無人機(jī)近電警示燈的研究

周純智 劉宗雨 郭峰

摘 要： 隨泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)初步建成，無人機(jī)巡檢已經(jīng)成為輸電巡視的必然趨勢。現(xiàn)有的無人機(jī)雖然也有避障功能，但對于類似于導(dǎo)線面積較小物體敏感度不高，且無法提示與導(dǎo)線安全距離，因此影響無人機(jī)巡檢安全的最主要因素就是無人機(jī)與帶電導(dǎo)線之間的安全距離，本文通過研究輸電無人機(jī)巡檢和近電警示解決此類問題。

關(guān)鍵詞： 輸電線路;近電;安全距離;無人機(jī)巡檢

【Abstract】With the preliminary construction of ubiquitous Internet of things technology，UAV inspection has become the inevitable trend of power transmission inspection.Although the existing UAV has obstacle avoidance function，it is not sensitive to objects with small wire area，and can not prompt the safe distance from the wire.Therefore，the most important factor affecting the inspection safety of UAV is the safe distance between UAV and live wire.In this paper，through the research of near electric induction and UAV inspection safety distance，the UAV electrostatic warning lamp is developed to solve the problem This problem can improve the inspection efficiency.

【Key words】Transmission line; near current; safe distance; UAV inspection.

【中圖分類號】TP391 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.128

1 引言

雖然高壓輸電線路導(dǎo)線作為避障目標(biāo)物不容易識別，但眾所周知，因電磁感應(yīng)高壓線附近存在磁場，因此可以利用電磁感應(yīng)從而判別無人機(jī)與導(dǎo)線的距離，研制無人機(jī)靜電警示燈，解決此問題，提升巡檢效率。

2 分析

2.1 高壓線路電磁場分析

高壓輸電線路會在鄰近空間產(chǎn)生高壓電場，同時，交流電流又會在環(huán)繞其周圍的空間產(chǎn)生很強(qiáng)的未被平衡的交變磁場。因此，處在超高壓輸電緯路下方的線路或長形導(dǎo)體會產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象。由于電容耦合，帶電導(dǎo)體在該物體上會感應(yīng)出電壓（對地），追使導(dǎo)體處于一個懇浮電位，該電壓稱為感應(yīng)電壓。感應(yīng)電包括電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。如果產(chǎn)生感應(yīng)電的輸電線路不接地，則只有感應(yīng)電壓存在;一旦線路接地，將產(chǎn)生入地的感應(yīng)電流。

2.2 現(xiàn)有工具分析

在電力系統(tǒng)內(nèi)工作時，為保障安全距離，根據(jù)高壓輸電線路電磁感應(yīng)遠(yuǎn)離，使用多種近電報警器。

近電警示器將接收的監(jiān)測信號進(jìn)行前端分析處理，取出50HZ工頻信號，經(jīng)過數(shù)字濾波排除干擾信號分析其信號強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)值時，發(fā)出無線報警信號給接收端，接收端在接收到該信號后報警，提示用戶設(shè)備已接近強(qiáng)電，請注意安全。

預(yù)警系統(tǒng)只對220V以上工頻50-60HZ的電壓預(yù)警，電路通過數(shù)字濾波抗干擾，穩(wěn)定可靠，特別注意：近電感應(yīng)報警器不對直流、高頻、靜電預(yù)警，由于架空單線周圍電場穩(wěn)定檢測靈敏度高，檢測的電壓可根據(jù)需要在生產(chǎn)設(shè)備時在定限度內(nèi)加以調(diào)節(jié)。

2.3 工具改進(jìn)分析

2.3.1 使用環(huán)境分析

近電警示器使用溫度為-30℃-+50℃，經(jīng)資料查閱無人機(jī)適合飛行的環(huán)境溫度為-20℃-+50℃要求相同。因此溫度符合技術(shù)條件。

2.3.2 電流分析

近電警示器的平均報警電流為0.3-1.5mA，警戒電流小于1Μa，這兩項(xiàng)技術(shù)條件與無人機(jī)的巡檢預(yù)警的條件均相符。

2.3.3 報警距離分析

近電警示器報警距離如下：

經(jīng)輸電專業(yè)無人機(jī)巡檢經(jīng)驗(yàn)分析，使用大疆精靈4系列無人機(jī)進(jìn)行巡檢拍攝，3米以內(nèi)即可以將細(xì)節(jié)觀察清楚，因此35kV檔即可滿足無人機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.4 起重分析

近電警示器電壓為4.5V，使用三只AG13號氧化銀電池即可滿足，AG13號氧化銀電池的總質(zhì)量為60.00g，近電指示器質(zhì)量為200g，再附加50g的固定裝置，完全滿足無人機(jī)的承重質(zhì)量。

3 技術(shù)方案

本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有處理方式存在問題所采取的技術(shù)方案是：

根據(jù)無人機(jī)的承重和鏡頭的尺寸對現(xiàn)有的近電警示器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出閉鎖螺栓、閉鎖環(huán)、支柱、指示燈、內(nèi)置感應(yīng)器 、內(nèi)置軟膠護(hù)套、閉鎖螺母、閉鎖扣、閉鎖螺母、閉鎖螺桿，在無人機(jī)進(jìn)行非自主巡檢前將此裝置固定在無人機(jī)鏡頭上，打開開關(guān)，當(dāng)無人機(jī)距離導(dǎo)線過近時，裝置會發(fā)出紅燈警示，并能夠在操作人員手中的遙控器顯示器中顯示，為操控人員提供距離提示，避免發(fā)生無人機(jī)撞線的風(fēng)險。

4 結(jié)束語

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，攜帶方便，操作快捷，能夠輔助無人機(jī)操作人員的進(jìn)行無人機(jī)巡檢，解決無人機(jī)巡檢過程中無法識別近電安全距離的難題，大大提高了巡檢安全性。