CN109376587A - 基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统和方法，其中系统包括地面数据处理设备、地面数据处理中心和若干无人直升机平台；无人直升机平台包括无人机以及搭载在无人机上的无人机系统，地面数据处理设备，用于监测和控制无人机飞行过程中的飞行状态以及数据进行初步处理；无人机包括用于根据地面数据处理设备控制本无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停的飞控模块；无人机系统，检测查勘并采集待测通信铁塔的数据并发送至所述地面数据处理设备，以及与地面数据处理设备通过物联网进行双向信息交互；地面数据处理中心，用于接收来自所述地面数据处理设备的数据并进行后期数据处理，并快速定位通信铁塔事故点。
Description
技术领域
本发明涉及航空科学技术领域，更具体地，涉及基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统和方法。
背景技术
无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)是利用无线电遥控设备和自备的过程控制装置操纵的不载人飞机。无人机航测遥感系统是高分辨率及高精度遥感影像获取和处理的崭新技术。它以无人驾驶飞行器为飞行平台，负载数码相机、数码摄录机等数字遥感设备进行拍摄和记录，通过遥感数据处理技术进行影像的同步传输，以实现对地理信息的实时调查与监测。
无人机技术的成熟，为电力线路、公安消防、海陆巡逻等方面提供了更新的技术方法和手段，对于通信铁塔的巡检项目，尤其是一些高山站点以及一些环境复杂的疑难站点而言，这些项目经常要求“短平快”，测量周期短、任务重、质量高，区域内地形、地貌复杂多变，传统上通常采用人工勘察巡检方式，条件艰苦，效率低下，一线基站勘察巡检工作偶尔会遭遇“被狗撵”“被蛇咬”的危险，甚至有时测量人员、仪器设备无法到达相应区域。
依靠上述传统方法，往往无法将测试装置移至待测通信铁塔所在位置，也很难实现对特定复杂环境(如雷雨天气、高层楼宇上的通信铁塔、高山铁塔等)的通信铁塔进行全面精确测试与分析。无人机实现了电子化、信息化、智能化巡检，提高了通信铁塔巡检的工作效率、应急抢险水平和通信保障可靠率。同时运营费用大大降低、起降场地无限制、操作简单、可安全方便地接近目标、完全可以由运检维护单位自行拥有、并独立完成作业和运维，可实现巡检目标的现场信息。而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，无人机可对通信铁塔的隐患，诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响，既免去攀爬杆塔之苦，又能勘测到人眼的视觉死角，对于迅速恢复通信或排除隐患大有裨益。
然而，如何利用无人机快速、高效地、低延时地、节能地对通信铁塔进行巡检是目前行业研究的一个重点和难点。
发明内容
本发明的目的在于针对以上存在的至少一方面不足，提供基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统和方法，实现对通信铁塔的智能巡检。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明实施例中提供了一种基于物联网的检测查勘检测查勘通信铁塔智能巡检系统，包括地面数据处理设备、地面数据处理中心和若干无人直升机平台；无人直升机平台包括无人机以及搭载在无人机上的无人机系统，所述地面数据处理设备，用于监测和控制无人机飞行过程中的飞行状态、控制数据的获取方式以及对飞行获得的数据进行初步处理；
所述无人机包括用于根据所述地面数据处理设备控制本无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停的飞控模块；所述无人机系统，检测查勘并采集待测通信铁塔的数据并发送至所述地面数据处理设备，以及与所述地面数据处理设备通过物联网进行双向信息交互；
所述地面数据处理中心，用于接收来自所述地面数据处理设备的数据并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
进一步地，所述无人机系统包括，用于采集通信铁塔图像数据的摄像模块，以及用于获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据的感应模块。
进一步地，所述无人机系统还包括，用于与地面数据处理设备通信的第一天线单元，用于对发送和接收的数据进行编码和解码的第一编解码单元，用于对数据进行传输控制的数据传输控制单元，以及用于控制无人机飞行状态的伺服系统，所述第一天线单元通过第一编解码单元连接到所述数据传输控制单元，所述数据传输控制单元连接到所述伺服系统、摄像模块和感应模块。
具体地，所述摄像模块包括：光学数码相机、热红外成像仪、紫外成像仪、激光扫描仪，所述感应模块为GPS模块。
优选地，所述地面数据处理设备包括用于与无人直升机平台通信的第二天线单元，用于对地面数据处理设备发送和接收的数据进行编码和解码的第二编解码单元，用于控制的主控机，以及录取数据的数据录取单元，所述第二天线单元通过第二编解码单元连接到所述主控机，所述主控机通过所述数据录取单元连接到所述地面数据处理中心。
进一步地，所述地面数据处理设备，用于向所述无人机发送控制该无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号，并接收无人机传回的图像数据和方位数据。
进一步地，所述地面数据处理中心包括，用于接收所述传回的图像数据和方位数据的接收模块，用于根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息的生成模块，以及用于对所述三维信息进行模式识别以确定事故信息的识别模块。
优选地，所述智能巡检系统包括由所述第一天线单元和第二天线单元以及物联网收发模块构成的通信链路，其中物联网收发模块分别嵌入在所述无人直升机平台和地面数据处理设备中，所述第一天线单元和第二天线单元为NB-IOT、LoRa、SigFox、RPMA、LTE-M、NWave等物联网天线。
进一步地，所述方位数据包括高度数据、经纬度数据、姿态数据和速度数据中的一种或几种；所述生成模块用于根据相应的方位数据对同一通信铁塔的多个图像数据进行立体匹配，结合所述摄像模块采集所述图像数据时的摄像参数生成该铁塔的三维信息；所述识别模块用于根据对所述通信铁塔的三维信息进行模式识别，匹配得到多个预设隐患模型的至少之一，根据所述匹配到的隐患模型确定所述通信铁塔相应的隐患信息。
另一方面，本发明还提供了一种根据所述的基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统的通信铁塔智能巡检方法，包括如下步骤：
控制地面数据处理设备向无人直升机平台发送控制无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号；
无人直升机平台根据所述控制信号控制所述无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停，采集通信铁塔图像数据，获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据，并向地面数据处理设备通过物联网传输所述图像数据和方位数据；
所述地面数据处理设备对飞行获得的所述图像数据和方位数据进行初步处理；
地面数据处理中心经过初步处理的图像数据和方位数据，根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息，并对所述三维信息进行模式识别以确定隐患信息，并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
相对于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有如下优点：
本发明实施例中提供了一种基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统和方法，利用地面数据处理设备向无人机发送控制该无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号，使得操作人员能够通过地面单元监测和控制无人机飞行过程中飞行状态。进而，无人机根据所述控制信号控制本无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停，采集通信铁塔图像数据，获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据，并向地面数据处理中心传输所述图像数据和方位数据，可实现对通信铁塔的智能立体检测。
本发明在无人机与地面数据处理设备之间采用物联网进行通信，实现快速地控制、延时小，达到实时性好，数据传输快，能高效寻找铁塔故障，同时，由于采用物联网通信，能耗低，因此，无人机能工作更长时间。
书不尽言，本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得更加简明易懂，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统的结构框图；
图2为本发明一个实施例的智能巡检系统内部结构示意图；
图3为本发明一个实施例的基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本领域普通技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本领域普通技术人员可以理解，这里所使用的“通信链路”包括搭载于无人机、控制单元和/或数据单元上的信号接收/发射设备（如天线等）以及无人机通信中继设备（包括小型无人机载体）等。一种实施例中，通信链路主要负责保障控制单元与无人机之间的数据通讯，尤其在地形复杂的山区等通讯条件恶劣的环境下保障无人机与地面之间的可靠数据通讯。这里所使用的“通信铁塔”简称通讯塔，不限于其具体材质和形态，可由塔体、平台、避雷针、爬梯、天线支撑等钢构件组成，主要实现基站功能，用于微波、超短波、无线网络信号的传输与发射等。
本发明所述系统和方法主要适用于无人机或者智能设备等具有通信功能的终端，不限制于其操作系统的类型，可以是Linux、Windows、Mac、Android、IOS等操作系统，或嵌入式操作系统。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，在本发明的一个实施例中，提供了一种基于物联网的检测查勘检测查勘通信铁塔智能巡检系统，包括地面数据处理设备2、地面数据处理中心3和若干无人直升机平台1；无人直升机平台1包括无人机4以及搭载在无人机上的无人机系统，所述地面数据处理设备2，用于监测和控制无人机4飞行过程中的飞行状态、控制数据的获取方式以及对飞行获得的数据进行初步处理；
所述无人机4包括用于根据所述地面数据处理设备2控制本无人机4环绕通信铁塔飞行和/或悬停的飞控模块；所述无人机系统，检测查勘并采集待测通信铁塔的数据并发送至所述地面数据处理设备2，以及与所述地面数据处理设备2通过物联网进行双向信息交互；
所述地面数据处理中心3，用于接收来自所述地面数据处理设备2的数据并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
进一步地，所述无人机系统包括，用于采集通信铁塔图像数据的摄像模块，以及用于获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据的感应模块。
进一步地，所述无人机系统还包括，用于与地面数据处理设备通信的第一天线单元11，用于对发送和接收的数据进行编码和解码的第一编解码单元8，用于对数据进行传输控制的数据传输控制单元7，以及用于控制无人机飞行状态的伺服系统6，所述第一天线单元11通过第一编解码单元8连接到所述数据传输控制单元7，所述数据传输控制单元7连接到所述伺服系统6、摄像模块和感应模块。
具体地，所述摄像模块为数据采集单元5，具体包括：光学数码相机、热红外成像仪、紫外成像仪、激光扫描仪，所述感应模块定位单元9，具体包括GPS模块或POS模块。
本发明实施例的无人机4可以为固定翼无人机或旋翼无人机，是通信铁塔和通信网络设施巡检数据采集获取的主要平台，无人机飞行平台负责搭载无人机系统、稳定平台、定位定姿系统、自主预警与避障系统以及其他必要的机载设备。根据巡检任务、飞行距离、飞行速度等具体要求的不同，应选择不同的飞行平台，例如开展可见光拍摄的快速巡检，可选择小型多旋翼无人机平台；又如对每一基站杆塔进行包括红外、紫外、可见光等在内的精细巡检，且同时需要具有足够的飞行距离，则应当选择大型的旋翼无人机平台。
所述摄像模块的传感器通常可包括光学数码相机、热红外成像仪、紫外成像仪、激光扫描仪等。其中，光学数码相机用于获取杆塔、通信导线、电力线走廊的光学影像，用于销钉缺失、金具锈蚀缺失等缺陷、隐患的诊断；热红外成像仪用于通信铁塔及其线路设备红外视频采集，获取金具、光缆以及绝缘子等设备的异常状况；紫外成像仪用于通信铁塔设备紫外视频信息采集，用于金具和通信线缆的异常检测；激光扫描仪用于获取通信线缆走廊地物的高精度点云数据，可实现通信铁塔整体高度、平台高度、天线数量、线缆走线距离等数据的检测，生成线路走廊真实三维模型。
稳定平台用于隔离无人机飞行作业时飞机的振动和外界环境对平台飞行姿态的扰动，部分稳定平台还具有目标跟踪功能。采用稳定平台能够极大提高目标成像质量，确保获得想要、可用的信息，降低无人机平台控制的技术要求。
定位定姿系统主要用于无人机的位置和姿态信息的实时测定，在基于遥感技术的电力线路安全巡检系统中，还用于对无人机获得的数据进行定位标记，使得多种传感器数据可以统一到同一个空间坐标系统中，便于开展缺陷、隐患的多源数据协同识别和诊断，提高识别的准确性和自动化程度。多次巡检获得的数据通过空间坐标的匹配能够形成时间线，便于开展与历史数据的对比分析。
自主预警与避障系统通过毫米波雷达传感器，对无人机飞行前方障碍物目标进行探测，并向无人机控制系统进行预警以规避飞行风险。
优选地，所述地面数据处理设备2包括用于与无人直升机平台通信的第二天线单元12，用于对地面数据处理设备2发送和接收的数据进行编码和解码的第二编解码单元13，用于控制的主控机14，以及录取数据的数据录取单元16，所述第二天线单元12通过第二编解码单元13连接到所述主控机14，所述主控机14通过所述数据录取单元16连接到所述地面数据处理中心3。
进一步地，所述地面数据处理设备2，用于向所述无人机发送控制该无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号，并接收无人机4传回的图像数据和方位数据。
进一步地，所述地面数据处理中心3包括，用于接收所述传回的图像数据和方位数据的接收模块，用于根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息的生成模块，以及用于对所述三维信息进行模式识别以确定事故信息的识别模块。
优选地，所述智能巡检系统包括由所述第一天线单元11和第二天线单元12以及物联网收发模块构成的通信链路，其中物联网收发模块分别嵌入在所述无人直升机平台1和地面数据处理设备2中，所述第一天线单元11和第二天线单元12为NB-IOT、LoRa、SigFox、RPMA、LTE-M、NWave等物联网天线。
上述无人直升机平台1、地面数据处理设备2以及地面数据处理中心3之间构成的数据通信链路系统，是整个系统通信连接的关键，包括机载和地面测控站的信号接收/发射设备以及无人机通信中继设备（包括小型无人机载体）等，其中信号接收/发射设备包括所述第一天线单元11和第二天线单元12以及物联网收/发送机。该数据通信链路系统主要负责保障地面数据处理设备2与无人直升机平台1之间的数据通讯，特别是在地形复杂的山区等通讯条件恶劣的环境下保障无人机与地面之间的可靠通讯。
数据链路应首先保证无人机定位定姿数据的实时下传和控制命令的上传，以便完成对无人机工作状态进行跟踪和控制。数据链路的传输速率根据实际需求进行定制，一般在4Mbps～8Mbps的速率下，即可实现视频数据的实时下传，使地面测控人员直观了解飞行现场情况。
进一步地，所述方位数据包括高度数据、经纬度数据、姿态数据和速度数据中的一种或几种；所述生成模块用于根据相应的方位数据对同一通信铁塔的多个图像数据进行立体匹配，结合所述摄像模块采集所述图像数据时的摄像参数生成该铁塔的三维信息；所述识别模块用于根据对所述通信铁塔的三维信息进行模式识别，匹配得到多个预设隐患模型的至少之一，根据所述匹配到的隐患模型确定所述通信铁塔相应的隐患信息。
所述地面数据处理中心3是后期数据处理、存储与应用系统，包括通过摄像模块的多传感器数据预处理和几何处理系统，基于激光、光学、红外、紫外等多种传感器的通信铁塔及其杆路安全巡检智能专家系统以及线路走廊的三维可视化系统等。地面数据处理系统采用摄影测量、遥感的数据处理方法和技术流程，对各种影像、点云、视频、坐标、姿态数据进行高精度几何处理。在此基础上，针对通信光缆、铁塔、走廊地物等及其附属物的特点，通过专家系统的人工智能、模式识别及多种可视化技术，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，快速定位通信铁塔事故点，实现通信铁塔线路安全状况的及时诊断和故障排查。
另一方面，请参阅图3，本发明还提供了一种根据所述的基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统的通信铁塔智能巡检方法，包括如下步骤：
S11:控制地面数据处理设备2向无人直升机平台1发送控制无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号；
S12:无人直升机平台1根据所述控制信号控制所述无人机4环绕通信铁塔飞行和/或悬停，采集通信铁塔图像数据，获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据，并向地面数据处理设备2通过物联网传输所述图像数据和方位数据；
本发明实施例例中，以旋翼无人机为例，感应模块获取的方位数据包括高度数据、经纬度数据、姿态数据和速度数据中的一种或几种，在一个实施例中的巡检飞行中，相应的飞行记录表举例如下：
| Spot | GPS_Lat | GPS_Lng | GPS_Alt | GPS_Spd |
| B1 | 26.0078593 | 119.2248379 | 6.78 | 0.009000001 |
| B2 | 26.007859 | 119.2248377 | 6.8 | 0.036000002 |
| B3 | 26.0078388 | 119.2248264 | 84.75 | 1.657000065 |
| B4 | 26.0078303 | 119.2248212 | 84.63 | 2.132000208 |
| B5 | 26.0068483 | 119.2243641 | 84.91 | 4.953000069 |
| B6 | 26.0068234 | 119.2243532 | 85.01 | 5.06400013 |
| B7 | 26.0060408 | 119.2239824 | 85.39 | 1.158000112 |
| B8 | 26.0060376 | 119.2239815 | 85.33 | 0.407000005 |
| B9 | 26.0078569 | 119.2248334 | 6.11 | 0.083000004 |
| B10 | 26.0078564 | 119.2248336 | 6.11 | 0.015000001 |
| B11 | 26.0078543 | 119.2248284 | 60.14 | 0.957000017166 |
| B12 | 26.0077145 | 119.2247654 | 60.69 | 4.152000427 |
表中Spot表示记录点，GPS_Lat表征纬度、GPS_Lng表征经度、GPS_Alt表征无人机4当前高度、GPS_Spd表征无人机4当前水平速度，当GPS_Spd趋于0时，表征无人机几乎没有水平移动，即处于垂直起降或悬停状态。无人机4根据巡检航线在B1和B2记录点起飞、悬停，到达预定高度（如84.75米）后在B3-B7沿着所述巡检航线飞行，在B8到达巡检航线中的预定方位点，悬停、降低飞行高度至适于采集通信铁塔图像的高度（如6.11米），并在多个预定角度采集图像数据，
例如，先正对通信铁塔采集通信数据，接着，将摄像模块向上方向转动60°，采集此时的通信铁塔图像数据；将摄像模块复原到正对着所述通信铁塔且与水平面平行，再向下转动60度，采集此时的通信铁塔图像数据；将摄像模块复原到正对着所述通信铁塔且与水平面平行，再向左转动60度，采集此时的通信铁塔图像数据；将摄像模块复原到正对着所述通信铁塔且与水平面平行，再向右转动60度，采集此时的通信铁塔图像数据；以此类推，转动的角度记录于姿态数据，采集的图像数据保持预定范围内的旁向重叠度，如15%-45%，以便于后续的立体成像处理。
采集完当前方位点的预定角度的通信铁塔图像数据后于B11拉升无人机至预定高度（如60.14米）后飞至下一个方位点进行如上图像数据采集，直至完成在该通信铁塔对应的所有方位点的图像数据采集。在对由多个通信铁塔组成的通信网络的巡检航线中，无人机4按预定次序在采集完当前通信铁塔（如A1）的图像数据后，类似地，即飞往下一通信铁塔进行图像数据采集（如A2\A3\A4）。无人机4完成巡检航线的飞行和通信铁塔的图像数据采集后，便可沿着预定的巡检航线返回预设回收地点。
在上述无人机4采集通信铁塔的图像数据时，还通过感应模块的传感器获取表征采集所述图像数据时无人机4相应方位的方位数据，并向地面数据处理设备传输所述图像数据和方位数据。
S13:所述地面数据处理设备2对飞行获得的所述图像数据和方位数据进行初步处理；
所述初步处理包括编解码、滤除噪音、提高清晰度等前期数据处理。
S14:地面数据处理中心3经过初步处理的图像数据和方位数据，根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息，并对所述三维信息进行模式识别以确定隐患信息，并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
地面数据处理中心3接收经初步处理的通信铁塔图像数据和相应的方位数据后，根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息，具体而言，地面数据处理中心3根据相应的方位数据对同一通信铁塔的多个图像数据进行立体匹配，结合所述图像数据时的摄像参数生成该铁塔的三维信息。例如，若图像数据为立体相机所采集，则地面数据处理中心3根据摄像参数、深度信息和方位数据通过立体成像算法将同一通信铁塔的多个图像数据合成通信铁塔的三维信息；若图像数据为激光传感器采集的扫描数据，则地面数据处理中心3将不同的位置和角度对通信铁塔进行扫描采集得到的图像数据将其处理为三维点云数据，匹配形成通信铁塔的三维信息。
进而，地面数据处理中心3根据预设规则对所述通信铁塔的三维信息进行模式识别，匹配得到多个预设隐患模型的至少之一，根据所述匹配到的隐患模型确定所述通信铁塔相应的隐患信息。在一些实施例中，该模式识别的过程包括地面数据处理中心3对所述通信铁塔的三维信息进行分析以提取形态特征数据，该形态特征数据可包括所述三位信息的形状和尺寸特征，进而将所提取的形态特征数据与预设的多个预设隐患模型描述数据进行匹配，当达到预设的置信度时匹配成功，根据所述匹配到的隐患模型确定所述通信铁塔相应的隐患信息，如识别到通信铁塔的倾斜度大于13°时，确定隐患信息为塔体异常；识别到通信天线丢失或脱离原位置时，确定隐患信息为天线异常。类似地，还包括线缆异常等隐患信息，本领域的技术人员在实际操作过程中可以进行灵活设置以达到巡检目的。
在对多个通信铁塔进行巡检的实施例中，本发明还可进一步包括如下后续步骤：根据同一通信网络中多个所述通信铁塔的隐患信息确定所述通信网络的安全信息。一种实施例中，地面数据处理中心3根据同一通信网络中检测出隐患信息的通信铁塔的数量或比例，能够确定相应的安全信息，如安全等级。例如由通信铁塔A1-A4组成的通信网络中，当检测出隐患信息的通信铁塔大于2个，即检测出隐患信息的通信铁塔的比例达到50%，则确定该通信网络的安全等级为高危状态，可将隐患信息、安全信息和相应的经纬度等定位信息发给相应的人员或终端，以及时进行检修，维护通信稳定。实现了通信铁塔和通信网络隐患的快速识别、定位和诊断。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序指令来控制相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器（ROM，Read Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的检测查勘通信铁塔智能巡检系统及方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于物联网的检测查勘检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于，包括地面数据处理设备、地面数据处理中心和若干无人直升机平台；无人直升机平台包括无人机以及搭载在无人机上的无人机系统，所述地面数据处理设备，用于监测和控制无人机飞行过程中的飞行状态、控制数据的获取方式以及对飞行获得的数据进行初步处理；
所述无人机包括用于根据所述地面数据处理设备控制本无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停的飞控模块；所述无人机系统，检测查勘并采集待测通信铁塔的数据并发送至所述地面数据处理设备，以及与所述地面数据处理设备通过物联网进行双向信息交互；
所述地面数据处理中心，用于接收来自所述地面数据处理设备的数据并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
2.根据权利要求1所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述无人机系统包括，用于采集通信铁塔图像数据的摄像模块，以及用于获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据的感应模块。
3.根据权利要求2所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述无人机系统还包括，用于与地面数据处理设备通信的第一天线单元，用于对发送和接收的数据进行编码和解码的第一编解码单元，用于对数据进行传输控制的数据传输控制单元，以及用于控制无人机飞行状态的伺服系统，所述第一天线单元通过第一编解码单元连接到所述数据传输控制单元，所述数据传输控制单元连接到所述伺服系统、摄像模块和感应模块。
4.根据权利要求3所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述摄像模块包括：光学数码相机、热红外成像仪、紫外成像仪、激光扫描仪，所述感应模块为GPS模块。
5.根据权利要求3所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述地面数据处理设备包括用于与无人直升机平台通信的第二天线单元，用于对地面数据处理设备发送和接收的数据进行编码和解码的第二编解码单元，用于控制的主控机，以及录取数据的数据录取单元，所述第二天线单元通过第二编解码单元连接到所述主控机，所述主控机通过所述数据录取单元连接到所述地面数据处理中心。
6.根据权利要求5所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述地面数据处理设备，用于向所述无人机发送控制该无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号，并接收无人机传回的图像数据和方位数据。
7.根据权利要求6所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述地面数据处理中心包括，用于接收所述传回的图像数据和方位数据的接收模块，用于根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息的生成模块，以及用于对所述三维信息进行模式识别以确定事故信息的识别模块。
8.根据权利要求5所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：所述智能巡检系统包括由所述第一天线单元和第二天线单元以及物联网收发模块构成的通信链路，其中物联网收发模块分别嵌入在所述无人直升机平台和地面数据处理设备中，所述第一天线单元和第二天线单元为NB-IOT、LoRa、SigFox、RPMA、LTE-M、NWave等物联网天线。
9.根据权利要求7所述的检测查勘通信铁塔智能巡检系统，其特征在于：
所述方位数据包括高度数据、经纬度数据、姿态数据和速度数据中的一种或几种；所述生成模块用于根据相应的方位数据对同一通信铁塔的多个图像数据进行立体匹配，结合所述摄像模块采集所述图像数据时的摄像参数生成该铁塔的三维信息；所述识别模块用于根据对所述通信铁塔的三维信息进行模式识别，匹配得到多个预设隐患模型的至少之一，根据所述匹配到的隐患模型确定所述通信铁塔相应的隐患信息。
10.一种根据权利要求1-9中任意一项所述的基于物联网的检测查勘通信铁塔智能巡检系统的通信铁塔智能巡检方法，其特征在于，包括如下步骤：
控制地面数据处理设备向无人直升机平台发送控制无人机沿巡检航线在多个方位点采集相应所述通信铁塔图像数据的控制信号；
无人直升机平台根据所述控制信号控制所述无人机环绕通信铁塔飞行和/或悬停，采集通信铁塔图像数据，获取表征采集所述图像数据时无人机相应方位的方位数据，并向地面数据处理设备通过物联网传输所述图像数据和方位数据；
所述地面数据处理设备对飞行获得的所述图像数据和方位数据进行初步处理；
地面数据处理中心经过初步处理的图像数据和方位数据，根据所述图像数据和所述方位数据生成所述通信铁塔的三维信息，并对所述三维信息进行模式识别以确定隐患信息，并进行后期数据处理、存储与应用，实现通信铁塔和线路通道缺陷、隐患的判识、确认，并快速定位通信铁塔事故点。
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