本實(shí)用新型主要涉及一種數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

國網(wǎng)新疆電力“小型旋翼無人機(jī)變電站巡檢系統(tǒng)安全保障技術(shù)及作業(yè)方式”項(xiàng)目，提出建設(shè)智能運(yùn)檢體系，提高設(shè)備的狀態(tài)管控能力，著力解決無人機(jī)變電站智能巡檢問題，全面提高電網(wǎng)設(shè)備健康和運(yùn)檢智能化技術(shù)水平和精益化管理水平的建設(shè)目標(biāo)。并在博州220kV變電站中開展示范應(yīng)用。本系統(tǒng)提出變電三維可視化綜合解決方案，對現(xiàn)場生產(chǎn)指揮、運(yùn)檢過程管控、運(yùn)檢策略優(yōu)化提供技術(shù)支撐，是運(yùn)檢智能管控平臺的核心功能實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)，系統(tǒng)突破復(fù)雜地形條件下小型旋翼無人機(jī)數(shù)據(jù)采集與快速巡檢系列關(guān)鍵技術(shù)問題，研制一套無人機(jī)多傳感器集成的三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單架次變電站三維數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)集成激光掃描儀及高分辨率相機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀等多種傳感器設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)超低空、超視距情況下的全自主飛行、全自動任務(wù)控制，一次作業(yè)獲取多種數(shù)據(jù)，能大大提高了數(shù)據(jù)采集效率。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)包括小型旋翼無人機(jī)平臺、數(shù)據(jù)通信鏈路、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、地面終端，所述小型旋翼無人機(jī)平臺包括任務(wù)控制模塊、高分辨率光學(xué)相機(jī)、激光掃描儀、紅外熱像儀、紫外成像儀、驅(qū)動電路、伺服機(jī)構(gòu)、POS模塊、GPS模塊、編碼設(shè) 備Ⅰ、解碼設(shè)備Ⅰ、天線，所述數(shù)據(jù)通信鏈路包括供電模塊、單片機(jī)、收發(fā)模塊、天線，所述數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括主控機(jī)、編碼設(shè)備Ⅱ、解碼設(shè)備Ⅱ、天線，統(tǒng)突破復(fù)雜地形條件下小型旋翼無人機(jī)數(shù)據(jù)采集與快速巡檢系列關(guān)鍵技術(shù)問題，研制一套無人機(jī)多傳感器集成的三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單架次變電站三維數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)集成激光掃描儀及高分辨率相機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀等多種傳感器設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)超低空、超視距情況下的全自主飛行、全自動任務(wù)控制，一次作業(yè)獲取多種數(shù)據(jù)，能大大提高了數(shù)據(jù)采集效率。

其中，所述高分辨率光學(xué)相機(jī)的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端；所述激光掃描儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端；所述紅外熱像儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端；所述紫外成像儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端；所述任務(wù)控制模塊的輸出端連接著驅(qū)動電路的輸入端；所述驅(qū)動電路的輸出端連接著伺服機(jī)構(gòu)的輸入端；所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著高分辨率光學(xué)相機(jī)的輸入端；所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著激光掃描儀的輸入端；所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著紅外熱像儀的輸入端；所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著紫外成像儀的輸入端；所述POS模塊連接著任務(wù)控制模塊；所述GPS模塊的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端；所述編碼設(shè)備Ⅰ連接著任務(wù)控制模塊；所述解碼設(shè)備Ⅰ連接著任務(wù)控制模塊；所述天線連接著編碼設(shè)備Ⅰ；所述天線連接著解碼設(shè)備Ⅰ；所述供電模塊的輸出端連接著單片機(jī)的輸入端；所述收發(fā)模塊連接著單片機(jī)；所述天線連接著收發(fā)模塊；所述編碼設(shè)備Ⅱ連接著主控機(jī)；所述解碼設(shè)備Ⅱ連接著主控機(jī)；所述天線連接著編碼設(shè)備Ⅱ；所述天線連接著解碼設(shè)備Ⅱ；所述小型旋翼無人機(jī)平臺通過天線與數(shù)據(jù)通信鏈路進(jìn)行連接；所述數(shù)據(jù)通信鏈路通過天線與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)進(jìn)行連接；所述數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過天線與地面終端進(jìn)行連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)所述單片機(jī)采用AT89C52。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)所述收發(fā)模塊采用nRF2401。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)所述高分辨率光學(xué)相機(jī)采用ISD-2500HD微光高清攝像機(jī)。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)化，本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)所述POS模塊包括高精度慣性測量單元和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。

控制效果：本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)，系統(tǒng)突破復(fù)雜地形條件下小型旋翼無人機(jī)數(shù)據(jù)采集與快速巡檢系列關(guān)鍵技術(shù)問題，研制一套無人機(jī)多傳感器集成的三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單架次變電站三維數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)集成激光掃描儀及高分辨率相機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀等多種傳感器設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)超低空、超視距情況下的全自主飛行、全自動任務(wù)控制，一次作業(yè)獲取多種數(shù)據(jù)，能大大提高了數(shù)據(jù)采集效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方法對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1為本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的伺服驅(qū)動電路原理圖。

圖3為本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的單片機(jī)與收發(fā)模塊連接電路原理圖。

圖4為本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的視頻編碼電路原理圖。

圖5為本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的視頻解碼電路原理圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：

結(jié)合圖1、2、3、4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)包括小型旋翼無人機(jī)平臺、數(shù)據(jù)通信鏈路、數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)、地面終端，所述小型旋翼無人機(jī)平臺包括任務(wù)控制模塊、高分辨率光學(xué)相機(jī)、激光掃描儀、紅外熱像儀、紫外成像儀、驅(qū)動電路、伺服機(jī)構(gòu)、POS模塊、GPS模塊、編碼設(shè)備Ⅰ、解碼設(shè)備Ⅰ、天線，所述數(shù)據(jù)通信鏈路包括供電模塊、單片機(jī)、收發(fā)模塊、天線，所述數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括主控機(jī)、編碼設(shè)備Ⅱ、解碼設(shè)備Ⅱ、天線，系統(tǒng)突破復(fù)雜地形條件下小型旋翼無人機(jī)數(shù)據(jù)采集與快速巡檢系列關(guān)鍵技術(shù)問題，研制一套無人機(jī)多傳感器集成的三維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)單架次變電站三維數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)集成激光掃描儀及高分辨率相機(jī)、紅外熱像儀、紫外成像儀等多種傳感器設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)超低空、超視距情況下的全自主飛行、全自動任務(wù)控制，一次作業(yè)獲取多種數(shù)據(jù)，能大大提高了數(shù)據(jù)采集效率。

其中，所述高分辨率光學(xué)相機(jī)的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端，高分辨率光學(xué)相機(jī)用于獲取光學(xué)影像數(shù)據(jù)信息，并將獲取的光學(xué)影像數(shù)據(jù)信息傳送給任務(wù)控制模塊。

所述激光掃描儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端，激光掃描儀用于獲取電力設(shè)備高精度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，并將獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息傳送給任務(wù)控制模塊。

所述紅外熱像儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端，紅外熱像儀用于獲取紅外視頻影像數(shù)據(jù)信息，并將獲取的紅外視頻影像數(shù)據(jù)信息傳送給任務(wù)控制模塊。

所述紫外成像儀的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端，紫外成像儀用于獲取紫外視頻影像數(shù)據(jù)信息，并將獲取的紫外視頻影像數(shù)據(jù)信息傳送給任務(wù)控制模塊。

所述任務(wù)控制模塊的輸出端連接著驅(qū)動電路的輸入端，任務(wù)控制模塊用于向驅(qū)動電路發(fā)送控制指令，驅(qū)動電路根據(jù)控制指令驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)動作。

所述驅(qū)動電路的輸出端連接著伺服機(jī)構(gòu)的輸入端，驅(qū)動電路用于驅(qū)動相應(yīng)的伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行動作。

所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著高分辨率光學(xué)相機(jī)的輸入端，伺服機(jī)構(gòu)用于對高分辨率光學(xué)相機(jī)的姿態(tài)、動作進(jìn)行調(diào)整，以準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)。

所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著激光掃描儀的輸入端，伺服機(jī)構(gòu)用于對激光掃描儀的姿態(tài)、動作進(jìn)行調(diào)整，以準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)。

所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著紅外熱像儀的輸入端，伺服機(jī)構(gòu)用于對紅外熱像儀的姿態(tài)、動作進(jìn)行調(diào)整，以準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)。

所述伺服機(jī)構(gòu)的輸出端連接著紫外成像儀的輸入端，伺服機(jī)構(gòu)用于對紫外成像儀的姿態(tài)、動作進(jìn)行調(diào)整，以準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)。

所述POS模塊連接著任務(wù)控制模塊，POS模塊用于為慣性穩(wěn)定平臺提供精確的指向，保證位置姿態(tài)信息的獲取精度。

所述GPS模塊的輸出端連接著任務(wù)控制模塊的輸入端，GPS模塊用于對目標(biāo)物進(jìn)行精確定位，并將定位信息發(fā)送給任務(wù)控制模塊。

所述編碼設(shè)備Ⅰ連接著任務(wù)控制模塊，任務(wù)控制模塊用于將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)信息傳送給編碼設(shè)備Ⅰ，編碼設(shè)備Ⅰ用于將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼處理。

所述解碼設(shè)備Ⅰ連接著任務(wù)控制模塊，解碼設(shè)備Ⅰ用于將接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼處理，并解碼的數(shù)據(jù)信息傳送給任務(wù)控制模塊。

所述天線連接著編碼設(shè)備Ⅰ，編碼設(shè)備Ⅰ通過天線進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)。

所述天線連接著解碼設(shè)備Ⅰ，解碼設(shè)備Ⅰ通過天線進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。

所述供電模塊的輸出端連接著單片機(jī)的輸入端，供電模塊用于給單片機(jī)提供電能，保證單片機(jī)的正常工作。

所述收發(fā)模塊連接著單片機(jī)，收發(fā)模塊用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息，有單片機(jī)進(jìn)行控制。

所述天線連接著收發(fā)模塊，收發(fā)模塊通過天線進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信息。

所述編碼設(shè)備Ⅱ連接著主控機(jī)主控機(jī)，主控機(jī)用于將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)信息 傳送給編碼設(shè)備Ⅱ，編碼設(shè)備Ⅱ用于將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼處理。

所述解碼設(shè)備Ⅱ連接著主控機(jī)，解碼設(shè)備Ⅱ用于將接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解碼處理，并解碼的數(shù)據(jù)信息傳送給主控機(jī)，主控機(jī)用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行錄取及分析處理。

所述天線連接著編碼設(shè)備Ⅱ，編碼設(shè)備Ⅱ通過天線進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)

所述天線連接著解碼設(shè)備Ⅱ；解碼設(shè)備Ⅱ通過天線進(jìn)行接收數(shù)據(jù)

所述小型旋翼無人機(jī)平臺通過天線與數(shù)據(jù)通信鏈路進(jìn)行連接，小型旋翼無人機(jī)平臺用于完成電力線路巡檢數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)信息通過天線傳送給數(shù)據(jù)通信鏈路。

所述數(shù)據(jù)通信鏈路通過天線與數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過天線獲取數(shù)據(jù)通信鏈路傳送的信息，用于對獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行錄取及分析處理。

所述數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過天線與地面終端進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)通過天線將數(shù)據(jù)信息傳送給地面終端，地面終端用于將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析處理。

具體實(shí)施方式二：

結(jié)合圖1、2、3、4說明本實(shí)施方式，所述單片機(jī)采用AT89C52。所述AT89C52單片機(jī)從它內(nèi)部的硬件到軟件都有一套完整的按位操作系統(tǒng)，片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(qū)間，十六個字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理。52單片機(jī)的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時，只須將該腳設(shè)置為高電平(復(fù)位時，各I/O口均置高電)。當(dāng)該腳作輸出腳使用時，則為高電平或低電平均可。

具體實(shí)施方式三：

結(jié)合圖1、2、3、4說明本實(shí)施方式，所述收發(fā)模塊采用MC35I模塊。所述MC35I模塊體積小巧，功耗低，能提供數(shù)據(jù)、語音、短信、傳真功能，可廣泛用于遙感測量記錄傳輸、遠(yuǎn)程信息處理、電話。

具體實(shí)施方式四：

結(jié)合圖1、2、3、4說明本實(shí)施方式，所述高分辨率光學(xué)相機(jī)采用ISD-2500HD微光高清攝像機(jī)。所述ISD-2500HD微光高清攝像機(jī)可在和安環(huán)境中捕捉清晰的色彩圖像，它采用全新研發(fā)的CMOS傳感器不同于常規(guī)的高靈敏度攝像機(jī)，它采用的不是慢快門技術(shù)，因此在拍攝過程中不會有拖尾的圖像。如果搭配慢快門技術(shù)，攝像機(jī)最低照度能夠達(dá)到0.0000025lux。可為夜間的偵查拍攝起到良好的效果。

具體實(shí)施方式五：

結(jié)合圖1、2、3、4說明本實(shí)施方式，所述POS模塊包括高精度慣性測量單元和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)。所述POS模塊為遙感載荷提供高精度位置姿態(tài)基準(zhǔn)，同時為慣性穩(wěn)定平臺提供精確的指向，高精度POS采用IMU(高精度慣性測量單元)和PCS(導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng))的分體式結(jié)構(gòu)，在保證位置姿態(tài)信息獲取精度時，最大程度減輕吊艙的重量和體積。POS不但可以實(shí)時輸出高精度的位置姿態(tài)信息，用于實(shí)時成像作業(yè)，而且通過后處理可以獲得遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的位置姿態(tài)精度，應(yīng)用于高精度測繪。

本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)的工作原理為：本實(shí)用新型一種無人直升機(jī)三維數(shù)據(jù)采集與巡檢系統(tǒng)，通過小型旋翼無人機(jī)平臺的任務(wù)控制系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)高分辨率光學(xué)相機(jī)、激光掃描儀、紅外熱像儀、紫外成像儀等組件協(xié)同工作，并驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)實(shí)時對用于數(shù)據(jù)獲取的各種成像傳感器進(jìn)行姿態(tài)、動作和其他控制，以準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)。利用高分辨率光學(xué)相機(jī)、激光掃描儀、紅外熱像儀、紫外成像儀可同步獲取視頻、光學(xué)影像、三維高精度激光點(diǎn)云、紅外視頻、紫外視頻數(shù)據(jù)，用于通道三維建模、障礙物安全距離 檢測及精細(xì)巡檢航跡規(guī)劃、任務(wù)規(guī)劃、目標(biāo)自動跟蹤方案的制定。通過GPS模塊可以實(shí)現(xiàn)較高的定位能力，滿足電力巡線故障檢測的要求。POS模塊為遙感載荷提供高精度位置姿態(tài)基準(zhǔn)，同時為慣性穩(wěn)定平臺提供精確的指向。小型旋翼無人機(jī)平臺將采集到的數(shù)據(jù)信息通過天線發(fā)送給數(shù)據(jù)通信鏈路中的收發(fā)模塊，有單片機(jī)控制收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，單片機(jī)控制收發(fā)模塊通過天線將接收到的數(shù)據(jù)信息傳送給數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的解碼設(shè)備Ⅱ進(jìn)行解碼處理，并傳送給主控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)錄取及分析處理。再由編碼設(shè)備Ⅱ進(jìn)行編碼，通過天線發(fā)送給地面終端，地面終端對得到的光學(xué)影像、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、紫外線數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)等一些列數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能分析處理。

雖然本實(shí)用新型已以較佳的實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做各種改動和修飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。