基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模系统及方法

技术领域

本发明涉及射频识别领域，具体为一种基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模系统及方法。

背景技术

随着配电线路的大规模建设，当前的配电设备越来越多，对配电设备的管理追求更高的精益化。当前配电线路上的设备标签张贴位置较高，人工扫描的难度较大，且无法保证覆盖全面。当前有通过RFID识别杆塔的技术报道，但只能通过RFID识别进行数据采集，无法判断RFID标签是否张贴错误，如果RFID标签错误，会导致采集的整个数据絮乱，而且无法智能化成图展示。

发明内容

为了解决上述技术问题，一种集数据采集、RFID实物ID导入、资产校核、数据呈现于一体的配电线路设备资产建模系统，实现了实物ID与设备信息智能化关联，可以判断RFID标签是否张贴错误。

本发明提供了如下的技术方案：基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模系统，包括数据采集设备、无人机飞行控制端、配电线路设备资产建模系统和资产管理系统；数据采集设备包括无人机、云台相机、RFID扫描设备，无人机内置控制云台，无人机搭载云台相机和RFID扫描设备；无人机飞行控制端设有相机云台接口、RFID云台接口，无人机飞行控制端连接无人机，无人机飞行控制端通过相机云台接口连接云台相机，无人机飞行控制端通过RFID云台接口连接RFID扫描设备，无人机飞行控制端通过4G/5G网络连接配电线路设备资产建模系统，配电线路设备资产建模系统与资产管理系统数据交互。

本发明中，相机云台接口和RFID云台接口均采用API接口。

本发明提供了一种基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模方法，基于前述的配电线路设备资产建模系统，其特征是：

S1、设备配置：将RFID扫描设备、云台相机与无人机上的控制云台进行连接，无人机上的控制云台通过云台接口与无人机飞行控制端关联，从而实现无人机飞行控制端对无人机、RFID扫描设备、云台相机的控制和数据交互；将无人机飞行控制端与配电线路设备资产建模系统通过4G/5G网络关联，实现数据交互；

S2、数据采集：飞手控制无人机沿配网线路飞行，采集杆塔坐标信息，并在贴有RFID标签的杆塔附近停留，控制RFID扫描设备获取实物ID，实物ID是指RFID标签信息，并控制云台相机进行拍照；

S3、数据接收：RFID扫描设备获取到实物ID后通过RFID云台接口将数据传递给无人机飞行控制端；云台相机拍摄的照片通过相机云台接口传输给无人机飞行控制端；

S4、数据上传建模系统：无人机飞行控制端接收到数据后通过4G/5G网络将杆塔坐标信息、实物ID和照片数据发送至配电线路设备资产建模系统；

S5、实物ID与设备信息关联：在配电线路设备资产建模系统中，通过关联映射将接收的实物ID和照片数据与配电线路台账进行关联，将接收的实物ID与设备资产表进行关联，查询关联的设备信息；

S6、设备信息与照片比对：将查询关联的设备信息与拍摄的照片进行对比，通过设备信息与照片的比对，来判断RFID标签张贴是否存在错误，如不一致输出“RFID标签张贴错误”，如一致，将将设备信息在GIS界面进行展示并进行设备统计；

S7、杆塔线路走向分布图成图：通过识别实物ID和自动识别设备信息形成配电线路单线图与地理图。

本发明步骤S5中配电线路台账包括设备资产表、配电杆塔表、配电线路表、RFID设备表和照片表，设备资产表存储于资产管理系统中，配电杆塔表包括杆塔ID、杆塔名称、所属线路ID、杆塔编号、杆塔类型、经度、纬度；配电线路表包括线路ID、线路名称、电压等级、线路总公里数、总杆塔数；所述设备资产表包括设备资产ID、设备资产名称、所属公司ID、所属部门ID、RFID编码；RFID设备表包括设备ID、RFID编码、所属杆塔ID、设备名称、设备编号；照片表包括照片ID、所属杆塔ID、照片地址、经度、纬度；所述RFID设备表对应存储采集的实物ID信息，RFID设备表中的RFID编码与设备资产表中的RFID编码关联，实现通过实物ID与设备资产表关联查询，获取配电线路设备信息；照片表的经度、纬度信息与配电杆塔表的经度、纬度信息关联，照片拍摄时根据无人机云台相机读取经纬度信息，实现照片与配电杆塔表的匹配关联，同时，将从RFID标签扫描得到实物ID对应存储在RFID设备表中，配电杆塔表的所属线路ID与配电线路表的线路ID关联，RFID设备表的所属杆塔ID与配电杆塔表的杆塔ID关联，从而实现实物ID与杆塔的关联，构建配电线路、杆塔与其设备的关联关系，记录完整的杆塔属性信息。

本发明步骤S6中，将照片与步骤S5调取的设备资产表中的设备资产名称比对，来判断RFID标签张贴是否存在错误，如不一致输出“RFID标签张贴错误”，如一致，存储照片和实物ID，关联调用的设备资产表、配电杆塔表、配电线路表、RFID设备表、照片表中的数据汇总形成设备统计结果输出并在GIS界面进行展示。

步骤S7中，配电线路台账、RFID扫描设备采集的实物ID以及拍摄的照片是形成配电线路单线图与地理图的基础；根据设备资产表、配电杆塔表、配电线路表、RFID设备表和照片表中的唯一的关联关系字段，将杆塔空间数据和属性数据进行JOIN连接，即可在地图上通过杆塔编号，获取查看杆塔相关联的设备信息，真正构建出完整的线路台账数据信息，并可以依据详细的台账信息，准确快速构建杆塔线路走向分布图，塔线路走向分布图包括配电线路单线图与地理图。

步骤S7中，杆塔线路为“一”字型线路时，杆塔线路走向分布图成图方式为：物理杆塔和运行杆塔一对一存在，根据杆塔编号，实现将杆塔线路的平滑连接，形成配网“一”字型主线路路线，线路走向为小编号杆塔向大编号杆塔分布。

步骤S7中，杆塔线路为“T”阶线路时，杆塔线路走向分布图成图方式为：：依据杆塔上隔离开关的识别来判断线路分支，根据隔离开关个数，判断分支数量，依据线路名称、杆塔名称、杆塔ID，建立好主线路和支线路的映射关系；支线路分支起始点，和主线路共用一个物理杆塔，在杆塔台账中，同一基物理杆塔，对应两条运行杆塔的属性信息，构建“T”阶线路，根据分支点的运行杆塔属性，构建支线和主线的关联关系，从而使支线所有杆塔，依附于直线线路分布，但又独立于另一条线路方向，以此方法，构建出 “T”阶线路主线与支线线路走向分布图。

步骤S7中，杆塔线路为同杆架设线路时，杆塔线路走向分布图成图方式为：判断杆塔上是否有隔离开关设备，如果有，隔离开关所在的杆塔即为同杆架设的分支点；根据识别的线路名称和杆塔ID，确定同杆架设的线路条数，构建两条或多条与主干路一致的杆塔属性信息；如一个物理杆塔对应两个或多个运行杆塔，构建线路时，同杆架设部分，在一个物理杆塔位置处，就会有两个或多个运行杆塔信息，运行杆塔从属于物理杆塔，但运行杆塔又有单独的杆塔编号，在整个线路中，根据运行线路名称及其他特征属性，建立有同杆架设杆塔情况的线路走向分布图。

本发明根据无人机采集的杆塔信息，将杆塔空间坐标数据在地图上对应的位置进行显示，并根据RFID设备扫描技术，采集设备的实物ID信息，通过关联设备资产表获取设备信息，并与线路杆塔台账建立关联关系，形成满足线路成图的标准数据。杆塔空间数据和属性数据，都有其对应的空间数据表和属性数据表分开记录其详细信息，如果不做关联挂接，杆塔空间位置信息，无法和其对应的设备属性信息进行关联，在形成线路图后，也无法准确显示杆塔编号及其附属的设备属性。通过空间数据表和属性表中唯一的关联关系字段，能够将杆塔空间数据和属性数据进行JOIN连接，即可在地图上通过杆塔编号，获取查看杆塔相关联的设备信息，构建出完整的线路台账数据信息，并可以依据详细的台账信息，准确快速构建杆塔线路走向分布图。本发明集数据采集、RFID实物ID导入、资产校核、数据呈现于一体，自动化智能化程度高。

附图说明

图1是本发明的配电线路设备资产建模系统框架结构图；

图2是本发明的配电线路设备资产建模流程图；

图3是本发明的数据关联映射示意图；

图4是“一”字型线路图，

图5是“T”阶线路图；

图6是同杆架设线路图。

图4-6中圆点表示杆塔，数字和字母表示杆塔ID或线路ID（例如“5/Z1”表示线路ID为Z1，杆塔ID为5”），其实本身所形成的单线图与地理图还包括其他设备信息或地图信息，为满足专利上对附图的规范要求，省去设备信息或地图信息，图中如有被遮挡的杆塔ID或线路ID，不影响本申请技术方案的清楚完整公开。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模系统，包括数据采集设备、无人机飞行控制端、配电线路设备资产建模系统和资产管理系统；数据采集设备包括无人机、云台相机、RFID扫描设备，无人机内置控制云台，无人机搭载云台相机和RFID扫描设备；无人机飞行控制端设有相机云台接口、RFID云台接口，无人机飞行控制端连接无人机，无人机飞行控制端通过相机云台接口连接云台相机，无人机飞行控制端通过RFID云台接口连接RFID扫描设备，相机云台接口和RFID云台接口均采用API接口，无人机飞行控制端通过4G/5G网络连接配电线路设备资产建模系统，配电线路设备资产建模系统与资产管理系统数据交互。配电线路设备资产建模系统包括RFID设备关联模块、RFID设备校核模块、GIS建模展示模块。

无人机飞行控制端通过RFID云台接口与RFID扫描设备关联，通过无人机飞行控制端给RFID扫描设备发送开关和扫描命令； RFID扫描数据后通过RFID云台接口将扫描的实物ID（实物ID是指RFID标签信息）发送给无人机飞行控制端，无人机飞行控制端通过相机云台接口关联云台相机，通过无人机飞行控制端给云台相机发送开关和拍照命令，照片通过相机云台接口传输给无人机飞行控制端，无人机飞行控制端通过4G/5G网络将数据发送给配电线路设备资产建模系统；配电线路设备资产建模系统将接收的实物ID编码和照片数据与配电线路台账数据进行关联，将接收的RFID标签信息的RFID编码与资产管理数据进行关联查询，将查询结果中的资产信息在配电线路设备资产建模系统中进行GIS展示以及数据校核应用。

如图2所示，基于无人机RFID识别的配电线路设备资产建模方法，步骤如下：

S1、设备配置：将RFID扫描设备、云台相机与无人机上的控制云台进行连接，无人机上的控制云台通过云台接口与无人机飞行控制端关联，从而实现无人机飞行控制端对无人机、RFID扫描设备、云台相机的控制和数据交互；将无人机飞行控制端与配电线路设备资产建模系统通过4G/5G网络关联，实现数据交互；

S2、数据采集：飞手控制无人机沿配网线路飞行，采集杆塔坐标信息，并在贴有RFID标签的杆塔附近停留，控制RFID扫描设备获取实物ID，实物ID是指RFID标签信息，并控制云台相机进行拍照；

S3、数据接收：RFID扫描设备获取到实物ID后通过RFID云台接口将数据传递给无人机飞行控制端；云台相机拍摄的照片通过相机云台接口传输给无人机飞行控制端；

S4、数据上传建模系统：无人机飞行控制端接收到数据后通过4G/5G网络将杆塔坐标信息、实物ID和照片数据发送至配电线路设备资产建模系统；

S5、实物ID与设备信息关联：在配电线路设备资产建模系统中，通过关联映射将接收的实物ID和照片数据与配电线路台账进行关联，将接收的实物ID与设备资产表进行关联，查询关联的设备信息；

S6、设备信息与照片比对：将查询关联的设备信息与拍摄的照片进行对比，通过设备信息与照片的比对，来判断RFID标签张贴是否存在错误，如不一致输出“RFID标签张贴错误”，如一致，将将设备信息在GIS界面进行展示并进行设备统计；

S7、杆塔线路走向分布图成图：通过识别实物ID和自动识别设备信息形成配电线路单线图与地理图。

本发明步骤S5中配电线路台账包括设备资产表、配电杆塔表、配电线路表、RFID设备表和照片表，设备资产表存储于资产管理系统中，配电杆塔表包括杆塔ID、杆塔名称、所属线路ID、杆塔编号、杆塔类型、经度、纬度；配电线路表包括线路ID、线路名称、电压等级、线路总公里数、总杆塔数；所述设备资产表包括设备资产ID、设备资产名称、所属公司ID、所属部门ID、RFID编码；RFID设备表包括设备ID、RFID编码、所属杆塔ID、设备名称、设备编号；照片表包括照片ID、所属杆塔ID、照片地址、经度、纬度。所述RFID设备表对应存储采集的实物ID信息（即RFID标签信息），RFID设备表中的RFID编码与设备资产表中的RFID编码关联，实现通过实物ID与设备资产表关联查询，获取配电线路设备信息（设备资产ID、设备资产名称、所属公司ID、所属部门ID）。照片表的经度、纬度信息与配电杆塔表的经度、纬度信息关联，照片拍摄时根据无人机云台相机读取经纬度信息，实现照片与杆塔台账（配电杆塔表）的匹配关联，同时，将从RFID标签扫描得到实物ID对应存储在RFID设备表中，配电杆塔表的所属线路ID与配电线路表的线路ID关联，RFID设备表的所属杆塔ID与配电杆塔表的杆塔ID关联，从而实现实物ID与杆塔的关联，构建配电线路、杆塔与其设备的关联关系，记录完整的杆塔属性信息。本发明中杆塔坐标信息（配电杆塔表中的经度、纬度）可在实物ID识别飞行时同步采集，也可预先飞行采集，得到配电线路图，后期验收时再进行实物ID和照片采集。

本发明步骤S6中，将照片与步骤S5调取的设备资产表中的设备资产名称比对，来判断RFID标签张贴是否存在错误，如不一致输出“RFID标签张贴错误”，如一致，存储照片和实物ID，关联调用的设备资产表、配电杆塔表、配电线路表、RFID设备表、照片表中的数据汇总形成设备统计结果输出并在GIS界面进行展示。

步骤S7中，配电线路台账、RFID扫描设备采集的实物ID以及拍摄的照片是形成配电线路单线图与地理图的基础；根据无人机采集的杆塔信息，将杆塔空间坐标数据在地图上对应的位置进行显示，并根据RFID设备扫描技术，采集设备的实物ID信息，通过关联设备资产表获取设备信息，并与线路杆塔台账建立关联关系，形成满足线路成图的标准数据。杆塔空间数据和属性数据，都有其对应的空间数据表和属性数据表分开记录其详细信息，如果不做关联挂接，杆塔空间位置信息，无法和其对应的设备属性信息进行关联，在形成线路图后，也无法准确显示杆塔编号及其附属的设备属性。通过空间数据表和属性表中唯一的关联关系字段，能够将杆塔空间数据和属性数据进行JOIN连接，即可在地图上通过杆塔编号，获取查看杆塔相关联的设备信息。真正构建出完整的线路台账数据信息。并可以依据详细的台账信息，准确快速构建杆塔线路走向分布图，塔线路走向分布图包括配电线路单线图与地理图。

本发明主要针对常见的三种走向的配电线路（如图4-6所示），包括“一”字型线路，“T”阶线路，同杆架设线路。各杆塔线路走向分布图成图方式如下。

（1）“一”字型线路

“一”字型线路只有一条主线线路，杆塔台账信息（配电杆塔表）相对简单，每基物理杆塔仅有唯一对应的属性信息，物理杆塔即是运行杆塔。在“一”字型线路成图过程中，物理杆塔和运行杆塔一对一存在，根据杆塔编号，实现将杆塔线路的平滑连接，形成配网“一”字型主线路路线，线路走向为小编号杆塔向大编号杆塔分布。

（2）“T”阶线路

“T”阶线路成图，分支点杆塔数据的处理是一个关键。杆塔上隔离开关的识别是判断线路分支的关键，根据开关个数，可判断分支数量，依据线路名称、杆塔名称、杆塔ID等信息，建立好主线路和支线路的映射关系。

支线路分支起始点，和主线路共用一个物理杆塔，在杆塔台账中，同一基物理杆塔，对应两条运行杆塔的属性信息，构建“T”阶线路，根据分支点的运行杆塔属性，构建支线和主线的关联关系，从而使支线所有杆塔，依附于直线线路分布，但又独立于另一条线路方向，以此方法，构建出 “T”阶线路主线与支线线路走向分布图。

（3）同杆架设线路

同杆架设线路台账相对复杂，需要识别判断同杆杆塔位置。判断杆塔上是否有隔离开关设备，如果有，隔离开关所在的杆塔即为同杆架设的分支点。同杆架设部分，根据识别的线路名称和杆塔ID，确定同杆架设的线路条数，构建两条或多条与主干路一致的杆塔属性信息。一个物理杆塔，对应两个或多个运行杆塔。构建线路时，同杆架设部分，在一个物理杆塔位置处，就会有两个或多个运行杆塔信息，运行杆塔从属于物理杆塔，但运行杆塔又有单独的杆塔编号。在整个线路中，根据运行线路名称及其他特征属性，建立有同杆架设杆塔情况的线路走向分布图。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。