电力检修无人机避障策略研究

发布时间：2018-06-17 08:07

本文选题：高压输电线路 + 电磁场　；参考：《西南石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：我国的输电线路覆盖面广,高压/特高压输电线路长,跨越地区的环境气候和地理都十分复杂。民用及工业级无人机在近年来获得了长足的发展,国内外各类电力企业纷纷展开无人机在输电线路的运行与维护中的研究与应用。无人机在输电线路的运行维护中不会受到地形地貌的限制,并且具有良好的性价比,而且不会存在无人机发生意外时出现人员伤亡这样的问题。现如今无人机在电力检修中主要由无人机驾驶员在地面对无人机进行手动操控,对驾驶员的技能要求很高。同时由于受到视角和视距等因素的影响,驾驶员容易对无人机和障碍、巡视目标之间的距离关系进行误判,这种情况一旦发生将会导致无人机飞行姿态失衡、目标定位失误,这会对检修工作造成极大影响,严重时甚至会出现错误操控导致无人机撞上输电线路,引发严重的安全事故。同时,由于无人机及机载设备一般都是弱电子设备,其在靠近高压输电线路的过程中会受到高压输电线周围强烈的电磁场的影响,干扰无人机及机载设备的正常工作,常常发生无人机零漂的情况。本论文基于无人机在电力检修中的应用现状,提出了基于输电线周围分布的电磁场对无人机的飞行进行避障的方案。此方案根据无人机在空间电磁场环境中所感测到的电磁场值映射着相对于输电线路的空间位置,从而评估无人机飞行作业的安全性。本论文中,用模拟电荷法建立了不同相序的高压输电线路周围电场的数学模型,对不同的模型中的电场及电场变化进行了对比和分析;研究了输电线路周围磁场的数值计算方法,用此方法建立了输电线路周围磁场的数学模型,并对不同相序布置输电线路的磁场模型进行了对比分析;采用嵌入式方案设计了基于电磁场的电力检修无人机避障系统,对系统的硬件和软件部分进行了详细的设计;最后在实验室和某高压输电线路上对避障方案进行了验证。在避障系统硬件部分的电场感测模块的设计中,本文运用电容式传感器设计了传感器探头,该探头是将六个电容式传感器分别放置在六面体的六个面上,这样就可以检测到各个方向的电场强度;在磁场传感模块的设计中则运用霍尔传感器,设计了六面体的传感器探头,霍尔传感器的布局与电场传感器探头类似。选择意法半导体公司生产的STM32F103作为中心控制处理器,负载于无人机上的无线收发模块和地面端的无线收发模块都采用了 AS62-T30模块。本嵌入式系统直接使用机载电源作为系统的电源,充分利用了无人机机身资源。本避障方案安全可靠,能够对高压输电线路进行有效探测,并能在紧急情况下控制无人机即时避障,可将无人机飞行信息发送到地面段以供工作人员查看,保障了电力检修无人机飞行作业的安全运行,对无人机在电力行业中的应用具有重要意义。
[Abstract]:In this paper , a mathematical model of the electric field around the transmission line has been developed in this paper .
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM755

【参考文献】