[发明专利]一种基于边缘计算的无人机巡检系统及其巡检方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的无人机巡检系统及其巡检方法，涉及光伏电站巡检技术领域。本发明包括无人机、摄像头、地面站和服务器，地面站与服务器电性连接，无人机通过实时传输系统与地面站实时连接，无人机底部固定有微型图像处理装置，摄像头固定在无人机底部且与无人机的控制系统电性连接，微型图像处理装置包括壳体，壳体内设有GPU图像处理器和数据储存模块。本发明通过搭载微型图像处理装备的无人机可以降低图片无线传输带来的时间损耗，通过GPU图像处理器对图片故障的预识别可以降低地面站图像处理的压力，正常的太阳能光伏电板图像无需传输至地面服务站，解决了现有的无人机巡检系统频次过大和图片传输耗时较久的问题。

技术领域

本发明属于光伏电站巡检技术领域，特别是涉及一种基于边缘计算的无人机巡检系统及其巡检方法。

背景技术

太阳能光伏发电系统主要分集中式和分布式，集中式电站一般占地面积广，大多建在我国西北部和一些偏远地区，自然环境较为恶劣，分布式电站一般建在屋顶、大棚和大面积水池上，然而这些光伏电站并网后带来了大量的运营维护压力，如常规设备检测、光伏板巡检等。

传统运维方式采用的是人工巡检，效率低，而且大多依据运维人员经验来判别设备故障，极易产生偏差，同时在偏远地区恶劣的自然环境下，光伏电站巡检工作是十分困难和危险的，对于农光互补、渔光互补、屋顶电站等光伏区，传统的人工巡检已不能满足需求，无法实现安全高效的光伏巡检目的。

通过使用无人机，在飞行任务中，方便快捷的进行了光伏板航拍检查、输电塔航拍检查、升压站设备航拍检查等各类巡检任务，并提供清晰可靠的视频和照片数据，用于用户后续数据处理和故障分析。

无人机巡检由于其相较于人工巡检而言，巡检难度小，覆盖范围大，已经成为目前智慧城市，智慧园区重点建设内容之一，在光伏发电领域，现有的无人机巡检系统一般由无人机搭载红外传感摄像机及可见光摄像机，飞行过程中将图像传输至地面服务站，由地面站服务器利用机器视觉算法判断出太阳能发电板是否存在缺失和掉串等异常，再将判断结果反馈给无人机，控制无人机进行后续的针对性巡检工作。

然而受制于图片大小及无线传输技术的带宽限制，延时大，难以做到无人机控制的实时性和准确性，如一张普通无人机图片，其照片的尺寸为640*512的像素，照片存储空间约为1MB，按2.4G无线近距离传输每秒传输1Mb/s计算，需要8秒的时间将图片传输完成，如果按4G传输方式其时间无疑更长，且无法保证传输的稳定性，一旦遇见遮挡，封闭环境，信号质量差，图像无法进行传输。

对于机器视觉而言，图像的质量也直接关乎故障判别的精准度，一张基于MatLab处理的图像，2K的像素质量其识别精准度高于720P像素质量的10倍以上，如果像素过高，又由于无线传输的速率限制，从无人机到地面服务站的传输势必会消耗更多的传输时间，而无人机的飞行是迅速的，识别故障与无人机的联动操作之间必然会有极大的时间差。

因此，如果要求有更高的精准度和更迅速的响应时间，必须解决由于图片传输带来的时间损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的无人机巡检系统，通过搭载微型图像处理装备的无人机可以降低图片无线传输带来的时间损耗，通过GPU图像处理器对图片故障的预识别可以降低地面站图像处理的压力，正常的太阳能光伏电板图像无需传输至地面服务站，解决了现有的无人机巡检系统频次过大和图片传输耗时较久的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：