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基于5G无人机在电力输电线路自动巡线的实现与研究

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发表于 2020-10-19 16:22:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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1 5G无人机自动巡线技术概述及背景

5G无人机自动巡线技术是电力输电线路巡检过程中最为先进的一种技术,主要是指运用5G无人机对电力输电线路进行自动巡检的技术,不仅具备适应性强、成本低、安全性强等特点,同时也具有数据信息传输速度快、智能性高、兼容性强及低时延等优点,从而在电力巡检中得到了广泛的运用。


在以往的电力巡检工作中大部分都以人力巡检方式进行,不仅效率低、难度大、风险高,在一些偏远地区或遇到一些恶劣天气情况下,电力巡检人员面临的工作风险会更加严重,甚至会威胁到生命健康安全,因此在无人机技术日渐成熟情况下创新性的将无人机运用到了电力巡线的工作领域中。无人机在进行电力巡检过程中,通过360度全方位的拍摄将收集到的信息回传给工作人员,通过整合、分析实现解决方案的制定。但由于3G、4G技术的限制,信息在回传过程中常常会出现卡顿、画面模糊、传输速度慢等现象,会影响工作效率和对解决方案的判断。因此,在5G技术出现的时代发展背景下,5G无人机电力巡线技术应运而生,并成为电力巡检工作中具有创新性的一种新型的技术方式,实现了电力巡检工作效率及安全性的提升。


2 5G无人机的运用优势及存在的安全风险


2.1 在电力输电线路巡检中的运用优势

提高了电力巡检的效率。我国电网建设日渐完善,一些偏远地区也架设了输电线路。在电力巡检过程中,如果只凭单纯人力巡检势必会出现成本高、效率低的工作状态。而通过5G无人机的巡检,工作人员只需对无人机进行操作并根据无人机回传的数据进行分析,就能实现解决方案的制定,有效的提高了电力巡检的效率;提高了电力巡检的安全性。人员电力巡检往往存在一定的工作安全隐患,不管是电力故障还是工作环境的恶劣性,都会造成工作人员健康的损害,而通过5G无人机进行电力巡检,工作人员只需在地面进行操作,使无人机在地面基站的指引下按照规定好的线路进行飞行巡检,并在安全距离内进行线路情况的拍摄与回传,严格的保证了工作人员的安全和无人机的安全,提高了电力巡检过程中的安全性。


2.2 在电力输电线路巡检过程中的安全风险

由于电力巡检工作场所的特殊而导致的安全风险。5G无人机在进行电力巡检的过程中,一般情况下都是按照预定线路进行飞行巡检。但由于电力线路、尤其是高压电力线路周边的电磁场较为复杂,会因天气、温度等因素发生剧烈的变化,这就使5G无人机的飞行安全无法在安全距离内得到保障,从而出现失控、坠机等安全事故;由于监督管理不健全而存在的安全风险。在5G无人机进行电力巡检的过程中,无人机飞行的空间较大,在野外环境较差的地区进行巡检时,工作人员对于周围环境缺乏完全的了解,从而无法确保5G无人机飞行区域的安全性,而工作人员在对无人机进行操纵的过程中,由于技术或环境的限制无法对无人机进行有效的监督管理,从而出现无人机无法召回、飞行航向发生改变的安全风险。


3 5G无人机自动巡线技术在电力输电线路巡检的实现策略


3.1 完善5G无人机的自动安全飞行技术

提高GPS定位精度。5G无人机在进行电力自动巡检时面对的巡检地形复杂多变,为保障5G无人机在任何地形条件下进行超低空、超视距的安全飞行,就应采用高精度的导航定位技术。其中差分定位系统的采用可实时改正观测误差,提供更加高精度的差分定位结果,能将定位精度提高到厘米级,为5G无人机的自动安全飞行提供了有力保障。


保证无人机飞行时的通信正常。5G无人机在进行自动巡检的过程中,由于工作环境具有一定的特殊性,虽然5G网络的信号及传输速度比以往的3G、4G有了极大改善,但由于地形的阻挡、多径效应、频率选择性衰落或输电线路强电磁的干扰,还是有可能会出现通信中断、回传信息清晰度不够的问题。因此需5G无人机通过数据链路中继系统的采用来为5G无人机电力巡检长距离、超视距飞行、实时进行视频回传来提供更加稳定的信号支持,有效保障5G无人机在巡检过程中的通信正常。


全面优化5G无人机的避障系统。5G无人机在进行电力巡检的过程中,需通过超低空飞行来进行实时信息的获取与回传,很容易在飞行过程中遭遇到电力线路导线、铁塔、树木及丘陵等物体的阻挡,影响飞行安全。因此需对5G无人机进行避障系统的优化,通过自主雷达避障系统的采用,实现全天时、全天候对200米范围内的飞行障碍进行自动识别和自主避障,通过障碍避让或悬停返航等避障策略实现5G无人机的飞行安全。


制定科学的飞行计划和航迹规划。在5G无人机进行电力自动巡检过程中,飞行计划及航迹规划的科学制定是非常关键的环节,直接影响着飞行安全和电力自动巡检的效率。因此需要相关工作人员应按照巡检地区的电力线模型和地形数据进行详尽的了解与分析,并科学进行飞行计划和航迹规划的科学制定[3]。


3.2 进行5G无人机多传感自动任务检测技术的提升与完善

应注重多传感器的集成同步与检校。为解决目前无人机传感器单一、无法自动进行多帧相互具有关联性图片的拍摄问题,提高5G无人机在电力巡检过程中准确高效进行数据获取的能力,应通过时间同步技术与位置姿态系统的运用,来践行多传感器数据的时间坐标及空间坐标的对准,从而提高无人机准确高效进行数据获取能力的提高。


进行高精度位姿的实施测量。在提高5G无人机多传感信息获取能力的过程中,高精度POS系统的采用为无人机吊舱提供了高精度的位姿基准,并为惯性稳定平台提供了精确的指向。


完善光电吊舱的自动跟踪。无人机对巡检目标进行准确拍照和成像都是发生在吊舱载荷系统处于运动状态的情况下,这样相机、视频摄像机就很难精确的进行指向目标的指定,为解决这一问题可采用双闭环控制策略来实现吊舱的自动跟踪,更好的进行巡检信息收集与回传。


进行精准的任务规划和任务控制。5G无人机作为现阶段电力巡检的重要工具,是按照事先制定的任务规划进行自动巡检的。因此需将设计的任务计划导入任务控制系统,从而实现设备检测任务的自动执行。为充分满足这一工作需求,可通过任务规划和任务控制软件的研发与使用,来实现无人机在飞行过程中进行传感器检测动作的自动执行,完全不需要人工的干预,促使5G无人机对电力输电线路进行自动巡检工作任务的完成。


 楼主| 发表于 2020-10-19 19:06:44 | 显示全部楼层
支持一下:lol
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发表于 2020-10-21 10:50:28 | 显示全部楼层
都5G了,支持一下!
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