(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210818158.4 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司泰州供电 分公司 地址 225700 江苏省泰州市凤 凰西路2号 申请人 众芯汉创 （北京） 科技有限公司 (72)发明人 唐达獒　戴永东　刘玺　刘勇　 王茂飞　王神玉　周燚　蒋中军　 毛锋　曹世鹏　 (74)专利代理 机构 北京清控智云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11919 专利代理师 马肃　林淡如 (51)Int.Cl. G06V 20/17(2022.01)G06V 20/52(2022.01) G06V 10/22(2022.01) G06V 10/24(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06T 19/00(2011.01) (54)发明名称 一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融 合系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于数字孪生的三维巡 检数据信息融合系统， 其包括无人机、 采集装置、 融合装置、 扫描装置、 调整装置、 定位装置、 导引 装置和处理器， 导引装置用于对 无人机的采集位 置进行引导； 定位装置用于对无人机的当前位置 进行定位； 采集装置用于对无人机的行进路径上 进行实时采集， 并实时反馈接收到的数据； 调整 装置用于对无人机的移动的路径和位置进行调 整； 扫描装置用于采集的物体的表 面信息进行采 集。 本发明通过采用无人机对输电线路进行检测 的过程中， 对通过采集装置和扫描装置相互配 合， 使得数据能够在融合装置的处理下建立空间 监控信息， 并通过三维空间监控模 型即可对电路 的缺陷或者状态进行监控。 权利要求书3页 说明书11页 附图3页 CN 115115956 A 2022.09.27 CN 115115956 A 1.一种基于数字孪生的三维巡检数据信 息融合系统， 其特征在于， 包括无人机、 采集装 置、 融合装置、 扫描装置、 调整装置、 定位装置、 导引装置和处理器， 所述采集装置、 融合装 置、 扫描装置、 调整装置、 定位装置均设置在所述无人机上； 所述导引装置用于对所述无人 机的采集位置进行引导； 所述定位装置用于对所述无人机的当前位置进行定位； 所述采集 装置用于在所述无 人机的行进路径上进行实时采集， 并实时反馈 接收到的数据； 所述调整装置用于对所述无人机的移动路径和位置进行调整； 所述扫描装置用于对物 体的表面信息进行采集； 所述融合装置基于所述采集装置、 所述扫描装置和所述定位装置 的数据进行融合， 以生成实时的空间监控信息； 所述处理器分别与所述无人机、 所述采集装置、 所述融合装置、 所述扫描装置、 所述调 整装置、 所述定位装置和所述 导引装置控制连接； 所述采集装置包括采集机构和转向机构， 所述采集机构用于对无人机的行进前端的数 据进行采集； 所述 转向机构用于对所述采集机构的采集角度进行调整； 所述转向机构包括转向座和转向驱动机构， 所述转向驱动机构用于对所述转向座驱动 连接， 所述采集机构设置在所述 转向座上； 所述采集机构包括采集探头， 任取所述采集探头采集的图像数据， 假设采集图像特征 区域由N×M个像素点组成， 其中， 图像特征区域的左下角为原 点， 水平方向为x轴， 垂直方向 为y轴， 图像的灰度值为z轴建立空间单位坐标系， 其中， x、 y轴取值为自然数， z轴的取值区 间为[0,255]， 图像特征区域的各个像素点的灰度值为f(x,y),其中x、 y分别表示每个特征 区域起始点的横、 纵坐标， 则所述特 征区域的横向增量 为Δx； 纵向增量 为Δy， 若存在： 其中， δ(*， *)为每个像素点的灰度取样函数， 其值可根据RGB色彩系统计算出像素点的 灰度值； 通过对采集的图像数据所限定的各个 像素点中， 存在： Fm＝|f(xi,yj)|N×M 其中， Fm为依据各个所述像素点的灰度对图像进行 数字化表示形成灰度矩阵。 2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 所述融合装置包括处理模块和存储模块， 所述存储模块用于对数据进行存储， 其中， 所 述存储模块与所述采集装置、 所述融合装置、 所述扫描装置、 所述调整装置、 所述定位装置 和所述导引装置通过通信模块通信连接， 以实现对数据进行存储； 所述处理模块基于所述 存储模块存储的相对应的数据进行融合， 以构建监控 模型。 3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 所述扫描装置包括扫描机构和俯仰提升机构， 所述俯仰提升机构用于对所述扫描机构 的俯仰角度进行调整； 所述扫描机构用于对检测位置进行扫描； 所述扫描机构包括扫描探 头， 所述扫描探头用于对检测目标的图像数据进行采集， 以完善采集探头采集的图像数据 的细节； 所述俯仰提升机构包括转向杆、 提升座、 提升构件和横向偏移构件， 所述转向杆的 一端与所述横向偏转构件与所述无人机主体连接， 所述扫描探头设置在所述提升座上， 并 通过所述提升构件与所述 提升座的内壁连接 。 4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115115956 A 2于， 所述调整装置包括校准机构和调整机构， 所述调整机构用于对所述无人机的升力进行 调整； 所述校准机构用于对所述无人机的行进路径上 的障碍物进行检测； 所述校准机构设 置在所述无人机的机身本体的上顶部； 所述校准机构包括校准探头和转向构件， 所述转向 构件用于对所述校准探头的位置进行调整； 所述转向构件包括转动座、 偏转齿轮和 转向驱 动机构， 所述校准探头设置在所述转动座的一端面， 所述转动座的另一端面与所述偏转齿 轮连接； 所述偏转驱动机构与所述偏转齿轮驱动连接， 以调整所述校准探 头的转动。 5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 所述定位装置包括定位机构， 所述定位机构用于对巡检的区域或位置进行限制； 所述定 位机构包括支撑构件和信号 发生构件， 所述信号 发生构件用于对所述无人机的位置进 行定 位； 所述支撑构件用于对所述信号 发生构件进行支撑； 所述支撑构件包括支撑杆和支撑座， 所述支撑座上设置有 供所述支撑杆容纳的铰接腔， 各个所述支撑杆的一端与所述铰接腔 铰 接， 各个所述支撑杆的另一端朝着远离所述支撑座的一侧伸出。 6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 所述导引装置包括导引机构， 所述导引机构用于对所述无人机的位置进行导引， 并在执 行模式中进 行路径的巡检， 其中， 所述执行模式包括自动模式和引导模式； 当处于导引模式 下， 所述无人机跟随所述导引机构进 行移动； 当处于自动模式时， 所述无人机根据设定的巡 检路线进行自主检测； 所述导引机构包括指向模块和接管模块， 所述指向模块用于对所述 无人机进行控制链路的控制， 所述接管模块用于对所述无人机的行进方向进行控制； 所述 指向模块包括一组感应板和引导 发射器， 一组所述感应板 分别设置在所述无人机和所述引 导发射器上， 且当触发所述引导模式， 一组所述感应板 建立配对， 并通过所述接管模块对所 述无人机的移动路径进行控制； 所述接管模块包括检测器、 发射器、 信号发生器， 检测 器被 配置为检测在巡检区域内是否存在目标无人机； 信号发生器被配置为产生通信引导信号； 所述发射器被配置为基于检测到的所述无人机在限定的巡检位置来触发通信引导信号的 发射。 7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 所述扫描机构还包括分析模块， 所述分析模块用于对扫描的图像进 行分析， 以确定其是 不是所述检测目标， 若不是检测目标， 则对其抛弃； 若 是检测目标则， 传输至所述融合装置， 建立实时监控信息； 所述分析模块根据图像中每个像素的灰度值历史数据来预测下一张图像中每个像素 的值， 通过比较扫描获取 的图像中每个像素 的像素点的预测值与真实值的偏差， 判断所述 像素点是否为背景像素点或目标像素点。 8.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生的三维巡检数据信息融合系统， 其特征在 于， 对目标像素点的判断步骤 包括： Step1： 保持光强不变， 收集一定长度的背景图像序列， 对于每一幅图像中通过像素的 灰度值得到一个长度 序列； Step2： 对于每个像素点， 用所述长度序列作为历史数据来预测下一张图片图像中所述 像素点的值； Step3： 比较预测结果和实际结果， 如果差异不大， 则认为所述像素点是背景像素点； 如 果差异较大， 认为所述像素点 为目标像素点；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115115956 A 3