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ESKF-MPC的四旋翼无人机轨迹跟踪控制

四旋翼无人机的轨迹跟踪控制容易受到风扰和测量噪声的影响,针对上述问题, 提出了一种基于扩展状态卡尔曼滤波 (extended state based Kalman filter, ESKF)的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。 首先, 采用牛顿-欧拉方法建 立风扰影响下的四旋翼无人机动力学模型; 然后, 位置控制采用基于误差模型的 MPC 方法, 利用 ESKF 估计风扰并对控制量 进行前馈补偿; 采用反馈线性化方法将姿态动力学模型线性化, 并设计基于 ESKF-MPC 的姿态控制器;最后, 仿真结果表明测 量噪声方差为 0. 000 1 时该方法的位置跟踪均方误差比自抗扰控制方法的误差小 0. 013 m, 当方差大于 0. 000 1 时自抗扰控制 方法使得系统不稳定,而本文的方法仍可以实现较好的位置跟踪。     

基于MCU的四旋翼无人机智能电源系统设计

本文介绍了一种基于MCU的四旋翼无人机智能电源管理系统设计和实现方案。本系统以STM32 MCU为控制核心,以TI公司的降压控制器LM5117和CSD18532KCSMOS为核心器件,由滤波模块、稳压模块、电压反馈模块、AD控制模块,显示模块组成。利用LM5117的DC-DC功能和反馈模块,系统不但实现了动力系统要求的恒压恒流功能,此外还具有过流保护功能以及负载识别能力;通过抑制电源纹波的产生,满足了控制系统的低噪声纹波电压的要求,另外系统进行了抗干扰设计。     

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。     

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。     

基于多旋翼无人机的500 kV架空输电线路巡视技术

随着电网建设的飞速发展和电网规模的不断扩大,人工巡视架空输电线路已经愈来愈不适应电网发展的要求,无人机巡视技术以其出色的巡检效率逐渐得到推广应用。通过介绍多旋翼无人机巡视技术在南京地区500 kV架空输电线路上的应用情况,分析了多旋翼无人机巡视技术的优点和局限性,并提出了改进建议。     

基于四旋翼无人机的输电线路巡检系统研究

针对输电线路短途巡检的应用需求,解决常规巡检手段低效、安全、技术门槛等问题,以四旋翼无人机为载体,搭载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。根据线路杆塔坐标信息,预设航迹点实现自主飞行巡检;以设备回传的杆塔实时影像为操作指导,利用手动飞行模式实现线路关键部件的影像采集。该系统提升了线路状态管理、应急指挥的便利性,为输电线路的安全评估、灾前排查、事故预警、灾后抢修,乃至状态检修和全寿命周期管理提供全方位的信息支持。     

多旋翼无人机检测输电线路绝缘子研究

绝缘子作为支持导线的绝缘体,可以保证横担、杆塔与母线等带电体有足够的绝缘性,其性能好坏对电网的安全运行起着至关重要的作用。在长期运行中,绝缘子性能会受到环境因素、电流作用、机械力作用的影响和破坏,因此需要在电力线路正常运行情况下对高空中的绝缘子性能进行检查。研究一种利用多旋翼无人机对绝缘子检测装置,主要利用多旋翼无人机这种安全稳定的高效手段,通过测量绝缘子两端电势与正常值相比较的方法实现对绝缘子状态的检测。利用该装置和方法,能够及时了解和掌握线路绝缘子的运行情况,判断是否存在安全隐患,为有效决策提供依据;还能够避免检测人员爬高进行近距离带电操作的危险性,同时提高检测效率。对输电线路安全性及无人机巡检可利用范围的延伸具有很大的实际意义。     

输电线路无人机巡检数据链路通信系统设计

针对无人机巡检受飞行高度和地理条件遮挡的影响,设计了1套带中继链路的通信系统,克服地形阻挡、多径效应、频率选择性衰落和外界强电磁干扰的影响,为此,介绍和分析了该中继链路通信系统的组成和各项功能模块。该通信链路系统特别采用了编码正交频分复用(coded orthogonal frequency division multiplexing,COFDM)调制解调技术、基于(field programmable gate array,FPGA)的高速数据处理技术、高线性功放技术及满足特定要求的数据链路控制协议技术,大大保障了无人机巡检实现采集数据和控制信息的有效可靠传输。     

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WebGIS的输电线路实时监测系统

对网络地理信息系统(webGIS)、可伸缩矢量图形(SVG)、Ajax(异步JavaScript和XML)3项关键技术进行探讨,将基于XML标准的SVG矢量数据技术、Ajax框架的异步对象调用技术与GIS技术进行无缝整合,确定纵向静态表与横向动态表相结合的存储策略,构建一个新型的WebGIS应用系统,实现地图漫游、图层控制、实时数据展示及越限报警等实时监测功能.以山西省长治地区输电线路实时监测系统模拟运行环境为例,对页面中SVG图形的各个显示阶段进行功能和性能测试,结果表明系统有很好的稳定性和实时性.     

无人飞行器巡检输电线路的杆塔和导线跟踪算法

研制了一种无人飞行器(UAV)巡线系统,利用可见光相机、红外热像仪、紫外成像仪对输电线路、杆塔、绝缘子等输电设备进行综合检测。提出了一种杆塔和导线跟踪算法,在已知UAV当前位置以及巡检线路中杆塔GPS信息的前提下,利用由GPS信息快速计算两点间距离的算法和地理坐标系转换,计算出相机对于杆塔和导线的理想拍摄角度,进一步对云台角度进行自动调节,实现巡线过程中对杆塔和导线的跟踪。同时,文中讨论了该算法对于GPS定位精度的要求,并通过试验证明了该算法的可行性。     

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。     

利用无人直升机巡检输电线路

随着电网的日益扩大,巡线的工作量也日益加大。无人直升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。简述一种基于无人直升机平台的输电线路巡检系统,包括无人直升机平台和检测系统,讨论一些关于使用此平台巡线的技术。主要的巡线方式包括可见光巡检和红外光巡检。巡检对象包括导线、引流线、绝缘子、防震锤、线夹、塔身、金具等。巡检内容包括设备破损、部件丢失、设备热缺陷等。     

基于电磁场计算的输电线路无人机巡检安全

随着电网规模的不断扩大,无人机作为一种安全稳定高效的设备已逐步被应用于对输电线路的巡检中。同时,如何提升巡检作业的可靠性,保障无人机及线路的安全,成为重要的研究课题。首先利用Ansoft Maxwell电磁场仿真软件计算输电线路周围电磁场强度;进而以某中型电力巡线无人机为例,分析其可承受电磁场强度的范围;并在此基础上提出无人机巡检安全飞行距离确定方法,给出安全距离计算公式。利用该公式计算出某中型电力巡线无人机对500 k V交流输电线路巡检的安全距离。输电线路无人机巡检安全飞行区域的确定能够提高无人机电力巡线作业的可靠性和安全性,对保证人身、电网和设备的安全具有重要意义。