基于GIS的电网故障信息红外热影像采集系统

红外测温技术是检测电网设备状态的一种先进方法,应用红外测温技术能有效预判电网设备外部连接点的发热隐患,从而及早发现设备外部过热、内部绝缘等故障。以红外测温技术和基础GIS空间导航算法为基础,通过与原始蚁群算法对比、分析,提出了线路加权路径规划的改进算法,红外图像的采集降噪处理和结合WCDMA网络的传输方式,结合农村电网特点设计成可视化后台管理系统。该系统可对野外电力设备进行红外图像采集并进行简单降噪处理,通过3G网络发送回后台服务端显示,供人工辅助加以预判电网故障,同时通过改进的导航算法,科学规划抢修巡检路径,提高了电网运行的可靠性。     

模糊神经网络应用于巡检机器人路径规划及绝缘子视觉图像处理

目前变电站巡检机器人广泛应用于变电站巡检过程中,主要巡检高压电力设备绝缘子、均压环等外部配件。在巡检过程中,机器人配备红外成像仪、紫外成像仪存储高压电力设备光子分布图、温度分布图,建立设备红外与紫外图像数据库。一方面,机器人在巡检过程中应有效规避变电站较高电场强度区域,在巡检过程中应以最短距离遍历变电站典型高压电力设备,且机器人机械臂可有效进行图像多角度采集。另一方面,在图像采集过程中应实现机器人对设备绝缘子、均压环图像区域分割、聚焦和光子采集操作,且应用深度学习方法实现采集图片与原始图像库的自动匹配比较,判别高压电力设备运行状态进而发现潜伏性绝缘故障。其中最短低场强路径与遍历设备路线应用免疫蚁群算法自动实现,且图像数据库深度学习与自动匹配模块应用模糊神经网络实现。联合免疫蚁群算法与模糊神经网络应用于变电站巡检机器人路径规划及视觉图像后处理,对于变电站高压电力设备智能巡检具有一定理论和工程指导价值。     

变电站二次设备巡检的Mecanum轮式机器人精确定位与作业辨识

通过巡检机器人进行变电站二次设备的监测是提升电力设备自动化、智能化管理的重要方式,有利于保障电力工程设备的安全运行。本研究开发了一种用于变电站二次设备自动化巡检的Mecanum轮式机器人,具备自主导航定位与作业辨识的能力,可极大提升设备巡检效率及保护压板状态识别准确性。通过Mecanum轮的驱动方式实现巡检机器人在狭窄作业环境下的灵活运动与姿态调整,多轨道升降平台实现对350-1800 mm高度范围内的二次设备及压板的图像采集与状态辨识。机器人采用基于激光雷达的SLAM导航方法进行自主定位导航,并结合基于视觉的路径提取与跟踪算法进行姿态位置修正,实现在待测点位置的精确定位。同时,提出了基于颜色辨识的图像排列与状态辨识方法,针对二次设备保护压板连通状态进行识别和判断。实验结果表明,研制的变电站二次设备巡检机器人可以实现自主导航与位置精确定位,在路径跟踪过程中最大偏角和偏距分别为±3°和±8 mm。结合机器视觉与颜色辨识的压板辨识方法可以准确识别压板状态,识别准确率大于95.80%,有助于提升机器人自动化的电力巡检作业水平。     

配网线路无人机自主巡检的路径规划

无人机技术、大数据分析技术、云端信息融合技术及运维管控技术等新型信息技术进行深入融合，能有效促进无人机在配网电力系统巡检过载中向智能化、自动化及网络化等方向发展，但这也给无人机的自主巡检技术带来了相应的挑战。为解决配网线路中杆塔结构复杂、导航线路混乱导致无人机巡检作业无法实现的问题，结合配网线路对无人机自主技术及其路径规划进行研究，提出了一种配网线路无人机智能巡检平台设计方案。接着，通过利用关键坐标点的路径规划算法，实现对配网线路无人机自主巡检的路径规划，并在无人机上搭载红外热像仪与高清摄像头，以此来提高无人机自主巡检的感知能力，从而保障无人机在自主巡检时的精确性。仿真结果证明，该路径规划算法的应用提高了无人机自主巡检精度，提升了配网线路自主巡检的效率。     

输电线路无人机巡检路径规划应用研究

以固定翼无人机为研究对象,运用遗传算法(GA)对巡检路径进行规划研究,并基于此构建巡检线路系统,在某段户外输电线路进行应用研究.结果表明,采用GA算法优化的无人机巡检线路可以满足巡检优化要求,大幅度提高巡检效率。     

电力巡检机器人路径规划方法综述

随着电力系统规模和复杂性的不断增加,传统的人工巡检方式已很难满足当下电力巡检要求。巡检机器人因具有安全性、可靠性和智能性已被逐步应用到电力巡检中。机器人在运行过程中通过提前预测、自主决策或智能导航的方式完成全局遍历与避障。电力巡检的核心任务是规划出一条安全且最优的运行轨迹。系统地分析和梳理了巡检机器人巡检过程中的各类方法;阐述了在变电站和输电线路等不同场景中算法的应用;综述了各类路径规划算法的研究现状和改进方法。在此基础上,对未来电力巡检机器人路径规划的研究和发展方向做出了展望。     

基于RFID智能巡检技术的推广应用研究

为了不断适应电网发展和三集五大管理变革,将变电运维人员尽快从烦琐、枯燥的日常设备巡视工作中解脱出来,进行其他带电测试运维工作,各地普遍开展了基于RFID智能巡检系统的应用。500 k V霸州站是冀北公司首次依据国网验收大纲,对机器人智能巡检系统进行了现场验收的项目。该系统以智能巡检机器人终端为核心,整合机器人技术、电力设备非接触检测技术、多传感器融合技术、模式识别技术、导航定位技术以及互联网技术等,能够实现全天候、全方位、全自主智能巡检和监控功能。基于磁轨道和无线射频识别(RFID)标签布置的厂区道路,可以实现智能巡检机器人的最优巡检路径选择和双向行走任务。文章既有高新技术在现场的应用研究,同时对存在的问题进行了分析,以利于后期进一步改进提升。     

变电站电力设备红外智能巡检、诊断与高效预警系统的应用研究

针对现阶段变电站手持式红外监测的弊端以及电力系统智能化发展的需求,研究并开发了变电站电力设备红外智能巡检、诊断与高效预警系统。设计了红外智能巡检系统的整体软硬件结构,构建了电力设备温度测量传感器模型,研制出了适合变电站电力设备的红外智能巡检终端。基于智能系统网络通讯技术的研究,提出了电力设备红外智能巡检与多系统多平台横向集成架构,结合智能巡检策略与电力设备温度检测频率,实现了信息系统的集成应用开发。     

变电站巡检机器人单目视觉导航研究

正针对无人值守变电站巡检机器人导航定位的问题,介绍了一种基于引导线的单目视觉导航方案。方案中提出一种基于先验模板的四边检测路径导航算法,通过对采集到的图像的边界信息进行分析处理,控制机器人的运动方向。并设计了一种用QR码承载主要待检设备信息的编码方法,变电站新增监控区域时只需更换QR码,巧妙地避开了整个巡检策略变更的繁杂。视觉导航方案是在Windows操作系统下用LabVIEW虚拟仪器软件平台提供的IMAQ Vision模块和MATLAB联合编程实现的,仿真结果显示导航效果理想,简洁可靠,提高了路径识别速度,增强了方案的可移植性和灵活性,具有现实意义。     

基于改进遗传算法的变电站巡检机器人路径规划

变电站巡检机器人的路径规划是一个复杂的组合优化问题。与经典的TSP问题不同,变电站巡检线路中各坐标之间并不具备完全的连通性,传统的优化方法难以解决此类问题。为此,文中提出一种改进遗传算法用于巡检路径规划,采用拓扑图对机器人工作环境进行建模,然后采用特殊的交叉算子、自适应变异算子和淘汰算子,对每一代被淘汰的个体进行逆转变异并将产生的新个体重新加入种群,随迭代次数调整变异概率,从而对连续的规划空间直接进行寻优。仿真结果表明,该算法在巡检机器人路径规划中与模拟退火算法、传统遗传算法和基于个体相似度改进的自适应遗传算法(ISAGA)相比,得到的路径平均长度分别缩短了4.9%、8.3%和3.1%,并且具有更好的收敛性和稳定性,在实际的巡检任务中能够起到更好的效果。     

面向巡检机器人多源融合鲁棒定位与高逼真仿真方法

针对电网中测试巡检机器人导航定位算法存在的系统安全问题以及潜在风险,提出面向巡检机器人的多源融合鲁棒定位与高逼真仿真方法。首先,基于虚幻引擎搭建适用于导航定位算法测试的智能电网仿真平台;然后,设计基于一致性检验原理的鲁棒多源融合导航算法;最后,通过仿真实验证明智能电网仿真平台和鲁棒多源导航算法的有效性,为后续研究奠定了基础。     

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。     

基于GIS的巡检现场手机定位导航系统

地理信息技术已广泛应用于各领域,与人们日常工作和生产紧密相关。手机定位导航系统可以减少巡视的工作量,有效提高巡检效率,同时可为设备缺陷管理提供可靠信息,从而提高设备的可用率,杜绝设备事故,保证电力生产的安全运行。文章研究了移动GIS、无线网络、移动定位及数据安全加密等关键技术,设计了基于GIS的手机定位导航系统。并以天津市电力公司白庙变电站为例,结合手机定位功能,成功实现了手机GIS导航功能。该系统由手机终端、手机GIS导航数据服务器及相关安全隔离装置组成,不需为员工购买专业的手持终端,可直接利用手机进行应用,具有良好的应用前景。     

5G信号约束下多无人机协同电力巡检路径规划技术

在多无人机协同电力巡检任务中，现有的路径规划方法普遍忽略了信号质量的影响，致使其难以在大范围的电力巡检任务中得到有效应用。因此，针对由于通信受限所引起的检测效果下降问题，提出了5G信号约束下的多无人机协同电力巡检路径规划方法。首先，基于5G信号传输特性，建立了面向电力巡检大尺度空间的传播损耗模型；继而，基于遗传算法架构，提出了综合5G信号质量、飞行里程、巡检目标共同约束的多无人机路径规划方法；最后，对基于5G信号的多无人机协同电力巡检路径规划方法进行了仿真验证。结果表明，相较于传统方法，约束后信号质量较差路径的飞行长度减少了452%，并且无人机会在距离相差较小的情况下优先巡检信号较强的杆塔，进而提升巡检任务的检测效果，从而可以保证在大范围环境下的使用。     

母线综合阻抗计算时的网络拓扑分析算法

考虑到系统内元件运行方式变化的影响,母线综合阻抗计算往往需要对该母线上连接的线路进行轮断.对于辐射线路上的终端母线,必须首先通过拓扑分析确定其对应的系统侧轮断母线.基于系统等值网络参数描述的电气物理路径分析,提出了母线综合阻抗计算时的网络拓扑分析算法.算法结合了物理网络拓扑和几何网络拓扑,通过电气物理路径判断,剔除了无效的几何路径搜索方向,保证搜索方向始终指向系统侧,从而有效避免了辐射分岔支路的深度搜索以及回溯的复杂性.研究和算例证明该算法能准确、快速地判断终端母线并搜索其对应的系统侧轮断母线.     

Reliable Pretrip Multipath Planning and Dynamic Adaptation for a Centralized Road Navigation System

In this paper, an integrated approach combining offline precomputation of optimal candidate paths with online path retrieval and dynamic adaptation is proposed for a dynamic navigation system in a centralized system architecture. Based on a static traffic data file, a partially disjoint candidate path set is constructed prior to the trip using a heuristic link weight increment method. This method satisfies reasonable path constraints that meet the drivers' preferences, as well as alternative path constraints, that limit the joint failure probability for candidate paths. The characteristics of the proposed algorithm are the following: 1) The response time for online navigation demand is nearly linear with network size and less dependent on system load; 2) the veracity of the pretrip route plan based on the static data file is improved by taking travel time reliability into account; and 3) system optimization can be approximated without sacrificing driver preferences. The algorithm is tested on randomly generated road networks, and the numerical results show the efficiency of the approach     

输电线路巡检导航系统的开发与应用

输电线路巡检导航系统是利用GPS与路网识别技术开发的具有全程语音引导、自动到位提醒、现场指挥功能的新一代智能巡检设备。该设备实现了输电线路巡视路径智能导航、巡视轨迹查询、巡视到位监控和标准化巡视指导作用,并可随时查看详细线路属性数据。