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。     

无人机线路自主巡检的动态轨迹规划方法

为提高无人机巡检航迹精度,本文提出一种基于动态航迹优化规划的无人机输电线路自主巡检方法。首先,通过单目视觉测距确定无人机巡线安全距离;然后,基于全局静态航迹中的静、动态突发威胁,建立动态航迹规划模型,通过改进双向快速扩展随机树算法对航迹实现动态优化规划;最后,设计无人机自主巡检系统流程,完成自主巡检的全路程作业。实际应用表明,该系统可以提高无人机巡检精度、效率并降低巡检成本。     

自动航迹规划在无人机电力巡检中的应用

本文提出一种基于3D激光雷达建图、自动生成无人机巡检路径的自动巡检算法,并详细论述了无人机电力线路巡检过程中自动航迹规划算法的应用过程。     

无先验地图条件下电力管廊无人机自主巡检方法研究

针对无先验地图条件下电力管廊无人机自主巡检能力不足的问题,本文提出了一种不依赖先验地图的无人机巡检方法。首先,无人机搭载激光雷达,通过SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）算法进行实时场景构图,并基于RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法对构建的全局栅格地图进行边界搜索;其次,针对传统RRT算法难以判断环境地图完整性、保障巡检全面性的问题,提出了一种基于数字图像处理的边界检测方法。通过Canny算子对实时构建的地图进行边缘检测,并对地图进行完整性评估。最后,为验证本文提出方法的有效性,在江苏无锡处某220kV电力管廊的仿真模型中进行验证,分别采用RRT算法和本文改进算法进行自主巡检测试,结果表明本文提出的算法相比RRT算法可提升21.8%的巡检覆盖率。     

500 kV换流变压器无人机巡检路径规划

针对换流变压器上层存在巡视盲区的问题,拟采用无人机进行巡检,但换流变压器区域复杂的电磁环境可能使无人机受到干扰而失控,需规划安全的巡检路径。为此,该文根据某换流站实际布置和设备尺寸建立换流变压器广场区域三维模型,利用有限元法计算空间电磁场分布。基于无人机可承受的安全阈值,并结合盲区需要巡检的部位,规划路径如下：无人机由隔离墙外起飞,在靠近阀厅侧的小电场强度区域进入变压器巡检区域,下降至巡检高度后依次对大储油柜、高压套管、小储油柜、压力释放阀和在线滤油机进行巡检。路径上的最大电场强度为27kV/m,最大磁感应强度为60μT,均小于安全阈值。最后,根据规划路径进行实地飞行测试,可安全稳定地完成巡检作业。     

面向多目标联合电力巡检的车载无人机协同巡检路径规划方法

为了应对“碳达峰碳中和”新形势下日益严峻的输电线路电力巡检任务,以及针对现有对多目标联合电力巡检研究的不足和实际场景下无人机可悬停等待这一情形缺乏考虑等情况。在考虑电力杆塔和电力线路多目标联合电力巡检的基础上,提出了基于“图论”理论的车载无人机协同巡检路径规划方法。首先,考虑到电力巡检中无人机弧路由和巡检车节点路由相关特点,结合改进中国邮递员问题,设计了基于离散杆塔分割弧算法,以快速求得较优的协同巡检路径初步规划方案,并对比分析了不同场景下不同策略和自然灾害条件下对结果造成的影响。其次,考虑到初步规划方案并非全局最优解,设计了一种符合该研究的模拟退火算法,对初始规划方案进一步优化。最后通过算例验证了路径规划方法的有效性和实用性。     

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。     

基于电机状态反馈的电力巡检无人机故障诊断

无人机(UAV)故障时的安全飞行能力是制约其在电力巡检应用中快速发展的重要因素,而其故障主要发生在电机,因此对电机的故障诊断和故障下的容错控制是UAV安全性的重要组成部分。传统的基于观测器的故障诊断方法无法第一时间感知电机故障,只能通过UAV姿态的变化来判断故障发生。针对上述问题,提出了一种基于电机状态反馈的故障诊断方法,通过构建基于EtherCAT的UAV通信平台,使得电机的状态数据可以实时反馈。同时建立转速的状态残差模型对UAV的电机故障进行快速检测和精准估计。实验验证了所提方法的快速性和准确性。     

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。     

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。     

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。     

输电线路无人机自主巡检航迹优化研究

为提高巡检数据的可行性和精度,开展了输电线路无人机自主巡检航迹优化研究。在确定巡检航迹规划约束条件的基础上,建立巡检航迹的表达式及目标函数,生成最优巡检航迹路线,提出一种全新的航迹优化方法。按照优化方法的思路,将优化前后无人机巡检航迹应用到真实环境中进行对比,结果显示优化后的无人机巡检航迹能覆盖该区域中所有需检测的待检测点,可有效提高巡检数据精度,并进一步实现输电线路无人机智能巡检标准化作业。     

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。     

电力智能巡检机器人研究综述

电力智能巡检机器人搭载高清可见光相机,红外热成像仪、拾音设备等智能化检测装置以及智能分析算法软件,完成全天候数据快速采集、实时信息传输、智能分析预警到快速决策反馈的管控闭环,从而代替人工巡检实现电力设备状态的自动检测和智能分析,提高了电网和电力设备运行的可靠性。使用电力智能巡检机器人是电网智能化得以实现的重要手段,是智能电网未来发展的重要方向。文中针对目前国内外研究现状和不足,分别从电力智能巡检机器人的主要技术、前沿科技、功能定位及标准体系等方面展开讨论,对电力智能巡检机器人研究现状进行了综述性探讨,并在此基础上对未来的研究和发展方向提出了展望。该文章对电力智能巡检机器人研究具有指导作用和参考价值。     

无人机电力巡检系统中的测温分析方法

随着大数据、云计算、5G技术的发展成熟,电力供电系统除了对输配网系统有着明确的可靠性要求外,也对电力巡检系统提出了更高的自动化和智能化要求.利用无人机进行输电线路巡检具有安全性高、工作效率高和精准拍照、分析等优点,在电力巡检领域应用越来越广泛.文章提出了一种无人机电力巡检系统中的测温分析方法,对无人机拍摄回传的可见光图和原始红外图像进行分析,利用反射率和相机校准参数对温度信息进行校准.结果表明,该方法可以得到更加接近真实值的温度信息,提高无人机电力巡检中故障检测的准确率和效率.     

基于物联网的无人机智能巡线路径规划方法

为在输电线路环境不确定因素较多的情况下,确保智能巡线路径规划效果,提高障碍物勘测安全性及目标搜索准确率,提出基于物联网的无人机智能巡线路径规划方法。基于物联网平台特点,结合输电线路周围环境特征,利用视距测量方法测试安全距离;采用加权距离公式,计算地面对飞行点间距离差,锁定地面差值与飞行距离差值间的加权关系,保证无人机稳定飞行;通过拉格朗日插值法计算输电线路周围节点,对噪声数据进行粗差剔除,补偿差值向量;采用强化学习算法中启发式回报函数,计算样本障碍物间路径,划分最优航线行驶路径,规划无人机智能巡线路径。实验结果表明：所提方法的无人机与障碍物之间的距离差值均未小于200 m,目标搜索个数可达33,数据剔除率高达98%,其智能巡线路径规划和数据粗差剔除效果较好,能够有效提高障碍物勘测安全性和目标搜索准确率。     

四旋翼无人机在输电线路巡视中的应用

四旋翼无人机在输电线路中巡视作业,可有效代替人工巡视,具有机动灵活、安全稳定和快捷高效的特点,可以对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速、精确核查,可以在各种复杂地形及灾害情况下安全、高效地执行应急任务,大大提高输电线路巡视、维护质量和技术水平。     

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,...     

基于智能终端的电缆通道巡视系统的设计研究

基于智能终端的电缆通道巡视系统具有如下优势:实现电缆线路智能巡检,实时考察巡查到位率和巡视轨迹回放,保证电缆线路的巡视质量,为配电线路安全运行提高有力的依据。根据电缆通道隐患和设备缺陷分级预控的管理体系,实现电缆设备隐患缺陷分级预控、流程化综合管理。基于设备GPS坐标信息,移动导航模块可以快速导航定位电缆设备或缺陷点,从而使维修人员能以最快的速度赶到故障或缺陷所在地。综合上述原因,开发基于智能终端的电缆通道巡视系统是电力公司提高巡检效率和巡检质量的必然趋势,故本课题的研究具有较高的实际工程意义。     

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。