技术|大疆SDK在无人机电力巡检解决方案中的应用

无人机 2019-05-16 17:00

众所周知,苹果近十年的成功有两个关键要素:硬件iPhone+软件AppStore。iPhone是硬件平台,AppStore是基于硬件平台的开放舞台,无数软件开发者是舞者,在同一个舞台上各领风骚。做平台型企业是不少企业的梦想,因为想象空间足够大,护城河足够宽,商业模式可以长久。但又何其艰难呢?纵观今天的商业世界,我们惊喜地发现,近年风声正劲的大疆创新,在电力应用领域,正在构建类似的平台生态。



电力巡检的多样化需求


随着近年大疆精灵系列、经纬系列、御系列等无人机陆续推出,我国电网已经较广泛地将这些机型应用于电力巡检作业,极大地解放了人力,提高了效率。无人机已经从日常的检修作业工具演化为生产力工具。从人工操作到自动化飞行,从人工判读到机器视觉进行精细化巡检,需求在不断提出,技术也在不断发展。不妨先看一下无人机电力巡检有哪些业务需求和技术图景:


时效性。电力巡检作业的目标,是上午外出,下午出结果。无人机的每次飞行都会产生大量图片数据,通过人工的方式已经不能满足时效性,这就要求对大量数据做自动分析。现在的情况是:无人机先去飞行拍照,然后再基于AI方式做智能缺陷识别。未来的方式应还是:无人机边拍边分析,将缺陷即时通知到地面和后台。


多样化负载。电力线路缺陷多种多样,每种缺陷都会有不同的物理特性。而检测这些物理特性,需要不同的针对性的设备,比如外观缺陷用可见光相机,温度异常用红外热成像相机,异常放电用紫外相机,超声波电网局部放电检测仪,激光雷达等。


自动化。之前的方式都是都是靠人工去爬塔巡检,很危险;有了无人机以后,同时也引入了其他问题,那就是无人机操作门槛相对较高,这就对无人机的自动化飞行有了要求,比如说无人机自动起降平台,无人机自动沿着导线飞行,无人机固定线路重复飞行等。


应用业务操控多样性。无人机地面站除了能够对病害部位进行观察,还需要结合日常的巡检任务,进行日志管理,作业任务清单管理等。


这些多样性的需求,都要求无人机平台具备二次开发可能,来适应每一个技术演进。



大疆无人机SDK开放生态


针对电力巡检的多样化需求,大疆适时推出SDK,初见成效。所谓SDK,全称为Software Development Kit,即软件开发工具套件。简单来说,通过开放软硬件接口,第三方开发者可以针对各种应用需求,进行软硬件开发,逐步形成一个充满活力的电力巡检无人机应用生态。


具体来说,大疆的无人机SDK生态又分为五个方面,分别是:Mobile SDK,简称MSDK;Onboard SDK,简称OSDK;Payload SDK,简称PSDK;UX SDK;Windows SDK,简称WSDK。


Mobile SDK:针对业务部署,自定义控制。使用MSDK可以对巡检业务操作多样化进行定制专用APP,能够将无人机拍摄到的实时影像传回地面端,也能对飞手进行管理,自动生成航线任务等。


目前已有比较成熟的基于Mobile SDK的应用,如武汉圆桌智慧科技有限公司的无人机架空输电线路自动化巡检应用 通巡APP,可以为电力客户提供一套完整、流畅、高效、便捷的电力巡线方案,通巡APP主要实现了无人机航线自动规划、无人机依据航线自主飞行与拍照、通道和精细化缺陷智能分析与定位和巡检成果输出与管理四大核心功能。



Onboard SDK:通过集成,扩展已有功能。通过开放的通信端口直接实时访问DJI的无人机平台,允许集成外部处理器,相机或其他负载/配件。


使用OSDK可以通过外部处理器来直接控制无人机飞控;使得无人化自动飞行变为可能;配合高性能处理器(妙算2),使用OSDK能够实时分析无人机载高清相机或者激光雷达数据,可进行AI辅助分析,满足电力巡线时效性的要求。


OSDK典型案例:上海复亚和多翼的无人机 自动机场平台,可以实现无人机自动进行巡检,自动拍摄电力杆塔并自动分析,无需派人到飞行现场;配合无人机的起降过程,自动回收无人机,通过红外/可见光视觉定位,引导无人机精准降落。


如下是复亚的应用拓扑图


Payload SDK:放飞创意工具。将传感器与强大的工业级平台融为一体,拓展更多可能,全面打开新兴市场。



PSDK允许用户通过标准的硬件云台接口skyport,将第三方传感器集成到大疆M200系列无人机,通过全新的协议,可以让负载与无人机飞控、GPS模块、图传等内部系统通讯。使用PSDK可以将电力巡检需要的设备挂载到无人机,例如热成像相机和紫外相机,用于精细化巡检;激光雷达,用于电力通道建模/检测。


例如广州科易PL-640L长焦热成像相机,焦距50mm 满足清晰拍摄目标细节、较远距离观测目标的需求;图像帧频30Hz,满足运动状态下对于目标的清晰拍摄;可显示并记录GPS等相关位置信息,满足目标定位等行业用户需求。

另外,中科云图设计的单线激光雷达是一款基于PSDK设计的电力巡线负载,可以测算出目标物到飞机的距离。结合MSDK可以实现多种功能。如,树障实时检测:跟随导线飞行,实时检测树障隐患,即刻生成树障报告;导线缺陷检测:实时检测导线断股、松股、划损、腐蚀、电弧烧伤等缺陷;竣工验收走线:适用于完成高空走线项目验收;自动驾驶实时避障。



UX SDK:无缝加快开发进程。使用开发者平台提供的核心功能,轻松开发应用程序,缩短时间。UXSDK旨在从专业的角度设计,提供飞行状态,飞机控制和设置等的相关用户交互的组件。可以拖拽使用UI / UX组件,快速设计一个类似DJI Go 应用程序;


例如,AirMap APP可以提供可视化动态空域信息,以帮助根据交付操作的时间,风险和性能要求确定最佳飞行路径。AirMap技术允许应急响应机构定义和设置发生紧急情况的空域边界以及未经授权的无人机无法进入的空域边界。授权提供基于许可的紧急空域访问,共享遥测允许无人机安全地靠近操作。



Windows SDK:定制专属APP,做无人机行业应用专家。与Mobile SDK一样, Windows SDK 允许开发者创建自定义的PC应用程序,充分发挥DJI 飞行平台的潜力。


总体来说,OSDK 和 PSDK都是基于无人机飞行平台,前者的核心是扩展机载计算和无人机智能性,后者的核心是扩展负载种类,无缝集成,即插即用。UXSDK、MSDK和WSDK都是基于地面端,通过遥控器作用。无人机电力精细化巡检中,自动化巡检软件对应MSDK和WSDK;负载等对应PSDK;移动自动机场对应OSDK和MSDK;通道巡检作业时,激光雷达(单线、多线),智图可见光建模,属于PSDK。



我们已经能看到一个成熟生态的雏形:大疆无人机作为硬件平台,SDK作为开发平台,开发者基于SDK研制各种软硬件产品,从而满足电力行业对无人机作业提出的各种新需求。电力无人机的应用现阶段正从手工操作向智能化进阶,未来的目标是自动化和数字化,大疆的SDK生态将会扮演越来越重要的作用。

转自丨EPTC

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