郭峰 周純智 劉宗雨

摘 要： 無人機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，部分桿塔在開展無人機巡視時，無法找到合適的起降點或因無人機起降點選擇不平穩(wěn)，導(dǎo)致無人機巡檢效率低下、成本增大。本文研制一種車載的無人機便攜式起降平臺，通過起降平臺（起降平臺帶有兩個水平顯示裝置）、螺扣鏈接、旋轉(zhuǎn)式固定爪將平臺固定在車輛車門上，在通過可拆卸萬象軸、可調(diào)節(jié)支撐連桿、卡扣鏈接、吸鐵式固定裝置調(diào)整平臺的水平，最終實現(xiàn)一個可供無人機平穩(wěn)起降的平臺。該成果避免了無人機起降點的選擇困難和起降過程中“炸機”風(fēng)險，有效降低了無人機故障發(fā)生概率，提高巡檢作業(yè)效率的同時節(jié)約無人機設(shè)備維護(hù)成本，具有較高應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞： 無人機;輸電線路;巡檢;起降平臺;無人機故障

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

1 引言

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟和電網(wǎng)快速發(fā)展，工農(nóng)民商等用電負(fù)荷不斷增加，電網(wǎng)越來越復(fù)雜，投入設(shè)備類型和數(shù)量越來越多，電網(wǎng)形態(tài)發(fā)生變化，安全穩(wěn)定運行壓力越來越大，輸電線路發(fā)生缺陷及故障次數(shù)日益增多，這給線路驗收及巡視工作帶來了諸多困難和危險。國內(nèi)外電力企業(yè)逐步推廣普及無人機在輸電線路巡檢中的應(yīng)用，無人機巡檢相對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。同時無人機巡檢可以從輸電線路的上空拍攝清晰照片，具有對運行輸電線路隱患精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)的能力。

2 無人機智能巡檢系統(tǒng)的應(yīng)用

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

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

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

3 無人機故障原因

3.1 人員、設(shè)備對無人機巡檢的影響

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

3.2 環(huán)境條件對無人機的影響

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)境困難險阻，無人機航行中要求極高的航線自控能力，避免刮毀墜落山崖。最后，無人機起降點地面坡度大，導(dǎo)致無人機在起降程中難以保持平衡，引起無人機故障。且如人機起降點傾斜度越大無人機故障率越高。

3.3 便攜式起降平臺的必要性

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，無人機起降時難免碰撞機翼，況且在雨雪天，泥濘的道路也不適合無人機的起降。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進(jìn)行起降的方法，但此方法的危險性比較高。因此設(shè)計一款解決以上諸類問題的起降平臺是很有必要的。

4 無人機便攜式起降平臺設(shè)計

本平臺設(shè)計的目的是提供一種可控?zé)o人機平穩(wěn)起降且有方便攜帶的無人機起降平臺。既能夠給無人機起降提供一個平穩(wěn)的平臺，同時便于作業(yè)人員的攜帶，以解決無人機起降選點和起降過程中所帶來的問題。

4.1 便攜式起降平臺技術(shù)方案

無人機便攜式起降平臺為解決現(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，研制一種車載的無人機起降平臺，通過起降平臺（起降平臺帶有兩個水平顯示裝置）、螺扣鏈接、旋轉(zhuǎn)式固定爪將平臺固定在車輛車門上，在通過可拆卸萬象軸、可調(diào)節(jié)支撐連桿、卡扣鏈接、吸鐵式固定裝置調(diào)整平臺的水平，最終實現(xiàn)一個可供無人機平穩(wěn)起降的平臺，避免了無人機起降點的選擇困難和起降過程中“炸機”風(fēng)險。具體便攜式起降平臺設(shè)計如圖所示。

4.2 便攜式起降平臺具體實施方式

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

5 結(jié)束語

無人機便攜式起降平臺結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，攜帶方便，操作快捷，能夠為無人機起降提供優(yōu)良的起降點和保證無人能起降過程的安全。這種平臺的使用有效改善了全地形無人機在輸電線路運檢中的故障率，減少了無人機設(shè)備的維護(hù)維修時間，提高了輸電線路巡檢效率，保障了輸電線路安全運行，為促進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。