(424)和所述冷熱空氣混合室(41)之間的所述排氣管(203)上。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述分支管路(425)和所述待加熱設(shè)備(700)分別設(shè)有多個并一一對應(yīng)設(shè)置，每個所述分支管路(425)通過第三控制閥(426)選擇性導(dǎo)通所述排氣管(203)。

15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述氫燃料電池溫濕度控制模塊(4)還包括泄放閥(44)，所述泄放閥(44)設(shè)于所述氫燃料電池(200)的排氣管(203)上靠近所述排氣口(202)的一端。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述飛控裝置具體用于：

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述航線生成裝置具體用于：

18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述前端算力模塊具體用于：

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述局部放電檢測模塊具體用于執(zhí)行如下：

21.一種氫動力無人機巡檢方法，其特征在于，由權(quán)利要求1-20中任一項所述的氫動力無人機巡檢系統(tǒng)執(zhí)行，所述方法包括：

22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述通過航線規(guī)劃裝置根據(jù)無人機平臺掛載的功能吊艙類型、被巡檢設(shè)備信息和無人機續(xù)航情況規(guī)劃巡航航線，包括：

23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，通過所述飛控裝置根據(jù)能源裝置中儲氫瓶的剩余氣壓估算無人機剩余能量，并根據(jù)剩余能量、剩余續(xù)航里程信息和無人機當(dāng)前位置信息，進(jìn)行返航告警，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氫動力無人機巡檢系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括氫動力無人機飛行子系統(tǒng)、巡檢任務(wù)子系統(tǒng)和云端人工智能子系統(tǒng)；氫動力無人機飛行子系統(tǒng)包括無人機平臺、航線規(guī)劃裝置、地面控制裝置和通信裝置；無人機平臺包括飛控裝置、能源裝置和導(dǎo)航裝置；能源裝置采用氫鋰混動動力為無人機平臺和巡檢任務(wù)子系統(tǒng)供電，用于對鋰電池和氫燃料電池進(jìn)行能量分配，對氫燃料電池進(jìn)行低溫自啟動及溫濕度控制，以及對氫燃料電池的環(huán)境進(jìn)行熱管理控制；巡檢任務(wù)子系統(tǒng)包括前端算力模塊和局部放電檢測模塊，前端算力模塊用于對巡檢圖像進(jìn)行目標(biāo)檢測，并對云臺糾偏使目標(biāo)移動至視野中央；云端人工智能子系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和缺陷識別模塊。

技術(shù)研發(fā)人員：鄒慧,呂建紅,劉越,李豹,李陽,孫寧,張飛,劉天立,孫曉斌,顏嘉棟,張海龍,王興照,姜可孟,李巖,孫磊,井天煦,齊帥
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)智能科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12