(19)国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202210221229.2
(22)申请日 2022.03.09
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 114296483 A
(43)申请公布日 2022.04.08
(73)专利权人 北京图知天下科技有限责任公司
地址 100089 北京市海淀区中关村东路66
号1号楼5层0606
(72)发明人 李志轩 王峰 刘博 唐东明
刘珂 严超
(51)Int.Cl.
G05D 1/10(2006.01)
G07C 1/20(2006.01)
(56)对比文件
CN 113339206 A ,2021.09.03
CN 113759960 A ,2021.12.07
EP 3789602 A1,2021.03.10
CN 112904877 A ,2021.06.04
CN 113187671 A ,2021.07.30
CN 113650694 A ,2021.11.16CN 113723192 A ,2021.11.30CN 111708380 A ,2020.09.25CN 114138012 A ,2022.03.04CN 108332753 A ,2018.07.27CN 113870228 A ,2021.12.31CN 112905955 A ,2021.06.04CN 113324548 A ,2021.08.31CN 113286129 A ,2021.08.20CN 110701003 A ,2020.01.17CN 105203315 A ,2015.12.30CN 113727022 A ,2021.11.30CN 112581648 A ,2021.03.30CN 111272148 A ,2020.06.12CN 112465777 A ,2021.03.09姜云.末敏弹弹载激光雷达扫描成像技术研究.《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》.2022,(第01期)，审查员 蔡敏 (54)发明名称
一种风力发电机不停机状态下的智能巡检
方法及电子设备
(57)摘要
本发明提供了一种风力发电机不停机状态
下的智能巡检方法及电子设备，该方法包括：根
状，矩形形状的第一条边穿过轮毂中心坐标而且
第一条边之外的三条边确定为无人机的巡检路
径，控制无人机沿着巡检路径从风机叶片的正面
方向移动至风机叶片的背面方向，以使得无人机
的可见光相机采集到风机的所有叶片的图像，其
中，在无人机沿着巡检路径移动时，风机处于叶
片旋转的运行模式。解决了现有技术中，停机之
后要控制无人机依次飞过多个叶片，飞行航点多、巡检路径长且复杂，
飞行时间长的技术问题。权利要求书2页 说明书12页 附图3页CN 114296483 B 2022.06.28
C N 114296483
B
1.一种风力发电机不停机状态下的智能巡检方法，其特征在于，所述方法包括：
根据风机偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成无人机的四个飞行航点，其中，所述四个飞行航点中的两个巡航点分布于风机叶片正面方向，另外两个飞行航点分布于所述风机叶片的背面方向，所述四个飞行航点形成一矩形形状，所述矩形形状的第一条边穿过所述轮毂中心坐标而且垂直于风机叶片旋转形成的圆盘；
将所述矩形形状中所述第一条边之外的三条边确定为无人机的巡检路径，其中，所述巡检路径的每条边距离所述圆盘的最短距离均为无人机在水平方向的第一安全距离；
控制所述无人机沿着所述巡检路径从所述风机叶片的正面方向移动至所述风机叶片的背面方向，以使得无人机的可见光相机采集到风机的所有叶片的图像，其中，在所述无人机沿着所述巡检路径移动时，所述风机处于叶片旋转的运行模式；
所述巡检路径中包括多个悬停航点，其中，控制所述无人机沿着所述巡检路径从所述风机叶片的正面方向移动至所述风机叶片的背面方向的步骤包括：
根据当前悬停航点的坐标在所述巡检路径中的具体位置调整无人机的可见光相机以及激光雷达的姿态，并且控制所述可见光相机采集图像、所述激光雷达采集点云，激光雷达始终进行工作，可见光相机在悬停航点航行保持悬停时则进行工作；
根据所述点云的个数确定风机所有叶片均经过在所述当前悬停航点下所述可见光相机的取景区域；
控制所述无人机在所述悬停航点停止图像采集并且飞往下一个悬停航点，直至所述无人机飞至所述巡检路径中最后一个悬停航点，其中，在确定风机并非所有的叶片均经过当前悬停航点可见光相机的取景区域的情况下，控制无人机在当前悬停航点继续可见光图像的采集，直至所有的叶片均经过在当前悬停航点下可见光相机的取景区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述点云的个数判断是否风机所有叶片均经过在所述当前悬停航点下所述可见光相机的取景区域的步骤包括：获取到所述风机的转速；
获取与所述转速关联的标准点云数量；
在所述点云的个数不小于所述标准点云数量的情况下，判定风机所有叶片均经过在所述当前悬停航点下
所述可见光相机的取景区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制所述无人机在所述悬停航点停止图像采集并且飞往下一个悬停航点之前，所述方法还包括：
从所述激光雷达采集到的点云中确定与所述激光雷达距离最近的第一点云，并且得到所述第一点云与所述激光雷达之间的第一距离；
确定所述第一距离不小于所述无人机在水平方向的第一安全距离，其中，在确定第一距离小于无人机在水平方向的第一安全距离的情况下，控制无人机在当前悬停航点保持悬停，并且继续检测风机叶片与无人机之间的最近距离，如果该最近距离在预设时间段内恢复至大于等于第一安全距离，控制无人机继续飞往巡检路径中下一个悬停航点，如果该最近距离减小的速度大于预设阈值，控制无人机停止巡检并且返航。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据风机的偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成所述无人机的四个飞行航点的步骤包括：
沿着所述风机的偏航方向，将与所述轮毂中心之间的距离为预设距离的坐标点定为第
一飞行航点，其中，所述预设距离为无人机在水平方向的第一安全距离；
根据所述第一飞行航点的坐标、所述第一安全距离以及所述风机叶片的长度确定第二飞行航点的坐标，其中，所述第一飞行航点到第二飞行航点的向量的方向与所述风机的偏航方向夹角为90°；
根据所述第二飞行航点的坐标以及所述第一安全距离确定第三飞行航点的坐标，其中，所述第二飞行航点到第三飞行航点的向量的方向与所述风机的偏航方向夹角为180°；
根据所述第三飞行航点的坐标以及所述第一飞行航点至第二飞行航点的距离确定第四飞行航点的坐标，其中，所述第三飞行航点到第四飞行航点的向量的方向与所述风机的偏航方向夹角为90°。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在根据风机偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成所述无人机的四个飞行航点之前，所述方法还包括生成所述风机的偏航方向，其中，生成所述风机的偏航方向的步骤包括：
控制无人机飞行至风机机舱的正上方；
控制所述无人机的激光雷达采集点云；
在所述激光雷达采集到的在预设高度点云的数量超过预设数量的情况下，控制所述无人机的可见光相机进行可见光图像采集；
在点云图像与所述可见光图像匹配的情况下，根据所述点云图像生成所述风机的偏航方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，控制无人机飞行至风机机舱的正上方的步骤包括：
根据所述风机基座的位置信息、风机机舱的高度、所述风机的叶片长度信息以及无人机在竖直方向的第二安全距离确定所述机舱的正上方坐标；
根据无人机的起飞位置以及所述正上方坐标的地理高程确定第一航点；
控制所述无人机从起飞位置竖直移动至所述第一航点；
控制所述无人机从第一航点水平移动至所述正上方坐标处。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在可见光相机采集到所述风机所有叶片的图像之后，所述方法还包括：
获取所述无人机的当前剩余电量；
在所述当前剩余电量超过预设电量的情况下，判断所述可见光相机采集到的图像的清晰度是否符合预设清晰度；
在符合预设清晰度的情况下，控制无人机飞至下一个风机进行巡检；
在不满足所述预设清晰度的情况下，控制所述无人机从所述第四飞行航点飞行至第一航点，并且由所述第一航点飞行至所述起飞位置。
8.一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在由处理器执行时导致如所述权利要求1至7中任一项方法被执行。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令在由所述处理器执行时导致如所述权利要求1‑7中任一项方法被执行。
一种风力发电机不停机状态下的智能巡检方法及电子设备
技术领域
[0001]本发明涉及风机智能检测，尤其是涉及一种风力发电机不停机状态下的智能巡检方法及电子设备。
背景技术
[0002]风力发电机（简称风机）叶片是风力发电机组的关键组成部件，它的作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能。叶片在高空、全天候条件下工作，承受载荷较大，运行环境恶劣，风吹、日晒、
雨淋、雷击、腐蚀等等，时刻受各种介质侵蚀或影响，对叶片的寿命造成巨大影响。因此，需要定期对风机叶片进行巡检，及时发现其中的异常和缺陷进行修补，保证发电机组的正常工作。目前，主流的巡检方式包括两种，一种是人工在地面手持望远镜等设备进行巡检，一种是无人机挂载摄像机等设备抵近叶片采集图像进行巡检。
[0003]需要说明的是，在目前流行的巡检方式下，无论人工巡检还是无人机巡检，都要求风机停机上锁，即风机叶片转速降为零后，工作人员从地面爬高至风机机舱内，采取制动措施并装上插销，在保证风机叶片锁定不动的情况下进行巡检，此种方式耗费人力工作量大。结合图1，在现有的无人机巡检技术中则需要将风机停机并且叶片固定为倒“Y”状态，然后控制无人机依次飞到三个叶片附近进行巡检，为实现无人机飞过每个叶片进行图像的采集，从叶片正面飞至叶片背面，飞行航点多达8个，而且巡检路径复杂，无人机飞行时间长、巡检效率低。
[0004]有鉴于此，提出本发明。
发明内容
[0005]本发明提供了一种风力发电机不停机状态下的智能巡检方法以及电子设备，以解决现有技术中，停机之后要控制无人机依次飞过多个叶片，飞行航点多、巡检路径长且复杂，飞行时间长的技术问题。
[0006]根据本发明的第一方面，提供了一种风机不停机状态下的智能巡检方法，该方法包括：根据风机偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成无人机的四个飞行航点，其中，四个飞行航点中的两个巡航点分布于风机叶片正面方向，另外两个飞行航点分布于风机叶片的背面方向，四个飞行航点形成一矩形形状，矩形形状的第一条边穿过轮毂中心坐标而且垂直于风机叶片旋转形成的圆盘；将矩形形状中第一条边之外的三条边确定为无人机的巡检路径，其中，巡检路径的每条边距离圆盘的最短距离均为无人机在水平方向的第一安全距离；控制无人机沿着巡检路径从风机叶片的正面方向移动至风机叶片的背面方向，以使得无人机的可见光相机采集到风机的所有叶片的图像，其中，在无人机沿着巡检路径移动时，风机处于叶片旋转的运行模式。
[0007]进一步地，巡检路径中包括多个悬停航点，其中，控制无人机沿着巡检路径从风机叶片的正面方向移动至风机叶片的背面方向的步骤包括：根据当前悬停航点的坐标在巡检路径中的具体位置调整无人机的可见光相机以及激光雷达的姿态，并且控制可见光相机采
集图像、激光雷达采集点云；根据点云的个数确定风机所有叶片均经过在当前悬停航点下可见光相机的取景区域；控制无人机在悬停航点停止图像采集并且飞往下一个悬停航点，直至无人机飞至巡检路径中最后一个悬停航点。
[0008]进一步地，根据点云的个数判断是否风机所有叶片均经过在当前悬停航点下可见光相机的取景区
域的步骤包括：获取到风机的转速；获取与转速关联的标准点云数量；在点云的个数不小于标准点云数量的情况下，判定风机所有叶片均经过在当前悬停航点下可见光相机的取景区域。
[0009]进一步地，在控制无人机在悬停航点停止图像采集并且飞往下一个悬停航点之前，方法还包括：从激光雷达采集到的点云中确定与激光雷达距离最近的第一点云，并且得到第一点云与激光雷达之间的第一距离；确定第一距离不小于无人机在水平方向的第一安全距离。
[0010]进一步地，根据风机的偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成无人机的四个飞行航点的步骤包括：沿着风机的偏航方向，将与轮毂中心之间的距离为预设距离的坐标点定为第一飞行航点，其中，预设距离为无人机在水平方向的第一安全距离；根据第一飞行航点的坐标、第一安全距离以及风机叶片的长度确定第二飞行航点的坐标，其中，第一飞行航点到第二飞行航点的向量的方向与风机的偏航方向夹角为90°；根据第二飞行航点的坐标以及第一安全距离确定第三飞行航点的坐标，其中，第二飞行航点到第三飞行航点的向量的方向与风机的偏航方向夹角为180°；根据第三飞行航点的坐标以及第一飞行航点至第二飞行航点的距离确定第四飞行航点的坐标，其中，第三飞行航点到第四飞行航点的向量的方向与风机的偏航方向夹角为90°。
[0011]进一步地，在根据风机偏航方向、风机轮毂中心的坐标生成无人机的四个飞行航点之前，方法还包括生成风机的偏航方向，其中，生成风机的偏航方向的步骤包括：控制无人机飞行至风机机舱的正上
方；控制无人机的激光雷达采集点云；在激光雷达采集到的在预设高度点云的数量超过预设数量的情况下，控制无人机的可见光相机进行可见光图像采集；在点云图像与可见光图像匹配的情况下，根据点云图像生成风机的偏航方向。[0012]进一步地，控制无人机飞行至风机机舱的正上方的步骤包括：根据所述风机基座的位置信息、风机机舱的高度、所述风机的叶片长度信息以及无人机在竖直方向的第二安全距离确定所述机舱的正上方坐标；根据无人机的起飞位置以及正上方坐标的地理高程确定第一航点；控制无人机从起飞位置竖直移动至第一航点；控制无人机从第一航点水平移动至正上方坐标处。
[0013]进一步地，在可见光相机采集到风机所有叶片的图像之后，方法还包括：获取无人机的当前剩余电量；在当前剩余电量超过预设电量的情况下，判断可见光相机采集到的图像的清晰度是否符合预设清晰度；在符合预设清晰度的情况下，控制无人机飞至下一个风机进行巡检；在不满足预设清晰度的情况下，控制无人机从第四飞行航点飞行至第一航点，并且由第一航点飞行至起飞位置。
[0014]根据本发明的第二方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序在由处理器执行时导致上述任一项方法被执行。
[0015]根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机指令，计算机指令在由处理器执行时导致上述任一项方法被执行。
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