本发明针对传统无人机巡检效率低、依赖人工操作且图像精度差的问题，提出基于三维模型与自动控制的无人机巡检系统及方法。通过巡检指挥中心生成任务清单，无人机根据GPS坐标自动定位悬停并拍摄图像，结合图像识别技术对杆塔部件进行自动检测与分类存储，实现高效、精准的无人化巡检作业。

　　技术领域本发明涉及无人机自动巡检系统及方法，属于计算机视觉、自动控制技术领域。

　　随着国家电网建设的不断发展，电网安全越来越受到社会大众的广泛关注，输电线路作为电网系统中非常重要的组成部分，更需要不断加强安全运维建设。现有技术中常用的巡检方法有人工巡检、直升机巡检和无人机巡检三种：人工登塔巡检存在工作量大、效率低、危险度高等问题；而直升机巡检的成本高、易受空管和天气限制，并存在一定危险性；无人机巡检成本低、效率高、基本不存在危险性、所得数据可在线处理也可离线处理，大大提升了巡线检测的质量和效率，降低了人员作业劳动强度和工作风险。因此未来无人机在线路巡检中将扮演越来越重要的角色，“以无人机巡视为主，人工巡视为辅”将是我国高压、特高压线路巡检的发展方向。利用无人机对杆塔进行巡检，需要对杆塔进行成像，然后对图像进行分析与处理，进而发现诸如杆塔有无倾斜，周边环境(如：树木)是否对其造成影响，关键部件(如：铆钉)有无脱落，绝缘子、防震锤等有无缺陷和污染等会对电网安全运行造成隐患的因素。目前无人机巡检的实现方案是：通过熟练的无人机操作员手动控制无人机悬停到杆塔特定位置，然后无人机载相机对准目标并拍摄图像，待整个拍摄任务完成，操作无人机返回。由此可见,现有技术中采用人工控制无人机巡检的方案效率低下且易受操作员的主观影响，无法精确获得目标图像。

　　本发明所要解决的技术问题是：提出一种无人机自动巡检系统及方法，解决传统技术中采用人工控制无人机巡检的方案效率低下且易受操作员的主观影响，无法精确获得目标图像的问题。本发明解决上述技术问题所采用的方案是：无人机自动巡检系统，包括巡检指挥控制中心和无人机系统；所述巡检指挥控制中心包括控制计算机和通信模块；其中，控制计算机的软件系统包括：巡检任务管理模块、杆塔三维模型管理模块、部件分类与识别模块和巡检数据管理模块；所述巡检任务管理模块实现任务制定、任务调度、任务执行功能；所述杆塔三维模型管理模块负责管理杆塔模型库，以及对输入的杆塔图像进行对比识别，并用于计算每个巡检悬停点的GPS坐标(各巡检悬停点GPS坐标＝杆塔坐标+悬停点在杆塔坐标系中的坐标)。所述部件分类与识别模块负责管理待检部件的分类训练库，以及对输入的待检部件进行检测识别；所述巡检数据管理模块负责接收图传数据，并对有效数据进行分类存储；所述巡检指挥控制中心的通信模块包括数据通信模块与图传模块：数据通信模块实现与无人机之间通信的功能，图传模块负责接收无人机回传图像；所述无人机系统包括旋翼无人机、云台、相机、通信模块、GPS模块与陀螺仪；所述旋翼无人机在飞控的控制下实现在预定位置进行悬停；所述云台负责稳定相机并对相机姿态进行调整使其对准目标；所述相机负责获取目标图像；所述无人机系统中的通信模块负责与指控中心通信，图传模块负责与指控中心进行图像传输；GPS模块与陀螺仪负责分别获取无人机的GPS位置信息与姿态数据。作为进一步优化，所述巡检指挥控制中心的数据通信模块实现与无人机之间通信的功能，具体包括：向无人机的发出控制指令，位置信息。此外，本发明的另一目的还在于提出一种无人机自动巡检方法，包括以下步骤：A、巡检指挥控制中心在接收到自动巡检命令后，自动载入任务清单及巡检辅助信息生成自动巡检任务；B、巡检指挥控制中心向无人机发送待巡检位置的GPS坐标；C、无人机系统根据所述GPS坐标自动移动到待巡检位置并悬停；D、无人机系统拍摄杆塔待检测目标图像并传送给巡检指挥控制中心；E、巡检指挥控制中心调用待检测部件的训练库对图像里的目标进行检测识别,当识别到待检部件后输出到巡检数据管理模块进行分类存储；F、当该巡检位置所有待检测目标完成检测后，巡检指挥控制中心控制无人机系统移动到下一个待巡检位置；G、重复步骤B-F，直至完成本次巡检所有巡检任务后，无人机返回起始位置。作为进一步优化，步骤A中，所述任务清单包括：巡检的杆塔编号、杆塔三维模型索引、需悬停拍摄点的GPS坐标、需巡检的关键部件编号。作为进一步优化，步骤A中，所述巡检辅助信息包括：杆塔的GPS坐标信息、相应杆塔编号的三维模型及需巡检关键部件对应编号的分类训练库。本发明的有益效果是：可以实现一键巡检功能：自动悬停，自动目标搜索与识别，自动目标图像分类与存储；且可以批量作业：在续航能力允许下(或更换电池的情况)，可实现批量多杆塔巡检。因此，相对于传统技术人工控制无人机巡检的方案，巡检效率更高，不受人为主观因素影响，可以获得精确的巡检目标图像。附图说明图1为本发明无人机自动巡检系统结构框图；图2为本发明无人机自动巡检方法流程图。具体实施方式本发明旨在提出一种无人机自动巡检系统及方法，解决传统技术中采用人工控制无人机巡检的方案效率低下且易受操作员的主观影响，无法精确获得目标图像的问题。根据本发明的方案可以实现对设定杆塔进行自动巡检：输入巡检参数后，无人机在其飞行控制系统的自动控制下，按照一定巡检顺序，对塔座、塔身、塔头等需巡检部位自动定位并悬停拍摄，完成作业后自动返回，实现一键巡检功能。如图1所示，本发明中的无人机自动巡检系统包括巡检指挥控制中心和无人机系统两大部分；其中巡检指挥控制中心包括控制计算机和通信模块；控制计算机的软件系统包括：巡检任务管理模块、杆塔三维模型管理模块、PG电子部件分类与识别模块和巡检数据管理模块；所述巡检任务管理模块实现任务制定、任务调度、任务执行功能；所述杆塔三维模型管理模块负责管理杆塔模型库，以及对输入的杆塔图像进行对比识别，并用于计算每个巡检悬停点的GPS坐标(各巡检悬停点GPS坐标＝杆塔坐标+悬停点在杆塔坐标系中的坐标)；所述部件分类与识别模块负责管理待检部件的分类训练库，以及对输入的待检部件进行检测识别；所述巡检数据管理模块负责接收图传数据，并对有效数据进行分类存储；所述巡检指挥控制中心的通信模块包括数据通信模块与图传模块：数据通信模块实现与无人机之间通信的功能，图传模块负责接收无人机回传图像；无人机系统包括旋翼无人机、云台、相机、通信模块、GPS模块与陀螺仪；所述旋翼无人机在飞控的控制下实现在预定位置进行悬停；所述云台负责稳定相机并对相机姿态进行调整使其对准目标；所述相机负责获取目标图像；所述无人机系统中的通信模块负责与指控中心通信，图传模块负责与指控中心进行图像传输；GPS模块与陀螺仪负责分别获取无人机的GPS位置信息与姿态数据。图2示意了基于上述自动巡检系统实现的自动巡检方法流程，在方案实施前首先需要编写巡检任务清单，任务清单包括：巡检的杆塔编号、杆塔三维模型索引、需悬停拍摄点的GPS坐标(根据杆塔的GPS坐标和杆塔的三维模型计算得到)、需巡检的关键部件编号。1)巡检所需数据准备工作：巡检指挥控制中心接收到自动巡检命令后，自动载入上述预先编写的任务清单及巡检辅助信息生成自动巡检任务，这里的“巡检辅助信息”是完成自动巡检任务的必要信息，包括杆塔的GPS坐标信息、相应杆塔编号的三维模型及需巡检关键部件对应编号的分类训练库。2)开始巡检：在数据准备完成后，巡检指挥控制中心利用其通信模块发送第一个待巡检位置的GPS坐标给无人机系统，无人机在飞控的控制下，自动移动到第一个待检位置并悬停。3)获取图像：在无人机系统的云台的控制下，相机对杆塔待检测目标进行成像并由图传装置回传至指挥控制中心的控制计算机。4)检测识别：指挥控制中心的控制计算机调用待检测目标的训练库对图像里的目标进行检测识别,当识别到待检部件后输出到巡检数据管理模块进行分类存储。5)当该GPS位置所有待检测目标完成后，巡检指挥控制中心向无人机系统发送下一个待巡检位置的GPS坐标，控制无人机系统移动到下一个待巡检位置；6)重复步骤2)-5)直至完成本次所有巡检任务；7)无人机返回起始位置(可由无人机系统在起飞之前记录该起始位置GPS坐标，在完成巡检任务后直接飞回该位置)巡检结束。