基于多旋翼无人机的电力巡线飞控系统研究与实现

为解决目前贵州电网所开展的无人机可见光摄影巡线工作中存在的效率慢、自动化水平低等问题,本文结合摄影测量学原理,针对无人机在电力巡线作业中特殊的飞行需求,基于飞控SDK二次开发平台,设计出一套无人机智能电力巡线飞行控制系统。本文将从电力巡线飞控系统设计、电力巡线航线设计原理、基于飞控SDK的开发原理以及飞行控制重要功能实现四个方面,重点分析新型无人机飞行控制系统在电力巡线树障巡检外业数据采集作业中的工作原理和流程,详细介绍电力巡线航飞轨迹的敷设方法、照片重叠度、地面分辨率和相对航高的设计原理,以及变高飞行、坐标更新和就近点起飞等重要功能在SDK二次开发的具体实现,并结合一线巡检班组的实验数据,阐述其在实践中的具体应用。     

无人机巡检带电导线的电场测量避障方法

我国国土辽阔,电网规模大,利用无人机等自动化和现代化设备进行巡线维护已日益显示出其迫切性。为保障无人机巡线系统及输电线路的安全,提升巡线作业的可靠性,实现无人机对输电导线的避障成为一个亟待解决的重要课题。根据带电导线周围电场环境的特殊性,利用导线间距与电场强度之间的对应关系,研究了一种无人机巡检带电导线的电场测量避障方法。通过电场测量避障装置的数据计算处理,及与无人机飞控系统之间的数据交互和判断,确定是否需要进行避障动作,并以实例分析说明该方法适用于电力巡线无人机在对输电线路巡查时对带电导线的规避。     

基于无人机巡检的输电线路规避系统设计

无人机进行输电线路巡检时,常常存在与输电线路发生碰撞的风险,为解决无人机巡线系统及输电线路运行安全存在的问题,本文对超声波传感器、激光雷达、毫米波雷达和双目摄像机等不同的障碍检测传感器进行指标性能分析,基于毫米波雷达传感器设计了输电线路规避系统,基于毫米波雷达采集到的障碍信息,采用恒虚警算法和多目标检测算法,设计了自主动态规避算法,能够适应杂波边缘和多目标干扰环境,且只需进行一次模糊数遍历,即可实现多目标的检测,采用流体扰动算法实现对巡线航路的实时规划。试验结果表明,输电线路规避系统对输电导线和地线的测试范围在50m左右,误差小于1m,规避效果良好,对保障无人机巡检系统和输电线路运行安全具有重要的意义。     

架空线路无人机巡线技术探讨

介绍架空电力线路巡线用无人机分类和各类无人机巡线的特点及国内外无人机巡线的研究现状,探讨巡线无人机视觉跟踪、故障探测等关键技术、发展趋势和应用前景。     

卫星通信在无人机电力巡线中的应用分析

针对大范围、低高度巡线任务或山区等复杂巡线环境下因地球曲率和障碍物遮挡导致无人机视距测控通信链路易中断的问题,引入北斗短报文通信系统、天通卫星移动通信系统和宽带通信卫星传输系统3种远距离、超视距测控通信方式,作为无人机电力巡线视距测控的有效补充,提高数据传输的可靠性以及飞行平台的安全性。通过对传输性能、物理特性及成本费用等综合性指标对比分析,依据不同巡线任务类型和搭载平台型号提出合理选择不同卫星通信方式的建议,并分析当前卫星通信应用中存在的不足,总结亟待突破的关键技术,为卫星通信在无人机电力巡线中的广泛应用提供指导。     

基于机翼变形的新型电力巡线固定翼无人机的研制

针对目前输电线路巡检无人机不能兼具高速、低阻力、大航程全线快速普查,以及在故障疑似地段进行低速、低空精细巡查功能的问题,研制了一种可实现机翼变形的新型油动电力巡线固定翼无人机及输电线路巡检系统,以提高巡线效率。新型无人机以固定翼无人机为载体,携带影像采集设备进行航拍巡视,搜索、定位、采集线路缺陷和隐患的影像数据;根据线路杆塔的GPS坐标信息,预设航迹点进行全自主飞行巡检,并可实时显示机载影像;以实时传回的机载影像为操作指导,在线路的重点巡检地段进行无人机机翼变形,实现低速、低空精细巡查,飞行航时长达3 h,可用于开展地面起伏相对较小的山区、平原地区的日常巡线和大面积电力线路灾情的监控工作。     

基于柱状空间和支持向量机的无人机巡线避障方法

针对电力无人机巡线的避障问题,提出了基于柱状空间法和支持向量机的电力无人机巡线避障方法。首先,根据飞行区域内的障碍物,建立了柱状空间模型;引入支持向量机,从一个全新的角度实现无人机对环境的避障;最后将方法应用于无人机中,并进行了相关的仿真验证。仿真结果表明,所提出的方法可以确保电力无人机巡线时安全可靠地避障。     

基于ACO的无人机巡线路径规划研究

无人机巡线的推广和应用使得带电维护和检修成为可能,从而提高了电力工人的维护和检修速度.由此,合理地、精细化地规划无人机巡线路径已成为亟待解决的问题.该文以无人机巡线路径作为研究对象,首先,针对无人机巡检路径的规划特点,建立无人机巡线作业环境模型;然后,建立能耗最低、可巡线时间最长的目标函数,并利用蚁群算法对其进行求解,...     

基于 AI 的无人机电网智能巡检方案研析

实现电力巡线的规范化、智能化和自动化是电力巡线业务发展的终极目标。简述了电力巡线的发展历程,同时分析了人工智能赋能电力巡线行业的可行性,提出了"无人机巡检+AI智能分析"处理方案,并对人工智能与电网深度融合进行了展望。     

固定翼无人机巡检输电线路探讨

随着电网的日益扩大,巡线的工作量也日益加大,固定翼无人机作为无人机的一种,可以被应用在输电线路巡检中,以提高巡线的效率。基于固定翼无人机平台在输电线路巡检系统中的应用进行探讨,包括对于固定翼无人机巡线系统设计思路、固定翼无人机巡线系统组成、各分系统功能以及关键技术问题等的研究。主要的巡检方式包括可见光巡检、红外光巡检、紫外巡检和三维激光扫描巡检。巡检对象包括线路走廊、导线、塔身、金具等。巡检内容包括线路走廊异常、设备热缺陷、电晕放电等。     

基于TCensus的立体匹配算法及FPGA设计

随着无人机技术的迅速发展,利用无人机代替人工进行电力线巡线是行业内发展的新趋势。尽管无人机电力巡线相对于人工巡检效率更高,更加安全,但无人机巡检仍然面临一些问题,无人机的避障技术亟待完善,在巡检过程中无人机会出现与周边障碍物相撞的情况,尤其是细小的电线对无人机安全造成巨大的威胁。这些线状物往往目标不明显,雷达,超声波等技术得到的回波较少,造成避障困难。基于双目视觉系统的无人机避障技术在无人机避障领域得到了广泛的研究和关注。针对双目视觉实时无人机电力巡检避障应用,提出了基于TCensus（形态学Tophat变换和MiniCensus）变换的匹配代价测量方法来对原始图像中的弱目标进行增强,同时采用基于十字结构的支持区域来提高匹配的准确度。实验证明,本文设计的双目视觉系统可以有效检测无人机到电力线之间的距离,检测误差达到5%,提出的TCensus立体匹配算法与其它方法相比除了能够获得同样准确的背景深度图之外,还能对电线区域具有更精细的成像效果。     

无人机红外自主巡检方法研究与应用

无人机用于电力线路巡检可提高巡检效率和精度,节约运营成本。通过在无人机上搭载激光测距雷达和红外成像设备组成了输电线路巡检系统的硬件设备,在快速扩展随机树计算基础上开发了雷达避障算法,采用直方图均衡化的方法对系统红外图像进行处理,并在Android操作系统上开发了无人机巡检控制系统。应用结果表明,无人机在巡检时能够自动规避线路障碍,同时通过巡检影像能够清晰地看到线路缺陷, 证明了该巡检方法的有效性和可行性。     

基于STM32的智能巡线小车

介绍一款以STM32处理器为核心的智能巡线小车的控制系统设计,研究了采用红外检测电路采集路径信息从而实现自动巡迹的设计方法。该系统硬件主要包括光电检测电路、主控电路、电机驱动电路、舵机驱动电路等。智能巡线小车由后轮电机驱动,根据红外对管采集到的地面信息确定车体位置,由前轮舵机做出快速纠偏调整,使小车能够很好地按照事先铺好的跑道行进。经测试,红外检测加舵机调整的智能车在轨道式巡迹中能够快速、准确地完成自动巡线任务。     

面向无人直升机输电线路巡检增稳云台系统设计研究

采用无人直升机携带视频载荷进行电力输电线路巡检具有速度快、安全性高、定位准确等优点。但由于无人直升机具有震动强且频谱域度宽的特点,造成视频载荷图像抖动。针对这一问题设计了视频载荷支撑装置——基于陀螺增稳的云台系统。此云台由高强度双自由度本体和陀螺增稳电子系统构成,并基于频域PI控制算法完成了图像主动隔震控制,并做了试验验证。结果说明此增稳云台系统完全可应用于无人直升机输电线路巡检工作,可有效降低机体引发的视频载荷震动,且具有现实可行性。     

无人机在输电线路全工况监测系统中的应用

为了提高输电线路巡视效率、减少输电线路故障缺陷查找时间,文章结合电力企业线路工况的实际特点,将无人机技术应用于电力企业输电线路实时监测中,建立了电力企业输电线路全工况监测系统,提出了无人机及其系统的体系架构。该项目利用摄像头、无人机等数据采集终端作为输电线路巡视监测的有效手段,在国内电力系统率先开展了基于自主悬停的四悬翼无人机的应用,大大提高了输电线路的管理水平和巡视效率。     

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。     

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MS5611的小型无人机高度检测系统设计

为了满足某小型无人机中对飞行高度信息的需要,设计了一种采用 MEMS气压高度传感器来获取无人机的相对高度的检测系统,同时利用了外界的环境温度来进行相对高度的误差补偿。该系统采用了 MS5611数字气压传感器来获取外界的气压值和温度值,并使用了 STM32 F103微处理器来处理相关数据和控制检测系统。此外,阐述并介绍了气压高度检测的原理、检测系统的硬件电路设计方案和软件算法设计方案等。最后实验数据表明,设计方案能够满足无人机对高度测量的需求。     

无人机机载发电机故障诊断技术研究

针对无人机的电源系统提出了建模仿真分析,并将BP神经网络应用于无人机的发电机故障诊断中。在分析机载电源系统结构和工作原理的基础上,结合实际的飞行数据和相关参数,根据机载电源系统的数学模型,建立Simulink模型进行仿真分析。根据对象的特性,采用主成分分析法建立机载电源系统的发电机的故障特征库,采用BP神经网络算法实现故障诊断。结果表明,该系统能有效地对无人机发电机系统进行快速准确地诊断,具有一定的实用性。