多山环境超视距无人机智能巡检关键技术的研究与应用

中继无人机、任务无人机协同巡检作业,为穿越山区架空电力线路巡检提供了新方法。介绍中继无人机结合任务无人机在线路巡检中的技术和运用,且进行线路验证飞行作业,解决多山环境输电线路超视距无人机巡检难题。     

无人机电力巡检航线智能规划及自主巡检研究

为缓解无人机电力巡检航线规划效果差、巡航效率低的问题,以及规避非可靠路径的威胁,提出无人机电力巡检航线智能规划及自主巡检研究方法。计算目前航线存在威胁的概率及在每条路线上需要付出的代价,获取可飞行的无人机电力巡检航线;应用启发式算法,不断遍历计算出2节点的优先级,优化可飞行航线的静态、动态路线的规划效果,并根据巡检报告及电力巡检要求,采集输电线的最大安全距离及输电线中带有隐患的个数,实现无人机巡检航线智能规划及自主巡检。实验结果表明,应用获得的最优巡检路线进行巡检后,其航线规划效果好、巡航效率高,可以完全按照电力巡检要求进行智能避障,自主巡检效果得到了保证。     

基于深度学习和无人机图像的架空线路缺陷巡检综述

架空输电线路巡检是电网运维工作的一项重要内容,运维人员利用无人机进行线路巡视检测已成为电力巡检工作中的重要手段。本研究首先概述了无人机巡检任务中人机协同作业系统以及无人机智能自主作业系统的架构;其次,分析了当前架空输电线路缺陷巡检领域数据集状况以及数据扩增技术;然后,综述了基于深度学习的无人机图像缺陷检测典型方法以及评价指标,并对比总结了各种方法的优缺点;随后,讨论了无人机图像视觉检测方法中图像采集规范、数据集形式、缺陷检测算法专业化应用等对架空线路缺陷检测效果,指出了图像检测指标和类别定义在电力巡检专业化领域中的不足;最后,探讨了基于深度学习的无人机图像缺陷巡检任务的未来发展方向。     

基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统

随着人们对于电力的需求量越来越大,相应的电力巡检的要求也越来越高。文中设计了基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统。为解决无人机在室内GPS拒止问题,文中通过AprilTag算法配合传感器高度信息,实现无人机室内飞行路径规划功能、姿态矫正、自主飞行;在机载树莓派内存入任务程序,该程序将利用飞控和传感器实现对任务地点二维码的寻找和判断,并在达到指定点后执行拍摄任务;通过局域网将采集的图像传输到地面服务器,并输入到预先训练好的CNN网络模型中进行异常检测;依据识别结果判断二次屏柜是否工作正常,并将检测结果上传到显示平台。最终项目在贵州铜仁变电站室内二次屏柜现场测试成功。     

基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统

随着人们对于电力的需求量越来越大,相应的电力巡检的要求也越来越高。文中设计了基于四旋翼无人机的二次屏柜巡检系统。为解决无人机在室内GPS拒止问题,文中通过AprilTag算法配合传感器高度信息,实现无人机室内飞行路径规划功能、姿态矫正、自主飞行;在机载树莓派内存入任务程序,该程序将利用飞控和传感器实现对任务地点二维码的寻找和判断,并在达到指定点后执行拍摄任务;通过局域网将采集的图像传输到地面服务器,并输入到预先训练好的CNN网络模型中进行异常检测;依据识别结果判断二次屏柜是否工作正常,并将检测结果上传到显示平台。最终项目在贵州铜仁变电站室内二次屏柜现场测试成功。     

面向电力智能巡检的多机器人系统协同路径规划算法

针对在复杂电力智能巡检任务与环境下,多机器人路径规划算法计算量大、实时性差的问题,提出了面向电力智能巡检的多机器人系统协同路径规划算法。首先结合实际情况,提出了2种不同群体规模下的多机器人系统交通规则法;接着,在所提交通规则法的基础上融入单机器人路径规划算法,提出了多机器人系统协同路径规划算法,且通过加权改进提升其运行效率;最后,通过仿真实验表明了所提2种交通规则以及协同路径规划算法在多机器人系统上应用的可行性和有效性。     

基于三维GIS的无人机巡检航迹规划研究

目前多旋翼无人机已在电力系统巡线中得到了广泛应用,结合无人机航迹规划研究现状,提出基于工频电磁场干扰研究的三维GIS无人机巡检航迹规划系统,通过建立导线对无人机工频电场和工频磁场干扰仿真模型,计算工频电磁场对无人机机身及机载设备影响,确定了安全飞行最小安全距离,并以确定的最小安全距离、线路杆塔三维模型及巡检任务相关信息实现在三维GIS上的无人机巡线路径规划、航迹跟踪和手动导航等功能,通过现场实际应用验证了航迹规划对巡检工作的重要性。     

大型无人直升机电力线路全自动巡检技术及应用

大型无人直升机电力线路巡检存在环境适应性差、智能化程度低、多学科交叉难度大等问题,现阶段无人直升机巡检主要依赖于人工地面操作,为了提高巡检效率和安全性,研究大型无人机全自动巡检技术具有重大意义。提出了大型无人机全自动巡检概念,分析了无人机全自动巡检的必要性,论述了实现复杂环境下大型无人机超低空、超视距安全巡检涉及的关键技术,包括实时差分定位、无人机中继通信、自主避障、高精度位姿测量、吊舱自动追踪、飞行计划和航迹规划、任务规划和任务控制等,并将大型无人直升机全自动巡检技术首次应用于我国电网输电线路巡检,巡检结果验证了大型无人机全自动巡检技术的有效性和先进性。大型无人机全自动巡检建立了一种高效、智能、全新的电力巡检模式,该项技术的发展进步对提高我国电网输电线路智能化巡检水平具有显著促进作用。     

输电线路移动式不间断自主智能巡检技术研究

为解决传统巡检作业模式中的难度大、标准杂、效率低、盲点多等集中突出的问题,提出了一种基于多机协同作业的不间断自主杆塔巡检方法,建立了A、B车交替不间断巡检的作业方式,使得无人机可以不间断地对电力杆塔进行巡检.所建立标准的作业线路模型,可根据不同杆塔类型的巡检目标自动生成不同的安全线路,对无人机实现自动巡检的线路规划提供科学依据.构建了输电线路移动式不间断自动精益化智能巡检系统,应用计算机视觉技术,在高精度RTK定位的基础上辅助定位,更加精准地完成自动巡检与降落,通过建立任务、线路为导向的操作方式,直观展现了作业成果,提高了管理决策质量及作业效率.     

无人机电力线路安全巡检航线及任务规划软件系统设计

针对无人机电力线路巡检的需求,提出了无人机电力线路巡检航线及任务规划软件的设计方法．介绍了系统架构设计系统及软件模块设计系统,并阐述了无人机电力线路巡检航线设计和任务规划中的关键技术。软件系统充分考虑了模块化、可视化与交互性。     

基于差分定位的输电线路多旋翼无人机智能巡检

针对目前人工操作无人机进行输电线路巡线自动化程度不高,人工操作无人机难以标准化、规范化,导致巡线时间偏长或多发坠机等问题,围绕南方电网公司提出的无人机无人操控自主巡线目标,制定了基于载波相位差分定位技术的输电线路多旋翼无人机智能巡检方法。该方法在载波相位差分高精度定位技术的支撑下,首先由人工操控无人机进行线路巡检,再根据记录的巡检航迹提取航拍控制轨迹点精确的经纬度、海拔高度和每一航拍点的摄像头俯仰角度等信息,制定该线路的自主巡检方案。进行自主巡航时沿设定的轨迹控制点按预设角度进行航拍,实现无人机巡航的流程化和标准化。现场测试效果表明,无人机利用所提方法可在强电磁场环境下快速准确地完成定点巡航任务,为实现规范化、标准化的无人机安全巡线作业奠定了基础。     

基于云雾边异构协同的无人机智慧巡检系统

针对现有输电线路无人机巡检系统数据处理平台计算能力较低、整合程度不高的问题,提出一种基于云雾边异构协同计算的新型无人机巡检系统。详细介绍系统架构、网络架构以及作业流程,同时将先进人工智能技术与无人机巡检具体功能有机融合,以航迹自主规划、多机多任务协同以及缺陷智能识别3种主要功能为例,给出基于人工智能技术的无人机巡检整体解决方案,全面提高无人机智能化水平与自主运行能力,提升输电线路巡检效率与质量,降低运维成本。     

基于Android的无人机海事巡检系统的设计与实现

我国作为一个海洋大国,海域面积辽阔,近年来海上情况愈加复杂,海事巡检任务也日益繁重。为了提高海事巡检效率,设计并实现了一套基于Android的无人机海事巡检系统,系统采用C/S模式架构,主要由无人机数据采集端、云平台、服务器和Android客户端4个部分组成,通过MySQL数据库对无人机航拍数据进行存储,实现了对海事巡检无人机的数据实时接入、轨迹跟踪、航拍视频直播、飞行情况实时显示、历史轨迹和视频回放、飞行数据统计等功能。测试结果表明,该系统实用可靠,使巡检人员能够实时了解海上情况,从而对海上异常及时应对,提高了海事监管的实时性、高效性和安全性。     

多旋翼无人机巡查系统在特高压基建工程中的应用

针对冀北地区特高压电网基建现状,提出了利用无人机巡查作为建设管理新技术手段。对多旋翼无人机系统构成、飞行控制系统进行阐述,为满足控制需求对其进行建模并进行系统分析。结合电网基建工程实际特点,建立了无人机巡查评估方案,建立检查表法与专项方案事故树分析法,从定性和定量计算两方面对基建现场进行评估分析。最后根据实际应用效果,从巡查时间和费用、安全风险、外协赔偿、环评水质保护等方面衡量了无人机巡查效能。无人机巡查电网基建,能拓宽管控范围,减少管控漏洞,降低管控风险,提高工作效率。     

面向三维结构视觉检测的无人机覆盖路径规划

为了高效地规划无人机在三维覆盖检测任务的飞行路径,建立了满足覆盖率要求的路径规划模型,可分为两步：第1步确定无人机巡检的视点和视线,第2步计算视点的无碰撞访问序列。首先,从巡检目标的三维点云出发,提出基于K均值聚类生成候选视点的方法,构建候选视点互连的非完全图模型;其次,提出面向排序的混合蚁群算法(sorting-oriented hybrid ant colony algorithm, S-HACO)求取无人机巡检路径,优化目标考虑了路径长度、视点数目、急转弯次数等。仿真实验结果表明,该方法得到的视点数目较偏移法和随机采样法分别减少了96.25%和42.10%,并且S-HACO算法较传统算法相比性能更优,目标函数降低了19.14%,算法的运行时间减少了25.27%,验证了模型的有效性和算法的可行性。     

基于运动预测与改进APF的无人机路径规划方法

动态路径规划是保障无人机在复杂干扰环境下飞行安全的关键要素。针对动态路径规划中存在的迭代次数高、收敛速度慢以及动态障碍物避障问题,提出了一种基于障碍物运动预测与改进APF的无人机动态路径规划方法。首先,针对动态障碍物,设计了基于激光雷达的目标检测算法和基于卡尔曼滤波的运动预测算法估计动态障碍物信息,并提出速度方向相似性检测方法进行局部位置脱离决策。其次,针对静态障碍物,引入模拟退火法扰动当前状态,并结合基于目标点的邻域优化函数进行动态路径规划。仿真结果表明,本文算法在应对静态障碍物时可缩短69%动态避障时间,应对动态障碍物时可缩短了19.7%的避障距离与23.6%的任务耗时,提高了无人机任务执行的安全性和效率。     

基于仿真优化智能变电站巡检机器人路径研究

智能变电站巡检机器人对于保证电力系统的安全、稳定、可靠运行具有重要意义,同时具有提高巡检质量及提升能效的作用。针对实际应用中巡检机器人路径规划基于静态地图、难以应对未建模环境信息以及系统存在随机因素的问题,文中提出了一种基于仿真优化方法的巡检机器人路径策略改进的方法。首先通过巡检过程中的实时观测信息,利用随机方法产生用于仿真优化的运行样本,然后在给定的规划策略的基础上利用仿真样本进行路径策略的改进,在保证路径策略性能的同时降低机器人的计算负荷。仿真实验结果表明,所提出的方法可以在栅格环境下有效的应用于给定的基于规则的路径策略和贪婪路径策略的性能改进。     

电力巡检无人机电磁场测距及校准技术研究

近年来,无人机巡检已成为架空输电线路日常运行维护的主要手段之一。目前巡检无人机与输电线之间的距离主要靠肉眼判断,因此存在较大的安全隐患。文中提出利用电场有效值或同时利用电场有效值和无人机高度的方法确定无人机飞行安全距离范围。研究了电场测量的屏蔽与数据校准方法,利用梯度下降算法求解电场畸变系数和修正无人机飞行误差。基于有限元算法及Maxwell软件建立了1 000 kV特高压架空输电线路的仿真模型并进行数值验证。通过实际线路测试验证了该方法的正确性。该方法可为输电线无人机巡检距离控制、航向规划、高度调节和电场测量提供重要参考。     

基于混合算法的电力杆塔巡检实时航迹规划

传统的电力杆塔拍摄视点顺序固定,多旋翼无人机巡检距离并非最优;同时,随着维度增加,航迹规划算法空间复杂度呈指数增长,不能满足实时规划航迹的需求。针对以上问题,提出一种基于蚁群和A*混合算法（ACO-A*）的电力杆塔巡检三维航迹规划方法。该方法分为全局规划和局部规划,全局规划利用改进蚁群算法找到覆盖所有视点的较优路径,并通过算法判断路径是否经过障碍物,再运用A*算法局部规划。仿真结果表明：ACO-A*算法规划的航迹长度比《架空输电线路无人机巡检影像拍摄指导手册》规定的巡检航迹降低了16.85%;ACO-A*算法路径规划时间比A*算法降低了99.68%。因此本方法既节约了巡检能耗,又提高了航迹规划的效率。