權利要求書： 1.一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，其特征在于,包括以下步驟：S1、加載起飛和尋找朝向航線流程；讀取內(nèi)置的風機和無人機載荷參數(shù)，根據(jù)參數(shù)自動加載起飛和尋找朝向的航線，對加載的航線進行仿真，確認航線安全后，將航線導入無人機，一鍵起飛，執(zhí)行朝向尋找任務；

S2、加載巡檢航線流程；將步驟S1中讀取的風機、載荷和朝向查找任務中獲取的朝向、相位值參數(shù)傳輸給航線生成模塊，根據(jù)參數(shù)自動加載巡檢的航線，對加載的航線進行仿真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照檢核模塊，進行光照的預判檢核，檢測整個航線是否適合拍照，給出提示；

S3、加載返航航線流程；無人機在執(zhí)行步驟S2巡檢任務時，根據(jù)任務監(jiān)控模塊實時監(jiān)控航線以及電壓信息，判斷無人機電量是否不足，若電量不足，則進行返航航線規(guī)劃，無人機返航；若電量充足，繼續(xù)執(zhí)行巡檢任務；

S4、加載斷點續(xù)航航線流程；步驟S3無人機返航后，則進行無人機休整，休整完畢，繼續(xù)上次的巡檢任務，讀取上次任務的航線以及執(zhí)行到的航點索引，進行加載斷點續(xù)航航線流程，執(zhí)行后續(xù)任務，任務執(zhí)行完成后，拷貝機載端相機存儲的圖像，輸入到缺陷識別系統(tǒng)，對風機葉片的缺陷進行識別，任務執(zhí)行完畢，無人機自動返航，安全著陸。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，其特征在于：所述步驟S1中的朝向查找任務包括：

根據(jù)無人機實時回傳的視頻數(shù)據(jù)進行輪轂識別，識別出輪轂后，在視頻顯示區(qū)同步標繪顯示，將識別出的輪轂區(qū)域圖像輸入朝向識別模塊，輸出概率值，在整個航線中，概率值最大值為風機正面時刻；

根據(jù)同步存儲的遙測值，迭代輸出概率值最大時刻的無人機GPS，計算風機相對于無人機的朝向值；

根據(jù)實時回傳的視頻幀，進行輪轂和輪轂正面的實時識別，識別到輪轂中心，人工進行確認后，自動進行相位識別，識別出當前風機葉片相對于塔筒的相位，將概率值最大時刻的視頻幀輸入朝向識別模塊，計算風機葉片相對于塔筒的相位值，將計算出的朝向值和相位值存儲于數(shù)據(jù)庫中，作為下一步的巡檢任務的參數(shù)輸入。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，其特征在于：所述步驟S2中的巡檢航線規(guī)劃流程為：根據(jù)加載的巡檢航線對整個巡檢過程中拍照條件進行預判檢測，檢測整個航線是否適合拍照，給出提示；整個航線適合拍照后，將航線導出并注入無人機，無人機控制系統(tǒng)收到指令后，控制無人機由懸停狀態(tài)，轉入按常規(guī)航線飛行執(zhí)行巡檢任務；相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進行定時拍照，在整個任務過程中，根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不足或者光照過強的時刻的航點索引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重新拍照，提升效率。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，其特征在于：所述步驟S3的返航航線規(guī)劃流程為：若無人機出現(xiàn)電量不足，則向無人機發(fā)送懸停指令，強制無人機懸停，記錄此刻的航點索引并存入于數(shù)據(jù)庫中，規(guī)劃返航航線，航線注入無人機，按照返航航線，安全著陸。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，其特征在于：所述步驟S4中，讀取巡檢航點以及上次執(zhí)行到的航點索引數(shù)據(jù)，經(jīng)過斷點續(xù)航模塊，生成斷點續(xù)航航線，對航線進行仿真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照檢核模塊，進行光線的預判檢核，整個航線適合拍照后，將航點導出，注入無人機，無人機控制系統(tǒng)收到指令后，控制無人機一鍵起飛執(zhí)行巡檢任務，相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進行定時拍照，在整個任務過程中，根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不足或者光照過強的時刻的航點索引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重新拍照，提升效率。

說明書： 一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程技術領域[0001] 本發(fā)明屬于無人機風機巡檢領域，尤其是涉及一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程。

背景技術[0002] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源的需求量不斷激增，風能作為一種新能源，已成為繼煤電、水電之后的第三大能源。隨著風電市場的發(fā)展，對風力發(fā)電機的維修、維護投入成本也急劇

增長，并且風力發(fā)電機的葉片尺寸和規(guī)模越來越大，風電機組葉片長度由原來的30～40m增

加至60～70m，使用壽命可達30年，風電機組長度的增長和使用年限的增加，給風電機組的

運行維護帶來了極大挑戰(zhàn)。

[0003] 為保證風電機組穩(wěn)定的運行，保證發(fā)電質量，風電場需要定期對風機進行日常的巡視、檢修和維護。風電場一般建立在山區(qū)、郊區(qū)和近海區(qū)域，環(huán)境比較惡劣，地域偏遠，設

備分散，對于出現(xiàn)的各種故障無法做到快速、高效地排查解決。目前大多數(shù)風電公司還在用

傳統(tǒng)的人工巡檢方式，傳統(tǒng)的風機風電機組巡檢模式主要依靠巡檢人員利用望遠鏡、蜘蛛

人、吊籃、回形平臺等設備進行現(xiàn)場勘查，憑借經(jīng)驗判斷是否存在異常情況，工作量大，成本

高，存在安全隱患，檢測的效率和質量得不到保障。除了人工檢測外，還有部分風電公司利

用基于各種傳感器進行檢測，但是檢測的效率和質量仍然得不到保障。隨著無人機技術在

各行業(yè)的應用，少數(shù)公司也在使用無人機進行巡檢，但目前主要是采用人工操作無人機進

行巡檢，雖然降低了人員的安全隱患，但對無人機操縱手的要求特別高，需要掌握無人機飛

行的能力外，還需要對風電機組的組成及部件有充分的了解，但由于風力發(fā)電機組體積大，

形狀不規(guī)則，手動操作無人機巡檢的效率較低，單架次僅能巡檢一臺風電機組，現(xiàn)場作業(yè)工

作量大。

[0004] 因此，開發(fā)一種無人機自主巡檢系統(tǒng)，適配多型無人機，提高風電機組的巡檢效率，降低對巡檢人員的要求，實現(xiàn)風電機組巡檢的智能化、無人化巡檢是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容[0005] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，以解決無人機無法自主對風機進行巡檢的問題。

[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：[0007] 一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，包括以下步驟：[0008] S1、起飛和尋找朝向航線規(guī)劃流程；讀取內(nèi)置的風機和無人機載荷參數(shù)，根據(jù)參數(shù)自動加載起飛和尋找朝向的航線，對加載的航線進行仿真，確認航線安全后，將航線導入無

人機，一鍵起飛，執(zhí)行朝向尋找任務；

[0009] S2、巡檢航線規(guī)劃流程；將步驟S1中讀取的風機、載荷和朝向查找任務中獲取的朝向、相位值參數(shù)傳輸給航線生成模塊，根據(jù)參數(shù)自動加載巡檢的航線，對加載的航線進行仿

真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照檢核模塊，進行光照的預判檢核，檢測整個航線

是否適合拍照，給出提示；

[0010] S3、返航航線規(guī)劃流程；無人機在執(zhí)行步驟S2巡檢任務時，根據(jù)任務監(jiān)控模塊實時監(jiān)控航線以及電壓信息，判斷無人機電量是否不足，若電量不足，則進行返航航線規(guī)劃，無

人機返航；若電量充足，繼續(xù)執(zhí)行巡檢任務；

[0011] S4、斷點續(xù)航航線規(guī)劃流程；步驟S3無人機返航后，則進行無人機休整，休整完畢，繼續(xù)上次的巡檢任務，讀取上次任務的航線以及執(zhí)行到的航點索引，進行斷點續(xù)航航線規(guī)

劃流程，執(zhí)行后續(xù)任務，任務執(zhí)行完成后，拷貝機載端相機存儲的圖像，輸入到缺陷識別系

統(tǒng)，對風機葉片的缺陷進行識別，任務執(zhí)行完畢，無人機自動返航，安全著陸。

[0012] 進一步的，所述步驟S1中的朝向查找任務包括：[0013] 根據(jù)無人機實時回傳的視頻數(shù)據(jù)進行輪轂識別，識別出輪轂后，在視頻顯示區(qū)同步標繪顯示，將識別出的輪轂區(qū)域圖像輸入朝向識別模塊，輸出概率值，在整個航線中，概

率值最大值為風機正面時刻；

[0014] 根據(jù)同步存儲的遙測值，迭代輸出概率值最大時刻的無人機GPS，計算風機相對于無人機的朝向值；

[0015] 根據(jù)實時回傳的視頻幀，進行輪轂和輪轂正面的實時識別，識別到輪轂中心，人工進行確認后，自動進行相位識別，識別出當前風機葉片相對于塔筒的相位，將概率值最大時

刻的視頻幀輸入相位識別模塊，計算風機葉片相對于塔筒的相位值，將計算出的朝向值和

相位值存儲于數(shù)據(jù)庫中，作為下一步的巡檢的參數(shù)輸入。

[0016] 進一步的，所述步驟S2中的巡檢航線規(guī)劃流程為：根據(jù)加載的巡檢航線對整個巡檢過程中拍照條件進行預判檢測，檢測整個航線是否適合拍照，給出提示；整個航線適合拍

照后，將航線導出并注入無人機，無人機控制系統(tǒng)收到指令后，控制無人機由懸停狀態(tài)，轉

入按常規(guī)航線飛行執(zhí)行巡檢任務；相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進行定時拍照，在整個任

務過程中，根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不足或者光照過強的時刻

的航點索引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重新拍照，提升效率。

[0017] 進一步的，所述步驟S3的返航航線規(guī)劃流程為：若無人機出現(xiàn)電量不足，則向無人機發(fā)送懸停指令，強制無人機懸停，記錄此刻的航點索引并存入于數(shù)據(jù)庫中，規(guī)劃返航航

線，航線注入無人機，按照返航航線，安全著陸。

[0018] 進一步的，所述步驟S4中，讀取巡檢航點以及上次執(zhí)行到的航點索引數(shù)據(jù)，經(jīng)過斷點續(xù)航模塊，生成斷點續(xù)航航線，對航線進行仿真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照

檢核模塊，進行光線的預判檢核，整個航線適合拍照后，將航點導出，注入無人機，無人機控

制系統(tǒng)收到指令后，控制無人機一鍵起飛執(zhí)行巡檢任務，相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進

行定時拍照，在整個任務過程中，根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不

足或者光照過強的時刻的航點索引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重

新拍照，提升效率。

[0019] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程具有以下優(yōu)勢：

[0020] (1)本發(fā)明所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，通過風機坐標、實時視頻數(shù)據(jù)，借助葉輪中心及朝向識別模塊、相位識別模塊完成葉輪朝向及葉片相對于塔筒

的相位獲取，利用所得數(shù)據(jù)進行航線的自動規(guī)劃，運用基于光照條件的自動拍照技術檢測

規(guī)劃航線是否具備拍照條件，并在飛行過程中通過對光線等外界因素的感知，微調載荷狀

態(tài)，保持巡檢目標始終在視野中心，完成整個風機的巡檢；

[0021] (2)本發(fā)明所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，采用光照檢核模塊檢測光線是否適合拍照，及時引導作業(yè)人員對存在質量問題的圖像的拍攝部位在同一飛行

架次中進行及時的重拍，極大地提高了作業(yè)效率；

[0022] (3)本發(fā)明所述的一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，因風機設備形態(tài)、尺度具有極大的差異性，本發(fā)明可根據(jù)目標類型、葉片預彎角度、安全距離等多維度特征進行

航線規(guī)劃。

附圖說明[0023] 構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

[0024] 圖1為本發(fā)明實施例所述的一種無人機自主巡檢系統(tǒng)流程示意圖；[0025] 圖2為本發(fā)明實施例所述的起飛和尋找朝向工作流程示意圖；[0026] 圖3為本發(fā)明實施例所述的巡檢航線規(guī)劃工作流程示意圖；[0027] 圖4為本發(fā)明實施例所述的無人機返航工作流程示意圖；[0028] 圖5為本發(fā)明實施例所述的無人機斷點續(xù)航工作流程示意圖。具體實施方式[0029] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

[0030] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為

基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗

示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對

本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相

對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可

以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”

的含義是兩個或兩個以上。

[0031] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可

以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是

兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語

在本發(fā)明中的具體含義。

[0032] 下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。[0033] 如圖1至圖5所示，一種無人機自主風機巡檢系統(tǒng)的作業(yè)流程，包括以下步驟：[0034] S1、起飛和尋找朝向航線規(guī)劃流程；讀取內(nèi)置的風機和無人機載荷參數(shù)，根據(jù)參數(shù)自動加載起飛和尋找朝向的航線，對加載的航線進行仿真，確認航線安全后，將航線導入無

人機，一鍵起飛，執(zhí)行朝向尋找任務；

[0035] S2、巡檢航線規(guī)劃流程；將步驟S1中讀取的風機、載荷和朝向查找任務中獲取的朝向、相位值參數(shù)傳輸給航線生成模塊，根據(jù)參數(shù)自動加載巡檢的航線，對加載的航線進行仿

真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照檢核模塊，進行光照的預判檢核，檢測整個航線

是否適合拍照，給出提示；

[0036] S3、返航航線規(guī)劃流程；無人機在執(zhí)行步驟S2巡檢任務時，根據(jù)任務監(jiān)控模塊實時監(jiān)控航線以及電壓信息，判斷無人機電量是否不足，若電量不足，則進行返航航線規(guī)劃，無

人機返航；若電量充足，繼續(xù)執(zhí)行巡檢任務；

[0037] S4、斷點續(xù)航航線規(guī)劃流程；步驟S3無人機返航后，則進行無人機休整，休整完畢，繼續(xù)上次的巡檢任務，讀取上次任務的航線以及執(zhí)行到的航點索引，進行斷點續(xù)航航線規(guī)

劃流程，執(zhí)行后續(xù)任務，任務執(zhí)行完成后，拷貝機載端相機存儲的圖像，輸入到缺陷識別系

統(tǒng)，對風機葉片的缺陷進行識別，任務執(zhí)行完畢，無人機自動返航，安全著陸。

[0038] 所述步驟S1中的朝向查找任務包括：[0039] 根據(jù)無人機實時回傳的視頻數(shù)據(jù)進行輪轂識別，識別出輪轂后，在視頻顯示區(qū)同步標繪顯示，將識別出的輪轂區(qū)域圖像輸入朝向識別模塊，輸出概率值，在整個航線中，概

率值最大值為風機正面時刻；

[0040] 根據(jù)同步存儲的遙測值，迭代輸出概率值最大時刻的無人機GPS，計算風機相對于無人機的朝向值；

[0041] 根據(jù)實時回傳的視頻幀，進行輪轂和輪轂正面的實時識別，識別到輪轂中心，人工進行確認后，自動進行相位識別，識別出當前風機葉片相對于塔筒的相位，將概率值最大時

刻的視頻幀輸入相位識別模塊，計算風機葉片相對于塔筒的相位值，將計算出的朝向值和

相位值存儲于數(shù)據(jù)庫中，作為下一步的巡檢的參數(shù)輸入。

[0042] 所述步驟S2中的巡檢航線規(guī)劃流程為：根據(jù)加載的巡檢航線對整個巡檢過程中拍照條件進行預判檢測，檢測整個航線是否適合拍照，給出提示；整個航線適合拍照后，將航

線導出并注入無人機，無人機控制系統(tǒng)收到指令后，控制無人機由懸停狀態(tài)，轉入按常規(guī)航

線飛行執(zhí)行巡檢任務；相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進行定時拍照，在整個任務過程中，

根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不足或者光照過強的時刻的航點索

引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重新拍照，提升效率；調用光照檢核

模塊檢測光線是否適合拍照，及時引導作業(yè)人員對存在質量問題的圖像的拍攝部位在同一

飛行架次中進行及時的重拍，極大地提高了作業(yè)效率，并且能夠在飛行過程中通過對光線

等外界因素的感知，微調載荷狀態(tài)并保持巡檢目標在視野中心。

[0043] 所述步驟S3的返航航線規(guī)劃流程為：若無人機出現(xiàn)電量不足，則向無人機發(fā)送懸停指令，強制無人機懸停，記錄此刻的航點索引并存入于數(shù)據(jù)庫中，規(guī)劃返航航線，航線注

入無人機，按照返航航線，安全著陸。

[0044] 所述步驟S4中，讀取巡檢航點以及上次執(zhí)行到的航點索引數(shù)據(jù)，經(jīng)過斷點續(xù)航模塊，生成斷點續(xù)航航線，對航線進行仿真，確認航線安全后，將航點輸入預判光照檢核模塊，

進行光線的預判檢核，整個航線適合拍照后，將航點導出，注入無人機，無人機控制系統(tǒng)收

到指令后，控制無人機一鍵起飛執(zhí)行巡檢任務，相機根據(jù)航點注入的拍照指令，進行定時拍

照，在整個任務過程中，根據(jù)回傳的視頻數(shù)據(jù)，離散抽幀進行光照檢核，對光照不足或者光

照過強的時刻的航點索引進行記錄，指引操作員對該航點及其附近的區(qū)域進行重新拍照，

提升效率。

[0045] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。