基于電網(wǎng)行業(yè)巡檢無人機智能地面監(jiān)控系統(tǒng)研究

國網(wǎng)湖北省電力有限公司孝感供電公司 湖北 孝感 432000

引言

由于我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)運行的安全性和可靠性都在受到各種外部因素的影響和挑戰(zhàn)。常規(guī)的人工巡檢工作作業(yè)效率不高，并且負(fù)荷也比較高，容易耗費比較多的成本，對于巡檢人員的安全性也會產(chǎn)生不利影響，因此需要采用先進(jìn)的技術(shù)來對其進(jìn)行改善和優(yōu)化，做好相關(guān)的設(shè)計研究，從而實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化發(fā)展，進(jìn)一步的促進(jìn)系統(tǒng)工作效率的有效提升。

一、電力巡檢無人機智能地面監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

(一)研究現(xiàn)狀。我國目前電網(wǎng)行業(yè)中的巡檢無人機智能地面監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)研究已經(jīng)越來越多，主要是將無人機地面站位主要的基礎(chǔ)來實現(xiàn)對輸電線路的智能化巡和監(jiān)控。這項技術(shù)已經(jīng)在我國的很多領(lǐng)域當(dāng)中都有廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)從根本上實現(xiàn)了工作效率的提升。對無人機的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行提升是各個行業(yè)都需要關(guān)注到問題，我國在經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展會后，已經(jīng)研制出了以狀態(tài)檢測與數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)核心的無人機地面站系統(tǒng)，能夠幫助無人機進(jìn)行有效的監(jiān)測。

(二)關(guān)鍵技術(shù)。對于當(dāng)前階段的電網(wǎng)行業(yè)中的無人機智能地面監(jiān)控系統(tǒng)來，它的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用是比較廣泛的，是對系統(tǒng)智能化水平進(jìn)行有效保證的重要內(nèi)容。具體來說，關(guān)鍵技術(shù)所包含的內(nèi)容主要有以下幾個方面的內(nèi)容：一是分析功能需求，并且與當(dāng)前的實際需要求和情況來對整體的系統(tǒng)性方案進(jìn)行設(shè)計，并且對各個部分系統(tǒng)的功能的進(jìn)行明確；二是對規(guī)劃任務(wù)要進(jìn)行合理的計算，尤其是要針對實際的任務(wù)需求來對有效的跟蹤控制算法進(jìn)行利用；三是建立起完整化的巡檢環(huán)境模型，進(jìn)而為后續(xù)的任務(wù)規(guī)劃奠定好相關(guān)的基礎(chǔ)。

二、智能化地面監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

(一)硬件設(shè)計

1.地面站系統(tǒng)操作臺分析。對于智能化地面監(jiān)控系統(tǒng)來說，它的主要操作平臺會包括著PC機與箱體，在開展具體的工作運行時，經(jīng)常會受到各種外部因素的影響，因此對于整體的操控平臺來說，它必須要具備幾個方面的重要性能。首先是平臺需要就具備良好的耐碰撞性能，避免在運輸和安裝的過程中受到碰撞和摔落的影響；其次，需要具有良好的的耐溫能力，因為容易受到電力線路自身性質(zhì)的影響，并且經(jīng)常需要在不同的環(huán)境中進(jìn)行工作，比較容易導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備老化影響，進(jìn)而降低使用壽命；最后，要具有良好的防水功能，避免相關(guān)的設(shè)備受到雨水和灰塵等的侵害，做好防水可以讓其在野外環(huán)境中更好的運行。

2.觀測臺與視頻接收站分析。對于無人機來說，在進(jìn)行運行的過程中需要對相關(guān)輸電線路的巡檢工作進(jìn)行關(guān)注，這就要求相關(guān)的無人機來對畫面進(jìn)行有效的拍攝，并且還要對畫面的時效性進(jìn)行有效的保證，通過利用這樣的方式來實現(xiàn)對線路的有效檢測。總體來說，對于觀測臺和視頻接收站進(jìn)行分析是非常重要的內(nèi)容，要對相關(guān)畫面?zhèn)鬏敽捅O(jiān)測的高效性進(jìn)行保證，并且要將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送到視頻接收站，進(jìn)而更好的滿足當(dāng)前的工作需求。

3.無線數(shù)據(jù)傳輸電臺分析。對無線數(shù)據(jù)傳輸電臺來說，它主要是指地面站與無人機的數(shù)據(jù)傳輸交流媒介，主要是對該媒介進(jìn)行有效的利用來實現(xiàn)對相關(guān)指令的遙控和數(shù)據(jù)的交流和傳輸，進(jìn)而更好的提升數(shù)據(jù)的通信效率。

(二)軟件設(shè)計

1.功能模塊。所謂的無線通信模塊指的就是巡檢無人機飛行器與地面操控模塊的數(shù)據(jù)交互模塊。在對無人機飛行器進(jìn)行控制的時候，主要是對無線數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行利用，通過接收控制指令的方式來實現(xiàn)操縱。系統(tǒng)啟動之后一般是先對無人機無人機飛行器與地面操控進(jìn)行關(guān)注，然后對模塊之間的無線數(shù)據(jù)通信正常情況進(jìn)行關(guān)注，如果保持在正常通信的狀態(tài)，就會在等待地面操控模塊控制指的過程中向操縱模塊來發(fā)出應(yīng)答的信息，在完成應(yīng)答信息的確認(rèn)之后會繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸活動。對于無人機系統(tǒng)來說，在開展電力巡檢作業(yè)的過程中，首先是指定好巡檢的目標(biāo)，在輸入無人機飛行器需要巡檢的作業(yè)路徑和任務(wù)返回路徑之后，在數(shù)據(jù)通信的過程中就會將信息傳輸?shù)綗o人機當(dāng)中，無人機飛行器會根據(jù)情況做好實時路徑的調(diào)整，并且會對實時位置進(jìn)行回傳。當(dāng)無人機到達(dá)電力巡檢的熱點區(qū)域的時候，一般會將電力巡檢任務(wù)類別和實時的位置信息作為主要的依據(jù)來實現(xiàn)對目標(biāo)的有效鎖定，然后通過對巡檢目標(biāo)的影像信息進(jìn)行采集，利用無線通信模塊來將其回傳到地面操控系統(tǒng)當(dāng)中，實施后續(xù)的故障檢修的操作。完成巡檢任務(wù)之后，無人機會按照預(yù)定的返回路徑回到指定的位置當(dāng)中。

2.通信協(xié)議。對于電力巡檢無人機飛行器與地面操控系統(tǒng)之間的無線傳輸來說，它主要是采用了全雙工的通信模式，這種模式能夠同時接收無人機飛行器遙測數(shù)據(jù)和控制指令，在很大程度上對數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性進(jìn)行了有效的提升，并且也與巡檢任務(wù)的執(zhí)行安全性有著重要的關(guān)系。

3.監(jiān)視操作窗口。將上述各個模塊的工作流程和通信協(xié)議作為基礎(chǔ)來進(jìn)行軟件開發(fā)，并且做到與無人機巡檢任務(wù)控制算法相結(jié)合，進(jìn)而實現(xiàn)對無人機監(jiān)控界面窗口的設(shè)計。

結(jié)語

綜上所述，在對電力巡檢無人機智能地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和研究的過程中，需要將當(dāng)今時代的發(fā)展潮流作為主要的基礎(chǔ)，對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行明確，并且做好相關(guān)技術(shù)的研究和應(yīng)用，進(jìn)一步的完善巡檢無人機的完全智能監(jiān)控。雖然目前的研究中還存在一定的不足，但是只要不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，就一定能對巡檢無人機的智能水平進(jìn)行更好的提升。