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科技论文

架空输电线路无人机巡检技术

引言


近年来,无人机自动检查技术已广泛应用于输电线路检查,无人机可用于收集输电线路设备和部件图像,并进行缺陷识别。然而,每年输电线路无人机检查的大量图像,目前电力行业无法实现自动命名,需要无人机手动命名,耗费大量人力物力,导致输电线路无人机检查效率降低,无人机检查作业无法大规模、正常进行。


1.输电线路检查无人机


无人机控制技术是集航空、侦察、隐蔽、通信、地理信息、导航及定向、图像识别控制技术于一体的应用技术。为避免绕过高压输电线路,无人机可分为半固定翼飞机和四旋翼(直升机)无人机。根据飞机本身的机身结构、尺寸、重量和工作载荷,无人机通常可以进一步分为大、中、小三种。旋翼无人机系统(直升机)技术的主要技术应用和优势之一是其高空垂直起降和飞行机动能力较强,场地要求相对较低,空中垂直机动悬停的机动能力相应较强。为高空电力线杆网和高速船舶桅杆系统的垂直目标探测、搜索、监控和高清视频实时拍摄视频提供了一种性能要求相对稳定但速度相对较慢的新型空中平台。电力公司应用于中国长航程、Z-5系列大型移动无人货运直升机输电平台,是我国新一代高速移动无人直升机输电线路平台发展的重要发展趋势和主要研究方向。


2架空输电线路无人机巡检技术


2.1无人机检查时的通信优化


接口标准化实现传输透明。无人机检查系统是多领域、复杂的,需要制定统一的数据传输标准和通信手段接口。统一的接口类型、速度、阻抗、电气等技术指标,实现各子系统的灵活匹配和大适应,为各子系统设备的优化、集成和集中采购奠定了坚实的基础。所有涉及无人绕行的子系统和专业信息服务都必须连接到接口统一的通信通道,并使用统一的功能模块透明地传输子系统的活动信息。实用指标实现安全优先。图像传输的清晰度越高,对信道长度、设备发送电源和解码压缩能力的要求就越高。在相同条件下,信号传输间距越小,信道利用率和图像恢复质量越低。在实践中,首先要保证巡逻的安全。根据实际航行经验,即时传输“标记”低清图片和视频,可满足大型无人机网络巡航控制的要求,无人机可保存高分辨率照片,完成巡逻控制,回收分析后返回地面,首先控制和测量有限的通道资源,保持通信联系安全,确保无人机巡逻的安全和可控性。


2.2独立检查技术


早期无人机用于架空输电线路的运行、维护和维护时,依靠电力企业地面运行检查人员对无人机进行远程控制。但是,不同的操作和维护操作人员对无人机控制的熟练程度和技能存在不确定性,对操作人员的专业技能要求相对较高。即使同一操作人员在不同时间段操作无人机,架空输电线路的维护效果也不稳定。因此,无人机对架空输电线路进行检查,必须采用自主检查技术。目前,电力企业自主检查技术的发展有两种,即激光雷达(LiDAR)实时动态高精度定位技术及实时定位技术(RTK)这两种技术目前应用广泛。激光雷达技术实现了架空输电线路信息的快速获取,利用三维点云数据规划飞行线路,结合无人机本身的飞行状态参数、姿态数据和激光雷达,实现独立巡航、运行和维护。实时动态高精度定位技术采用移动站和基准站进行差异化定位。采用该技术的无人机在架空输电线路的运行和维护中,将受到基站之间的距离和网络传输问题的限制。因此,需要建立多个基站,确保信号传输的安全性和稳定性,满足无人机的独立检查。


2.3故障定位与缺陷识别技术


架空输电线路在日常运行过程中经常受到各种因素的影响,导致其故障。架空输电线路发生故障时,无人机需要结合电力企业的其他设备,快速了解、分析和判断架空输电线路的故障。同时,在无人机飞行过程中,应综合维修人员的相关信息,并与相应的操作工单相关。故障发生时反应迅速,将故障缩小到最小范围。无人机运行维护时,应识别架空输电线路的缺陷。架空输电线路的缺陷包括输电线路、塔干、导地线、绝缘子、基础等附属设施。无人机在检查这些设备时,应识别其可能的缺陷,如架空输电线杆塔的导地线腐蚀、金器断裂或绝缘损坏。


2.4巡线机器人功能设计设计


机器人设计为铝合金集成外壳,实现设备等电位屏蔽。设备整体电路采用多层屏蔽和电路优化设计,电子元件采用高性能元件,实现强电磁环境下机器人无线数据和图像的正常传输。在强电磁环境下,遥控距离不小于200m。针对防振锤更换、导线修复、异物清除等不同作业功能,巡线机器人作业平台具有多自由度机械臂。对主机械臂的不同工作特点进行运动建模,开发轻量化、自由度高、结构设计紧凑、控制精度高、力反馈灵敏的机械臂,实现不同的操作功能。利用架空输电线路带电维修作业平台,开发了防振锤更换、抗张线夹引流板螺栓紧固、金具销拔插、导线维修、异物清除等带电作业类型的专用终端作业设备。其中,导线修复机器人采用压接线夹式修复,可完成损坏面积不超过7%的导线和地线;异物清洗机采用飞刀片切割的方式,在不损坏线路的情况下,固定和清理挂在线路上的温室、风筝线等异物;当防振锤滑动或丢失时,防振锤更换机器人可以通过切除和安装机头来更换防振锤。安装终端工具后的带电维修作业平台均小于20公斤。


结语


随着无人机检查机制的应用,新型光伏面板缺陷识别方法在YOLOV2网络诊断模型的基础上,准确定义了电信号传输图像的纹理特征和颜色特征,然后通过识别核函数调查了无人机检查路径的实用性。从实用角度看,新识别方法的应用,随着输电能耗的增加,虽然能量迭代步数保持一致的上升趋势,但实际上上有一定程度的缩小,在电信号传输过程中,交叉熵实时损失也得到有效控制,在光伏发电过程中,更好地解决了迭代步数快速增加造成的交叉熵损失问题。


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