一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，包括搭载有光电设备和5G CPE设备的无人机、5G物理网络和无人机巡检网络切片，所述光电设备用于获取待巡检对象的多模态数据，所述无人机巡检网络切片映射至所述5G物理网络，5G物理网络用于给无人机巡检网络切片提供映射的物理节点集合和物理链路集合。本系统将5G切片技术应用于无人机巡检电力线路业务，有效降低实时多模态数据传输的端到端时延，提高了无人机巡检性能；有利于电力部门及时发现并解决故障，以保证用户正常的生产生活用电；节省了大量人力、物力，提升了作业智能化、业务数字化水平。

说明书

技术领域

本发明涉及电力巡检技术领域，具体涉及一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统及方法。

背景技术

网络切片技术是运营商在实体物理网络上按照租户需求创立并运行的多个虚拟网络。每一个虚拟网络根据不同的业务以及服务需求，例如带宽、时延、安全性、可靠性等进行网络资源的编排与划分，从而灵活应对不同的网络应用场景。网络切片的实现基于网络功能虚拟化(Network Function Virtualization NFV)技术以及软件定义网络(SoftwareDefined Network SDN)技术。NFV将虚拟化技术引入到网络设施中，将软件功能和专用硬件解耦，支持虚拟网络功能(Virtual Network Function VNF)软件在商用服务器上运行，从而模拟物理网络元件的功能和性能。SDN通过基于软件的SDN控制器来实现网络控制功能的集中化，将网络控制面与数据面解耦，从而实现对路由器和交换机动态、实时地转发控制。这两项技术是实现端到端网络切片资源灵活编排与动态协同管理的关键。

电力线路巡检是维护电力线路的核心工作，电力部门需要及时发现并解决故障，以保证用户正常的生产生活用电。传统的巡检方式，一般通过望远镜在远处观察，或者通过爬上电力塔来进行近距离故障检查，这种方式费时费力，效率不高。近年来，随着我国无人机技术快速发展，其应用的领域也越来越多，由于无人机具有携带方便、部署简单、功能强大，成本低廉等众多优点，电力线路巡检业务正逐渐成为其重要的应用领域之一，然而现有的无人机巡检电力线路技术存在传输时延高、信道可靠性差等问题。

发明内容

本发明主要是为了解决现有的无人机巡检电力线路技术传输时延高、信道可靠性差的问题，提供了一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，包括搭载有光电设备和5GCPE设备的无人机、5G物理网络和无人机巡检网络切片，所述光电设备用于获取待巡检对象的多模态数据，所述无人机巡检网络切片映射至所述5G物理网络，5G物理网络用于给无人机巡检网络切片提供映射的物理节点集合和物理链路集合，本系统将5G切片技术应用于无人机巡检电力线路业务，有效降低实时多模态数据传输的端到端时延，提高了无人机巡检性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，包括搭载有光电设备和5G CPE设备的无人机、5G物理网络和无人机巡检网络切片，所述光电设备用于获取待巡检对象的多模态数据，所述无人机巡检网络切片映射至所述5G物理网络，5G物理网络用于给无人机巡检网络切片提供映射的物理节点集合和物理链路集合。本系统将5G切片技术应用于无人机巡检电力线路业务，克服了现有的无人机巡检电力线路技术传输时延高、信道可靠性差的问题，有效降低实时多模态数据传输的端到端时延，提高了无人机巡检电力线路性能，有利于电力部门及时发现并解决故障，以保证用户正常的生产生活用电。无人机应用于电力线路巡检，不受地形地貌限制，尤其适用于复杂环境下的巡线工作；机载高清摄像设备可对故障进行实时在线定位和监控，地面控制人员可根据回传实况及时发现排除线路缺陷及重大隐患，大大提高了巡检效率，节省了大量人力、物力，提升了作业智能化、业务数字化水平；无人机巡检技术的引入，解决了人工巡检效率低下且有作业风险的问题。

作为优选，所述无人机巡检网络切片包括无人机巡检节点、若干个接入节点、第一传输链路、虚拟数据编码网元、第二传输链路、若干个接收节点和若干个终端节点。

作为优选，所述5G物理网络包括5G承载网络、5G核心网络和5G基站节点。

作为优选，所述无人机通过所述5G CPE设备实现与所述5G基站节点之间通信链路的连接，无人机将待巡检对象的多模态数据发送给5G基站节点，5G基站节点通过骨干通讯网将数据发送给所述终端节点。

一种基于5G切片技术的无人机自巡检方法，采用上述的一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，包括以下步骤：

步骤S1：通过无人机搭载的光电设备获取待巡检对象的多模态数据；

步骤S2：根据5G切片技术对所述多模态数据进行处理并传输给终端节点；

5G切片技术包括uRLLC控制类切片、mMTC海量机器类信息采集切片和eMBB增强移动带宽切片，本方法根据不同数据的传输需求，采用不同的通信方式进行传输，具体的，利用uRLLC控制类切片传输高实时性要求的指令数据；利用所述uRLLC控制类切片传输无人机的设备参数；利用所述eMBB增强移动带宽切片实时传输高清视频。

作为优选，步骤S2的具体过程，包括以下步骤：

步骤S21：无人机巡检节点将实时多模态数据传输给各个对应的接入节点；

步骤S22：各个接入节点通过第一传输链路将从无人机巡检节点传输而来的多模态数据流量传输至虚拟数据编码网元；

步骤S23：虚拟数据编码网元通过第二传输链路将从各个接入节点传输而来的多模态数据流量传输至各个对应的接收节点；

步骤S24：各个接收节点将从虚拟数据编码网元传输而来的多模态数据流量传输至各个对应的终端节点；

步骤S25：各个终端节点根据从各个接收节点传输而来的多模态数据判断待巡检对象是否异常。

作为优选，步骤S23中，所述虚拟数据编码网元接收第一传输链路传输的多模态数据，并根据不同终端节点的端到端时延要求以及各个链路的时延情况，将原数据码率分别编码为适当的数据码率传输给各个终端节点。

因此，本发明的优点是：

（1）将5G切片技术应用于无人机巡检电力线路业务，克服了传统的无人机巡检电力线路技术传输时延高、信道可靠性差的问题，有效降低实时多模态数据传输的端到端时延，提高了无人机巡检电力线路性能，有利于电力部门及时发现并解决故障，以保证用户正常的生产生活用电；

（2）根据不同数据的传输需求，采用不同的通信方式进行传输，利用uRLLC控制类切片传输高实时性要求的指令数据；利用所述uRLLC控制类切片传输无人机的设备参数；利用所述eMBB增强移动带宽切片实时传输高清视频；

（3）无人机应用于电力线路巡检，不受地形地貌限制，尤其适用于复杂环境下的巡线工作；机载高清摄像设备可对故障进行实时在线定位和监控，地面控制人员可根据回传实况及时发现排除线路缺陷及重大隐患，大大提高了巡检效率，节省了大量人力、物力，提升了作业智能化、业务数字化水平；无人机巡检技术的引入，解决了人工巡检效率低下且有作业风险的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一中一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统的结构示意图。

图2是本发明实施例二中一种基于5G切片技术的无人机自巡检方法的流程图。

图3是本发明实施例三中无人机巡检电力线路系统的结构示意图。

 1、光电设备 2、5G CPE设备 3、无人机 4、5G物理网络 5、无人机巡检网络切片6、无人机巡检节点 7、接入节点 8、第一传输链路 9、虚拟数据编码网元 10、第二传输链路11、接收节点 12、终端节点 13、5G承载网络 14、5G核心网络 15、5G基站节点 16、电力线路17、无人机机库 18、防火墙 19、后台监控平台。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例一：

一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，如图1所示，包括搭载有光电设备1和5G CPE设备2的无人机3、5G物理网络4和无人机巡检网络切片5，光电设备1用于获取待巡检对象的多模态数据，无人机巡检网络切片5映射至5G物理网络4，5G物理网络4用于给无人机巡检网络切片5提供映射的物理节点集合和物理链路集合。无人机巡检网络切片5包括无人机巡检节点6、若干个接入节点7、第一传输链路8、虚拟数据编码网元9、第二传输链路10、若干个接收节点11和若干个终端节点12。5G物理网络4包括5G承载网络13、5G核心网络14和5G基站节点15。无人机3通过5G CPE设备2实现与5G基站节点15之间通信链路的连接，无人机3将待巡检对象的多模态数据发送给5G基站节点15，5G基站节点15通过骨干通讯网将数据发送给终端节点12。光电设备1包括高清摄像设备，可对故障进行实时在线定位和监控，地面控制人员可根据回传实况及时发现排除线路缺陷及重大隐患。

实施例二：

一种基于5G切片技术的无人机自巡检方法，采用上述的一种基于5G切片技术的无人机自巡检系统，如图2所示，包括以下步骤：

步骤S1：通过无人机搭载的光电设备获取待巡检对象的多模态数据；

步骤S2：根据5G切片技术对多模态数据进行处理并传输给终端节点；

5G切片技术包括uRLLC控制类切片、mMTC海量机器类信息采集切片和eMBB增强移动带宽切片，本实施例根据不同数据的传输需求，采用不同的通信方式进行传输，具体的，利用uRLLC控制类切片传输高实时性要求的指令数据；利用uRLLC控制类切片传输无人机的设备参数；利用eMBB增强移动带宽切片实时传输高清视频；

步骤S2的具体过程，包括以下步骤：

步骤S21：无人机巡检节点将实时多模态数据传输给各个对应的接入节点；

步骤S22：各个接入节点通过第一传输链路将从无人机巡检节点传输而来的多模态数据流量传输至虚拟数据编码网元；

步骤S23：虚拟数据编码网元通过第二传输链路将从各个接入节点传输而来的多模态数据流量传输至各个对应的接收节点；

步骤S24：各个接收节点将从虚拟数据编码网元传输而来的多模态数据流量传输至各个对应的终端节点；

步骤S25：各个终端节点根据从各个接收节点传输而来的多模态数据判断待巡检对象是否异常；

步骤S23中，虚拟数据编码网元接收第一传输链路传输的多模态数据，并根据不同终端节点的端到端时延要求以及各个链路的时延情况，将原数据码率分别编码为适当的数据码率传输给各个终端节点。

实施例三：

如图3所示，在无人机3操作手柄或无人机机库17连接5G CPE设备2，对巡检对象进行数据采集，识别结果可通过5G CPE设备2汇聚至5G核心网络14后，再经防火墙18后接入在电力公司局域网内的主机进行远程巡检。无人机3通过基于厂家自有协议的内置无线模块，通过连接5G CPE设备2采集数据，经运营商5G网络回传至后台监控平台19上进行视频存储，可以通过同步查看或者回访查看来起到巡检作用，减少安全事故发生，并提升工作效率。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。