郭峰 周純智 劉宗雨

摘 要： 無(wú)人機(jī)多用于輸電線路巡檢作業(yè)中，輸電線路所處區(qū)域地理環(huán)境復(fù)雜受外界復(fù)雜地形環(huán)境影響。地面傾斜度過大、地表障礙物過多，部分桿塔在開展無(wú)人機(jī)巡視時(shí)，無(wú)法找到合適的起降點(diǎn)或因無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)選擇不平穩(wěn)，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)巡檢效率低下、成本增大。本文研制一種車載的無(wú)人機(jī)便攜式起降平臺(tái)，通過起降平臺(tái)（起降平臺(tái)帶有兩個(gè)水平顯示裝置）、螺扣鏈接、旋轉(zhuǎn)式固定爪將平臺(tái)固定在車輛車門上，在通過可拆卸萬(wàn)象軸、可調(diào)節(jié)支撐連桿、卡扣鏈接、吸鐵式固定裝置調(diào)整平臺(tái)的水平，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)可供無(wú)人機(jī)平穩(wěn)起降的平臺(tái)。該成果避免了無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)的選擇困難和起降過程中“炸機(jī)”風(fēng)險(xiǎn)，有效降低了無(wú)人機(jī)故障發(fā)生概率，提高巡檢作業(yè)效率的同時(shí)節(jié)約無(wú)人機(jī)設(shè)備維護(hù)成本，具有較高應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 無(wú)人機(jī);輸電線路;巡檢;起降平臺(tái);無(wú)人機(jī)故障

【中圖分類號(hào)】U412.6 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.120

1 引言

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)和電網(wǎng)快速發(fā)展，工農(nóng)民商等用電負(fù)荷不斷增加，電網(wǎng)越來(lái)越復(fù)雜，投入設(shè)備類型和數(shù)量越來(lái)越多，電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生變化，安全穩(wěn)定運(yùn)行壓力越來(lái)越大，輸電線路發(fā)生缺陷及故障次數(shù)日益增多，這給線路驗(yàn)收及巡視工作帶來(lái)了諸多困難和危險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)外電力企業(yè)逐步推廣普及無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用，無(wú)人機(jī)巡檢相對(duì)人工巡檢具有不受地形環(huán)境條件限制、巡視效率高等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)無(wú)人機(jī)巡檢可以從輸電線路的上空拍攝清晰照片，具有對(duì)運(yùn)行輸電線路隱患精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)的能力。

2 無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用

打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間的額信息連接和交互，從無(wú)人機(jī)巡檢著手，搭載智能傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)溫濕度、拉力、風(fēng)偏、電壓電流等數(shù)據(jù)信息采集，通過云平臺(tái)和GPS傳輸?shù)乩砦恢茫么髷?shù)據(jù)管理平臺(tái)分析影像數(shù)據(jù)，進(jìn)而辨別故障點(diǎn)、缺陷處，通過通信技術(shù)直接推送至巡檢人員，實(shí)現(xiàn)從采集到運(yùn)檢的泛在互聯(lián)。

無(wú)人機(jī)傳感系統(tǒng)主要適用于特殊地形、山區(qū)電網(wǎng)巡檢的專用無(wú)人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，要求能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜化境的多種飛行安全策略?；谖锫?lián)網(wǎng)的傳感系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中反震減災(zāi)和吸納路巡視中的高壓線避障技術(shù)。同時(shí)協(xié)調(diào)配合GIS系統(tǒng)滿足地理信息個(gè)采集傳輸提升控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平。

通過無(wú)人機(jī)傳感器模塊的信息采集，實(shí)現(xiàn)輸電設(shè)備從智能評(píng)估診斷系統(tǒng)與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集成信息融合;實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)診斷和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，打造在運(yùn)行與檢修信息的泛在物聯(lián)平臺(tái)。而基于無(wú)人機(jī)智能巡檢系統(tǒng)的操作離不開人的作用，引入“人機(jī)”融合就存在必要的人身、設(shè)備、電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行無(wú)人機(jī)風(fēng)險(xiǎn)管控研究是實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)檢層和本質(zhì)安全層的物聯(lián)。

3 無(wú)人機(jī)故障原因

3.1 人員、設(shè)備對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢的影響

無(wú)人機(jī)的操作需要經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)才能上崗，地方輸電巡檢部門無(wú)人機(jī)專業(yè)駕駛?cè)藛T數(shù)量雖然為數(shù)不多。但現(xiàn)場(chǎng)人員工作程序熟練、責(zé)任心強(qiáng)、崗位人員保障有序，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練后均持證上崗，因此不同操控駕駛員對(duì)無(wú)人機(jī)的故障率影響不大。

3.2 環(huán)境條件對(duì)無(wú)人機(jī)的影響

自然環(huán)境影響很大，應(yīng)急事故中，氣象條件惡劣，風(fēng)雨雷電、氣流紊亂，產(chǎn)生風(fēng)切變，出現(xiàn)難以察覺的障礙物或者其它飛行物，加大了操控難度。其次，架空線路大都遠(yuǎn)離市區(qū)與人流聚集的地方，架設(shè)在高山峻嶺、稻田河流處，其地理環(huán)境困難險(xiǎn)阻，無(wú)人機(jī)航行中要求極高的航線自控能力，避免刮毀墜落山崖。最后，無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)地面坡度大，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)在起降程中難以保持平衡，引起無(wú)人機(jī)故障。且如人機(jī)起降點(diǎn)傾斜度越大無(wú)人機(jī)故障率越高。

3.3 便攜式起降平臺(tái)的必要性

輸電線路所處的環(huán)境比較復(fù)雜，很多均在群山峻嶺之中，草木叢生，無(wú)人機(jī)起降時(shí)難免碰撞機(jī)翼，況且在雨雪天，泥濘的道路也不適合無(wú)人機(jī)的起降。即使在平坦的路上，起降也許關(guān)注車輛、行人，現(xiàn)在也有很多是用人工舉起飛機(jī)進(jìn)行起降的方法，但此方法的危險(xiǎn)性比較高。因此設(shè)計(jì)一款解決以上諸類問題的起降平臺(tái)是很有必要的。

4 無(wú)人機(jī)便攜式起降平臺(tái)設(shè)計(jì)

本平臺(tái)設(shè)計(jì)的目的是提供一種可控?zé)o人機(jī)平穩(wěn)起降且有方便攜帶的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)。既能夠給無(wú)人機(jī)起降提供一個(gè)平穩(wěn)的平臺(tái)，同時(shí)便于作業(yè)人員的攜帶，以解決無(wú)人機(jī)起降選點(diǎn)和起降過程中所帶來(lái)的問題。

4.1 便攜式起降平臺(tái)技術(shù)方案

無(wú)人機(jī)便攜式起降平臺(tái)為解決現(xiàn)有存在問題所采取的技術(shù)方案是：利用車輛車門及門窗，研制一種車載的無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，通過起降平臺(tái)（起降平臺(tái)帶有兩個(gè)水平顯示裝置）、螺扣鏈接、旋轉(zhuǎn)式固定爪將平臺(tái)固定在車輛車門上，在通過可拆卸萬(wàn)象軸、可調(diào)節(jié)支撐連桿、卡扣鏈接、吸鐵式固定裝置調(diào)整平臺(tái)的水平，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)可供無(wú)人機(jī)平穩(wěn)起降的平臺(tái)，避免了無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)的選擇困難和起降過程中“炸機(jī)”風(fēng)險(xiǎn)。具體便攜式起降平臺(tái)設(shè)計(jì)如圖所示。

4.2 便攜式起降平臺(tái)具體實(shí)施方式

開展無(wú)人機(jī)起降前，將兩套旋轉(zhuǎn)式固定爪通過螺扣形式與起降平臺(tái)連接并掛在車窗上，將支撐桿以卡扣形式與平臺(tái)前段連接，將寫吸鐵式固定裝置吸附在車門上，實(shí)現(xiàn)初步的平臺(tái)搭建。在通過調(diào)節(jié)兩套可調(diào)節(jié)支撐連桿，使起降平臺(tái)帶有兩個(gè)水平顯示裝置顯示為水平，實(shí)現(xiàn)起降平臺(tái)的水平調(diào)整。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)便攜式起降平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，攜帶方便，操作快捷，能夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)起降提供優(yōu)良的起降點(diǎn)和保證無(wú)人能起降過程的安全。這種平臺(tái)的使用有效改善了全地形無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)檢中的故障率，減少了無(wú)人機(jī)設(shè)備的維護(hù)維修時(shí)間，提高了輸電線路巡檢效率，保障了輸電線路安全運(yùn)行，為促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。