一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统及方法
阅读说明：本技术 一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统及方法 (Optical cable online inspection system and method based on twin airship unmanned aerial vehicle technology ) 是由 齐志 王刚 周梦伊 徐越 杜雅昕 崔阳然 孙书勇 王晓东 张伟龙 苏国庆 李玉进 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统及方法,本发明构建了包括监测站、终端、5G基站、双体无人机飞艇母艇和无人机子机的巡视系统,同时根据构建的巡视系统以及线缆故障检测的相关要求,基于5G传输设计了巡检的方法,本发明实现了对光缆线路设备多维度在线监测,将监测数据传输至监测站和终端上,便于通信运维人员及时了解设备状况和发现故障点,节省人力成本,大幅提升光缆线路运维水平。同时本发明通过将多个无人机子机置于双体无人机飞艇母艇内,双体无人机飞艇母艇上部覆盖薄膜太阳能板,控制器对无人机子机进行充放电管理、通信中继及投放,解决了无人机无法长时间巡视的问题。(The invention relates to an optical cable online inspection system and method based on a twin-hull airship unmanned aerial vehicle technology, which constructs an inspection system comprising a monitoring station, a terminal, a 5G base station, a twin-hull unmanned aerial vehicle airship mother ship and an unmanned aerial vehicle submachine, and designs an inspection method based on 5G transmission according to the constructed inspection system and related requirements of cable fault detection. Meanwhile, a plurality of unmanned aerial vehicle submachine are arranged in the double-body unmanned aerial vehicle airship mother boat, the thin-film solar panel covers the upper part of the double-body unmanned aerial vehicle airship mother boat, and the controller performs charge-discharge management, communication relay and release on the unmanned aerial vehicle submachine, so that the problem that the unmanned aerial vehicle cannot be patrolled for a long time is solved.)
技术领域
本发明属于光缆巡检技术领域，尤其是一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统及方法。
背景技术
通信光缆Communication Optical Fiber Cable由若干根(芯)光纤(一般从几芯到几千芯)构成的缆心和外护层所组成。光纤与传统的对称铜回路及同轴铜回路相比较，其传输容量大得多；衰耗少；传输距离长；体积小；重量轻；无电磁干扰；成本低，是当前最有前景的通信传输媒体。它正广泛地用于电信、电力、广播等各部门的信号传输上，将逐步成为未来通信网络的主体。
目前电力通信光缆巡视及故障检测存在以下不足：
⑴、目前电力通信光缆巡视及故障检测仍为传统人工巡视方法，监测维度较少且不能快速的定位光缆终端故障点，效率有待提高；
⑵、使用无人机时，由于无人机巡视电池容量问题，导致无人机续航能力不强，停留时长时间限制对长距离的光缆巡视有短板，用何种具备低成本、高灵活性的方式可以进行无人机的接力巡航；
⑶、多线路同时巡线或同时故障的不能进行处理，不能满足通信光缆线路高质量运维水平的要求。
⑷、因传输距离限制，无人机依托的何种通信方式将实时数据传输至终端的通信问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统及方法，实现了对光缆线路设备多维度在线监测，将监测数据传输至监测站和终端上，便于通信运维人员及时了解设备状况和发现故障点，节省人力成本，大幅提升光缆线路运维水平。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统，包括监测站、终端、5G基站、双体无人机飞艇母艇和无人机子机，所述无人机子机置于双体无人机飞艇母艇内部，监测站和终端发送通过5G基站与双体无人机飞艇母艇和无人机子机进行5G通信，双体无人机飞艇母艇和无人机子机根据通信内容进行相应动作。
而且，所述双体无人机飞艇母艇包括：太阳能薄膜板、稳压装置、控制器、5G信号接收器、充放电电源和无人机子机充电装置，双体无人机飞艇母艇顶部设有太阳能薄膜板，双体无人机飞艇母艇内部设有稳压装置、控制器、5G信号接收器、充放电电源和无人机子机充电装置，太阳能薄膜板与稳压装置，稳压装置、控制器和充放电电源相互连接，控制器连接5G信号接收器，充放电电源通过无人机子机充电装置连接无人机子机。
一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统的巡视方法，包括以下步骤：
步骤1、监测站和终端判断运维人员输入日常巡检或故障巡检，若运维人员输入日常巡检，则进行步骤2，若为事故巡检，则进行步骤3；
步骤2、监测站和终端的监测人员发现光缆的中断警告，监测站和终端沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点，并进行步骤5；
步骤3、监测站和终端检测故障光缆位置长度信息；
步骤4、监测站和终端根据监测得到的故障光缆位置长度信息，沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点；
步骤5、监测站和终端将包括巡检光缆起始点、长度及终止点的信息通过5G基站发送至双体无人机飞艇母艇内部的5G信号接收器；
步骤6、双体无人机飞艇母艇内部的5G信号接收器接收信号后传输至控制器，控制器控制双体无人机飞艇母艇飞向设定起始点；
步骤7、在双体无人机飞艇母艇到达起始点后，对无人机子机进行释放，无人机子机延巡检光缆起始点至终止点并采集光缆GIS信息；
步骤8、无人机子机到达终止点后飞回双体无人机飞艇母艇内部，双体无人机飞艇母艇离开故障位置。
而且，所述无人机子机设有摄像头，在步骤7中无人机子机采集光缆GIS信息时，实时将采集到的视频或图片传输至监测站和终端。
而且，所述无人机子机通过5G传输通道或卫星通信传输视频或图片。
而且，所述步骤1中若日常巡检包括多条光缆，则设置无人机子机组成蜂群模式进行光缆GIS信息采集。
而且，所述步骤3中若故障光缆位置包括多条光缆或多个位置，则设置无人机子机组成蜂群模式进行光缆GIS信息采集。
而且，所述步骤3中监测站和终端检测故障光缆位置长度过长超出无人机飞行距离，则通过布置双体无人机飞艇母艇为中继点进行接力方式进行巡检。
而且，所述接力方式包括以下步骤：
步骤⑴、根据监测站和终端检测故障光缆位置长度信息，沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点并生成巡检路径，
步骤⑵、根据巡检路径，在起始点、终止点以及路径中，按照目前无人机子机的实际飞行距离极限为半径，每隔一段距离部署一个双体无人机飞艇母艇；
步骤⑶、无人机子机从起始点双体无人机飞艇母艇飞出进行巡检，并根据路线进入距离最近的双体无人机飞艇母艇中进行充电；
步骤⑷、双体无人机飞艇母艇判断是否有巡检无人机子机进行充电，若有无人机子机飞入并进行充电，则派出另一架无人机子机继续按照巡检路线进行巡检，否则继续等待；
步骤⑸、派出的无人机子机判断飞入的双体无人机飞艇母艇是否为终止点双体无人机飞艇母艇，若飞入的双体无人机飞艇母艇为终止点双体无人机飞艇母艇，则不再派出无人机子机，否则返回步骤⑷。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明构建了包括监测站、终端、5G基站、双体无人机飞艇母艇和无人机子机的巡视系统，同时根据构建的巡视系统以及线缆故障检测的相关要求，基于5G传输设计了巡检的方法，本发明实现了对光缆线路设备多维度在线监测，将监测数据传输至监测站和终端上，便于通信运维人员及时了解设备状况和发现故障点，节省人力成本，大幅提升光缆线路运维水平。
2、本发明通过将多个无人机子机置于双体无人机飞艇母艇内，双体无人机飞艇母艇上部覆盖薄膜太阳能板，控制器对无人机子机进行充放电管理、通信中继及投放，解决了无人机无法长时间巡视的问题。
3、本发明通过以无人机子机飞行半径为基准按间隔设置多个飞艇母艇方式，利用飞艇的低成本，可移动性、便捷性进行无人机子机无缝接力，无缝衔接问题。
4、本发明通过无人机子机对光缆线路进行在线监测时，通过5G传输通道或卫星通信等其他通信方式实时回传至终端设备方便巡线及判断故障点，实现了监测维度大且快速的定位光缆终端故障点，提高工作效率。同时在多条光缆同时巡视、多条通信光缆同时故障或多位置同时故障时，无人机子机可组成蜂群模式，集体行动发挥效率优势。
5、本发明对解决灾害通信抢修，如遇到突然如暴雨、水灾等自然灾害情况地面情况不便于部署巡查情况下。双体无人机飞艇母艇对无人机抢险指挥、灾区应急通信紧急恢复，和接力部署需要解决便捷性、超长停留时间等问题，有巨大优势。
附图说明
图1为本发明系统的结构图；
图2为本发明日常巡检的流程图；
图3为本发明故障巡检的流程图
图4为本发明无人机子机接力示意图；
图5为本发明多条光缆巡检示意图。
附图说明
：1-终端；2-5G基站；3-双体无人机飞艇母艇；4-无人机子机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统，如图1所示，包括监测站、终端1、5G基站2、双体无人机飞艇母艇3和无人机子机4，所述无人机子机置于双体无人机飞艇母艇内部，监测站和终端发送通过5G基站与双体无人机飞艇母艇和无人机子机进行5G通信，双体无人机飞艇母艇和无人机子机根据通信内容进行相应动作。
双体无人机飞艇母艇包括：太阳能薄膜板、稳压装置、控制器、5G信号接收器、充放电电源和无人机子机充电装置，双体无人机飞艇母艇顶部设有太阳能薄膜板，双体无人机飞艇母艇内部设有稳压装置、控制器、5G信号接收器、充放电电源和无人机子机充电装置，太阳能薄膜板与稳压装置，稳压装置、控制器和充放电电源相互连接，控制器连接5G信号接收器，充放电电源通过无人机子机充电装置连接无人机子机。多个无人机子机置于双体无人机飞艇母艇内，对无人机子机进行充放电管理、通信中继及投放。
一种基于双体飞艇无人机技术的光缆在线巡视系统的巡视方法，如图2和图3所示，包括以下步骤：
步骤1、监测站和终端判断运维人员输入日常巡检或故障巡检，若运维人员输入日常巡检，则进行步骤2，若为事故巡检，则进行步骤3。
步骤2、监测站和终端的监测人员发现光缆的中断警告，监测站和终端沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点，并进行步骤5。
步骤3、监测站和终端检测故障光缆位置长度信息。
所述步骤3中监测站和终端检测故障光缆位置长度过长超出无人机飞行距离，则通过布置双体无人机飞艇母艇为中继点进行接力方式进行巡检。如图4所示，A、B和C点为双体无人机飞艇母艇部署位置，接力方式包括以下步骤：
步骤⑴、根据监测站和终端检测故障光缆位置长度信息，沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点并生成巡检路径，
步骤⑵、根据巡检路径，在起始点、终止点以及路径中，按照目前无人机子机的实际飞行距离极限为半径，一般为5km，每隔5km部署一个双体无人机飞艇母艇；
步骤⑶、无人机子机从起始点双体无人机飞艇母艇飞出进行巡检，并根据路线进入距离最近的双体无人机飞艇母艇中进行充电；
步骤⑷、双体无人机飞艇母艇判断是否有巡检无人机子机进行充电，若有无人机子机飞入并进行充电，则派出另一架无人机子机继续按照巡检路线进行巡检，否则继续等待；
步骤⑸、派出的无人机子机判断飞入的双体无人机飞艇母艇是否为终止点双体无人机飞艇母艇，若飞入的双体无人机飞艇母艇为终止点双体无人机飞艇母艇，则不再派出无人机子机，否则返回步骤⑷。
步骤4、监测站和终端根据监测得到的故障光缆位置长度信息，沿光缆实际路径情况设定巡检光缆起始点、长度及终止点。
步骤5、监测站和终端将包括巡检光缆起始点、长度及终止点的信息通过5G基站发送至双体无人机飞艇母艇内部的5G信号接收器。
步骤6、双体无人机飞艇母艇内部的5G信号接收器接收信号后传输至控制器，控制器控制双体无人机飞艇母艇飞向设定起始点。
步骤7、在双体无人机飞艇母艇到达起始点后，对无人机子机进行释放，无人机子机延巡检光缆起始点至终止点并采集光缆GIS信息。同时无人机子机设有摄像头，在无人机子机采集光缆GIS信息时，实时通过5G传输通道或卫星通信将采集到的视频或图片传输至监测站和终端。
步骤8、无人机子机到达终止点后飞回双体无人机飞艇母艇内部，双体无人机飞艇母艇离开故障位置。
如图5所示，若日常巡检包括多条光缆，则设置无人机子机组成蜂群模式进行光缆GIS信息采集；若故障光缆位置包括多条光缆或多个位置，则设置无人机子机组成蜂群模式进行光缆GIS信息采集。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
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