輸電線路無人機巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用研究

1、 輸電線路無人機巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用研究 摘要：近年來，電力是保障國民經(jīng)濟發(fā)展與人民生活正常進行的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。不但電力基礎(chǔ)設(shè)施明顯增加，規(guī)模顯著擴大，且輸電線路也變得更加錯綜復(fù)雜，這些都將增加輸電線路巡檢的難度。之前的人工巡檢方式，已經(jīng)明顯不能滿足我國電力事業(yè)發(fā)展的實際需要，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員必須積極探究現(xiàn)代無人機技術(shù)在我國輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用，以不斷提高電網(wǎng)巡檢的效率與質(zhì)量。關(guān)鍵詞：輸電線路；無人機巡檢；路徑規(guī)劃應(yīng)用研究引言科學(xué)技術(shù)的不斷進步，擴大了電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模，同時也提高了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化程度，這就需要電力企業(yè)工作人員

2、定期對電網(wǎng)進行巡檢和維護，才能保證線路安全穩(wěn)定運行。然而，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化給工作人員巡檢工作帶來了一定難度，傳統(tǒng)的人工巡檢方法需要投入大量的人力資源，勞動強度大，但工作效率較低。目前，電力行業(yè)會選擇利用無人機技術(shù)對輸電線路進行安全檢查，然而，無人機在控制過程中會發(fā)生失控、撞擊、被劫持等事故，加上輸電線路的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，這就需要工作人員對無人機巡檢安全技術(shù)進行不斷的研究與創(chuàng)新，才能滿足當下復(fù)雜化的線路結(jié)構(gòu)巡檢要求。1無人機技術(shù)的原理與功能目前，輸電線路巡檢中最常應(yīng)用的無人機一般是uh無人機(又稱“遙控直升無人機”)與m4無人機(又稱“四旋翼無人機”)。其uh無人機主要由地表攝影與操控系統(tǒng)、影像

3、收集與傳送設(shè)備、遙控直升本體等多部分組成。它的主要功能是利用人工遙控，精確地飛行到相應(yīng)的輸電線路周邊，在確保機身安全的前提下，懸停在電力線路附近，收集相應(yīng)輸電線路的視頻圖像，然后利用現(xiàn)代無線圖像傳送設(shè)施，精確傳輸?shù)诫娋W(wǎng)后臺，方便工作人員查看輸電線路狀況。而m4無人機則通常由m4無人機身和m4地面站兩部分構(gòu)成。它不但懸停性能、起降能力突出，而且能夠攜帶先進的高分辨率微型攝影儀、無線圖像傳送器等，可以進行輸電線路高清圖像采集，遠程目標傳送。在具體的巡檢工作中，m4無人機在地面站的對應(yīng)引導(dǎo)作用下，先是沿著目標電網(wǎng)飛行，當飛行至安全距離，到達輸電設(shè)備周邊后，就會主動懸停合適的空間位置，選擇科學(xué)合理的角

4、度采集相關(guān)圖像，而后精準傳送到地面站。當需要調(diào)整被檢測的電力設(shè)備與圖像攝影儀時，工作人員則只需適時控制m4無人機的減振云臺。2概述從設(shè)計的角度來看，無人機體積小，可移動。在應(yīng)用于輸電線路檢查后，可以有效地提高輸電線路檢查的整體質(zhì)量和管理水平，使經(jīng)濟和社會效益最大化。它也可用于尋找輸電線路上的故障點，并由無人駕駛飛機探測輸電線路的運行狀態(tài)。這可以有效地防止故障，并準確和及時地定位故障所在的位置。隨著社會經(jīng)濟的不斷的發(fā)展，越來越多的高壓電線電路變得越來越困難，如在絕緣子閃絡(luò)、雷擊、萃取和磨損等遠距離傳輸，傳輸、塔樓，由于自然條件甚至山區(qū)溪流斷裂時往往會出現(xiàn)人工問題，爬桿等傳統(tǒng)方法導(dǎo)致人員受傷，輸電

5、線路運行狀態(tài)，自然條件，勞動強度低效，人身安全保障不高、成本高的問題，很難保證質(zhì)量，在電網(wǎng)上視察，并滿足安全方面的工作。3輸電線路無人機巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用3.1超聲波測距工作人員利用超聲波發(fā)射器向某一個方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時要開啟計數(shù)器，超聲波在傳播過程中如果遇到障礙物，便會立即反射回來，當反射回的超聲波與超聲波接收器接觸以后，便會立刻停止計數(shù)器的計時功能，然后就需要對超聲波發(fā)射脈沖和接收脈沖之間存在的時間差進行測量，在測量結(jié)果的基礎(chǔ)上結(jié)合超聲波在空氣中的傳播速率，以此來計算到障礙物之間的相對距離4。此外，超聲波測距技術(shù)具有成本低、操作方便等優(yōu)點，但是，超聲波的傳播容易受到信號的干擾，或者

6、在碰到障礙物時缺乏足夠的反射能力，就會降低避障系統(tǒng)所測量到的有效距離。一般而言，超聲波傳感器的探測距離最大高達十幾米，而最小只能探測幾米，目前，在無人機巡檢工作中使用到的超聲波避障系統(tǒng)所能夠測量的相對距離都較短。3.2激光雷達測距對于激光雷達測距技術(shù)而言，其主要采用的是tof測距原理，該技術(shù)的工作原理與超聲波測距原理存在一定的相似性，但是，激光雷達測距技術(shù)主要是通過光的時間差和相位差來判斷無人機周圍是否存在障礙物，如果存在障礙物，則根據(jù)光傳播的速率、傳播時間以及返回的時間來計算無人機到障礙物的距離。如果無人機處于懸停狀態(tài)，那么嵌入無人機內(nèi)的tof系統(tǒng)最快會以每秒五圈的速度旋轉(zhuǎn)，最小也會以每秒兩

7、圈的速度旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，tof系統(tǒng)就能對無人機有效半徑內(nèi)進行360的全方位快速掃描，如果在某一位置檢測到障礙物，就會向無人機的飛控系統(tǒng)發(fā)出指令，這樣就能調(diào)整飛行的位置。此外，對于無人機的飛行過程而言，如果tof系統(tǒng)停止旋轉(zhuǎn)，那么就會在無人機前進的方向上發(fā)射一道光脈沖，結(jié)合光脈沖的傳播情況固定無人機的前進方向。一般而言，如果將tof避障系統(tǒng)用于室外，那么能夠測量的有效距離最多會增加10m，最少會增加8m，然而，tof避障系統(tǒng)開發(fā)需要投入的成本較多，同時，在使用過程中容易受到太陽光的干擾。因此，需要在無人機中植入專業(yè)的太陽光干擾處理芯片并準確把握測量的時間，才能得到準確的測量結(jié)果。3.3毫米波

8、雷達測距一般而言，工作人員在使用毫米波雷達進行測距時，該裝置會發(fā)射出一個錐狀的波束，但作用距離較短，一般不會超過250m，同時，毫米波雷達裝置產(chǎn)生的回波和發(fā)射波之間存在的時間間隔較短，無法適用于簡單的發(fā)射脈沖裝置。目前，市場上采用的毫米波雷達測距主要采用fmcw信號體制，根據(jù)回波頻率和發(fā)射頻率之間存在的變化規(guī)律和時間差來計算目標與障礙物之間的距離，同時，毫米波雷達存在帶寬、體積小、重量輕、掃描速率高等優(yōu)點，能夠?qū)π∧繕诉M行探測、存在全天候作戰(zhàn)能力、抗雜波能力較強的特點，因此在無人機安全巡檢工作中得到了廣泛的應(yīng)用。3.4巡檢機器人系統(tǒng)設(shè)計作為本研究的一部分，設(shè)計了一種橋式結(jié)構(gòu)，用于克服輸電線路的

9、障礙。深入比較研究后，保證更高的可靠性，因為在高壓傳輸線位于下方的面積，從而無法穿過頭部與塔的一個飛躍搖擺手臂，機器人必須配備安全帶。為了提高穩(wěn)定性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的齒輪之間的協(xié)作機器人，不僅可以適應(yīng)現(xiàn)有電網(wǎng)的鋼制輪結(jié)構(gòu)，重量也相對加強機器人電池組和解決問題的能力。在某種程度上而言，電池的壽命也會相應(yīng)的得到提高。此外，結(jié)構(gòu)成本低，安裝和維護方便。由于本文的研究對象是未來的多傳感器機器人，所以它在不同距離的導(dǎo)線上進行合作。首先要考慮的不僅是機器人自身姿態(tài)角的實時計算，還要考慮基于機器人gps位置信息的自主運動規(guī)劃。主控制平臺配有專用的機器人控制軟件。對于需要人工干預(yù)的復(fù)雜任務(wù)，操作者可以通過自動檢測或使用人機界面實時手動控制來設(shè)置和切換機器人。或更新參觀路線計劃，并指派機器人執(zhí)行新的參觀任務(wù)。機器人檢測模塊，控制身體的一部分，探測器可單獨使用傳輸，在線放電電阻和中空，機身本體攝像頭和超聲波檢查，輸電線路絕緣子的硬件方面，實時觀測條件和高性能數(shù)字控制和交互模塊的土壤。結(jié)語監(jiān)測和評估輸電線路的狀態(tài)是智能網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分?；ヂ?lián)網(wǎng)對象技術(shù)的引入有助于提高輸電線路的監(jiān)控、診斷、操作和管理水平，促進智能電網(wǎng)的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)及其特點，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，分析了無人機巡