基于无线电能传输技术的无人机自主充、换电平台供电装置设计*

为了保障输电线路安全运行，应用无人机在线巡检成为越来越重要的手段。由于无人机存在续航里程短、野外充电困难等问题，因此为其提供安全可靠的电能输入是保障无人机巡检的关键。针对无人机自主电平台设计了一套基于无线电能传输的供电装置。该装置利用感应取电装置输电线路直接获取电能，并对其后端增设保护稳压电路，保证输出电能的稳定，然后设计E类逆变式无线传输装置供铁塔上无人机自主充、换电平台使用，从而保证无人机自主充、换电平台供电来源，提高了无人机巡检效率。     

基于电磁场检测的输电线路无人机避障模块的设计及搭载方法研究

输电线路的电磁干扰会对无人机操控、通信性能产生明显的影响,严重威胁了无人机巡检在输电线路运维中的应用,因此研究基于电磁场检测的输电线路无人机巡检自主避障具有重要的意义。提出了一种基于电场和电磁波检测的无人机避障模块的设计和搭载方法,通过检测无人机所处位置的电场和电磁波强度,判断无人机是否处于安全范围,进而实现无人机的避障功能。     

输电线路走廊自主巡检无人机控制逻辑设计

为了研究无人机在输电线路走廊巡检的应用,以小型固定翼无人机为研究对象,根据巡检任务要求,提出了一种基于全球定位系统(global positioning system,GPS)导航的输电线路走廊自主巡检无人机控制逻辑。首先结合输电线路走廊巡检环境,搭建无人机的6自由度非线性模型,并对其控制律进行研究;然后使用Stateflow模块仿真模拟巡检阶段和返航复检阶段的控制逻辑,实现巡检过程中无人机多模态之间的转换。仿真结果显示,无人机能够跟随巡检管理器给出的指令并完成指定的巡检任务,验证了无人机控制逻辑的合理性和有效性。     

高压输电线路巡检机器人能源在线补给装置的研制

为了彻底解决高压输电线路巡检机器人的能源供给问题,介绍了一种适用于高压架空输电线路自动巡检机器人的能源在线补给装置,该装置主要由自具电源和锂电池充电电路组成。其中自具电源将高压输电线周围的磁能转化为直流电能,它不仅可直接为机器人供电,而且还可以在电源控制器的控制下通过充电电路对备用锂电池在线充电,完全满足机器人长时间、长距离不间断巡检工作的要求,同时该装置还可广泛应用于其他高压输电导线上各类电气设备和野外带电作业移动设备,具有广阔的应用前景。     

图像增强算法在高压输电线路巡检中的应用研究

旋翼无人机应用于高压输电线路的巡检,是国内外电力行业近年来兴起的一种便捷、有效的方法。航拍图像方法则是一种重要的旋翼无人机巡检手段,它可以形象、直观地捕捉到高压输电线路出现的问题,进而引导巡检人员采取进一步的措施。针对旋翼无人机高压输电线航拍巡检中图像预处理部分特有的目标增强问题,提出了一种基于多向滤波的输电线图像增强算法(MDF)。该算法比传统的图像增强算法具有强鲁棒性、高实时性的特点,因而非常适合于旋翼无人机高压输电线路巡检应用。     

无人机在架空输电线路巡检中的自动补光系统应用研究

结合华中电网某地区架空输电线路无人机可视化巡检工作的实际应用情况，详细分析了无人机在架空输电线路可视化巡检中的作业流程、巡检内容以及巡检技术要求，并针对在清晨、傍晚、阴霾等环境光线较暗情况下，无人机难以快速、精准、高效地开展架空输电线路可视化巡检、缺陷识别等难题，以图腾柱开关控制电路为核心，研究了一种可用于无人机在架空输电线路可视化巡检中的自动补光系统，该系统主要包括环境光线亮度实时检测模块、高低电平逆转模块、图腾柱开关控制电路、稳压模块、LED补光模块，并以多旋翼无人机搭载可见光巡检设备为测试平台，现场实践论证了该自动补光系统的可行性和高效性。     

大跨越输电线路巡检机器人系统的设计

大跨越输电线路往往地处台风多发、振动强烈、盐渍严重等恶劣自然环境中,为解决大跨越输电线路日常无法人工巡检的难题,本文设计一款大跨越输电线路巡检机器人系统.该巡检机器人本体通过越障装置可从塔头跨越到地线,进而沿地线开展巡检工作;两端塔头上安装有智能充电巢,可对机器人电池进行无线充电,解决机器人野外充电问题;RT K差分定...     

无人机技术在输电线路电晕放电检测中的实际应用

电晕放电对高压输电线路的运行安全构成重大威胁,是当前电网输电管理部门最重要的巡检工作之一.为提高输电线路电晕放电的检测水平,提升电网线路运行的安全可靠性,文章对输电线路电晕放电检测现状进行了分析和探讨,提出了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测方法.根据云南某地高压输电线路电晕放电实时检测困难的实情,研制了基于无人机技术的高压输电线路电晕放电检测系统.通过实际应用取得了良好效果,为高压输电线路电晕放电缺陷的预防和治理提供了有效技术支撑。     

应用于无人机无线充电的轻量化磁耦合结构

针对现在广泛应用的电力巡检无人机存在的充电自主化水平低问题,本文设计了基于磁耦合谐振原理的无线充电系统。针对目前广泛采用的具有对中机构的"固定机场",通过COMSOL仿真分析3种不同磁耦合机构的磁路分布、磁场强度及抗偏移性能,发现螺线管型磁耦合机构耦合系数高、磁通密度大、抗偏移性能更好。进一步分析了LCC-S电路拓扑结构,并基于此设计了无线充电系统参数并搭建了样机系统。实验结果表明,所设计的无人机无线充电系统接收线圈质量为69g,可以实现100W的功率输出,整机效率达到了80.27%。研究成果为高效轻量化的无人机无线充电系统设计提供了一种有益的参考。     

基于机器视觉的输电线路无人机激光清障方法研究

针对传统输电线路无人机清障方法对故障点定位不准确的问题,研究基于机器视觉的输电线路无人机激光 清障方法.利用AI技术对输电线路图像提取特征值,无人机在巡检过程中运用机器视觉技术搜寻对应坐标点;近邻 图像像素取平均值构成模板,对故障线路特征图像进行滤波、降噪处理;通过蚂蚁运算得到无人机巡检的起始点和终 止点,规划无人机激光清障工作路径.测试结果表明该方法的搜寻故障点与实际故障点的误差值为零,精准定位故障 点,实现输电线路无人机对故障物的有效清除.     

基于共振磁合供电及电磁传感定位的无人机智能巡线技术与应用

正无人机在电力巡线方面的应用提高了输电线路运检效率,但也存在续航能力不足、飞行质量参差不齐、人工判读巡检图片工作量大等问题。本项目从无人机无线充电技术、智能控制技术、提高巡视效率等方面开展研究,成果在陕西、湖北等地的多条线路上得到了应用,及时高效发现缺陷,避免停电事故,取得了良好应用效果。项目拥有独立自主知识产权,国际上首次综合应用无线充电技术、电磁传感成像技术、人工智能技术于无人机自动化巡线领域,推动了无线传能、电磁场测量与解析、图像识别等相关科技领域的进步。     

输电线路无人机巡检图像自动命名关键技术研究

针对海量的输电线路无人机巡检图像，传统的人工命名耗费了大量的人力，且存在命名错误等一些问题，严重影响无人机发挥巡检效能，因此提出输电线路自动命名技术。该技术基于输电线路高精度激光点云，提取零部件关键位置坐标，基于无人机RTK定位技术，提取巡检图像坐标，运用以上两种坐标，完成了基于空间距离的图像自动命名方法研究，并基于python研发了自动命名软件，在没有人员干预的条件下，快速、准确、自动地完成输电线路无人机巡检图像命名。在佛山地区应用实践中，该软件每年完成22万张输电线路无人机巡检图像的自动命名，节约了大量的人力，提高了无人机巡检时效性。     

输电线路无人机巡检地面测控站及运输保障系统设计

针对无人机巡检工作的需要,设计了无人机巡检地面测控站及运输保障系统,实现无人机巡检工作全程监控和无人机的安全可靠运输;介绍了输电线路无人机巡检系统总体方案,包括系统结构和硬件组成,对地面测控站及运输保障系统在设计上的基本要求进行了阐述。在地面测控站及运输保障系统的具体设计上,对设备选型、空间设计、电磁兼容、安全性等方面进行了综合考虑,以满足输电线路无人机巡检的特殊要求,确保输电线路无人机巡检工作能够安全、可靠进行。     

特约专栏主编寄语

正无人机在电力巡线方面的应用提高了输电线路运检效率,但也存在续航能力不足、飞行质量参差不齐、人工判读巡检图片工作量大等问题。本项目从无人机无线充电技术、智能控制技术、提高巡视效率等方面开展研究,成果在陕西、湖北等地的多条线路上得到了应用,及时高效发现缺陷,避免停电事故,取得了良好应用效果。项目拥有独立自主知识产权,国际上首次综合应用无线充电技术、电磁传感成像技术、人工智能技术于无人机自动化巡线领域,推动了无线传能、电磁场测量与解析、图像识别等相关科技领域的进步。     

高压输电线路兴趣点巡视建模及仿真研究

采用无人机对高压输电线路进行巡检,存在操作现场危险性体育馆、可视性差等缺陷。为此,采用虚拟三维环境对高压输电线路上的兴趣点（绝缘子、金具、线路）进行建模分析,可以为巡检无人机提供优化理论数据,同时还对提高巡检作业安全具有重要意义。利用Google Earth提供的API接口,在编程环境Qt平台上对某高压输电线路进行虚拟实现,并针对用于输电线路巡检多旋翼无人机机载云台系统的姿态角进行建模分析,确定采用云台对超高压输电线路兴趣点进行检视时,云台姿态角与兴趣点之间相互关系,并在软件环境中进行仿真实验。实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

固定翼激光雷达网格化输电线路巡检方式应用

随着电网输电线路范围不断扩大,输电线路从高压发展到超高压、特高压等级,传统模式的人工巡检不能满足当前输电线路发展的需求.随着无人机技术的发展,当前输电线路大多采用无人机搭载相关辅助设备的巡检模式,鉴于已开发部分无人机存在续航时间短、需要多次飞行才能完成一次输电线路巡检任务的问题,采用成都纵横CW-30固定翼无人机搭载激光雷达系统,以某地区220 kV输电线路使用网格化巡视巡检为例,对所采集的数据进行处理,生成高精度的线路点云数据,结果表明,采用固定翼无人机搭载激光雷达系统网格化巡检输电线路具有续航时间长、精度高、效率高的特点.     

高压输电线路多无人机自主协同巡线设计与测试

针对目前巡检高压输电线路的固定翼无人机不能精细化巡查,而多旋翼无人机运动速度慢且需要人工遥控操作导致安全风险较大的问题,提出多架多旋翼无人机自主协同精细化巡线方案。探讨了利用两架部署在导线两侧的无人机通过机间通信协同巡检高压输电杆塔和导线的方法,并采用机器学习技术和多智能体一致性控制算法设计无人机自主飞行控制器。根据设计结果开发一站四机系统验证巡线方案,实验部署两机为一组,两组并行作业。结果表明该系统按预期完成高压输电线路的巡检作业,未发生误报缺陷,相比单个遥控操作的多旋翼无人机巡检方案,多机协同方案无需人工干预飞行,总巡线速度超过单机最高时速,双机协同对单个杆塔的平均巡检时间小于遥控单机巡检时间的一半。     

基于多旋翼无人机的输电通道自主巡检技术研究

传统输电线路通道电网巡检技术无法控制巡检安全距离,导致存在巡检精度低的问题,提出输电线路通道多旋翼无人机电网巡检技术研究方法。构建多旋翼无人机电网自主巡检飞行控制模型,寻找塔体的兴趣点,在确保不穿越塔体的情况下,实现安全检测,通过高速图像模块、成像传感模块、超声波局放传感模块,实现对无人机电网自主巡检飞行控制。为检测巡检技术的综合能力,设定对比实验,检测不同技术的环境适应能力、巡检精度和成像效果,实验结果表明,多旋翼无人机电网巡检技术的环境适应能力强、巡检精度更高,成像传感效果更好。     

基于随机几何的输电场景中无人机信道建模

为了准确描述输电环境中巡检无人机与地面基站之间无线信道,采用随机几何建模法,提出一种基于随机几何的三维信道模型。在该模型中考虑输电线路环境中塔杆,输电线的影响,采用水平圆柱体描述输电设备和周围环境的散射体分布情况,为了防止输电线路产生的电磁场影响无人机巡检作业安全,在模型中设置安全飞行区域,保证巡检安全。针对提出的信道模型,推导并分析了了空-时相关函数,多普勒功率谱密度,电平交叉率和平均衰落时间等信道统计特性。研究了散射体分布情况,无人机运动状态对信道统计特性的影响。仿真结果表明,无人机运动速度大小、飞行方向,散射体分布情况对信道影响显著。理论结果和仿真结果吻合良好,验证了所提模型的正确性和有效性,可以为输电线路场景下巡检无人机与地面基站之间的无线通信系统设计提供理论参考。     

面向架空输电线路的小型无人机巡检起降平台设计

随着架空输电线路规模逐渐增大,线路通道环境日渐复杂,基于无人机的输电线路巡检方法开始协同人工巡检共同用于输电线路运行维护。针对当前无人机巡检作业点通常处于复杂环境下,给无人机起降带来危险的状况,在分析了输电线路运行维护内容、无人机技术与人工巡视的差异性、无人机巡检作业的工作要求的基础上,根据东北地区输电线路实际情况,提出了适用于多地形的无人机起降平台设计方案,保障无人机的安全飞行,提高线路巡检效率。