發(fā)布時間：2018-04-01 19:07

  本文選題：無人機　切入點：電力巡檢　出處：《廣東工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：輸電線路部件自身的老化、劣化以及自然環(huán)境災害、外部人為破壞等,均對電網的安全穩(wěn)定運行提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。常規(guī)人工電力巡檢手段存在低效、不安全、技術難度高等問題。隨著無人機技術的發(fā)展,多旋翼無人機已經開始應用于電力巡檢,但手工操作的無人機巡檢的效率和質量依托于無人機操作員的技術水平,還容易出現誤操作而出現事故。本文針對電力巡檢的應用需求,以四旋翼無人機為載體,根據線路桿塔坐標信息,預設航跡點實現自主飛行,搭載影像采集設備進行航拍巡檢,采集桿塔設備缺陷和隱患的影像數據,供巡檢人員對電力設備進行故障分析。論文的主要內容如下:⑴開展了巡線系統(tǒng)方案設計,包括系統(tǒng)整體結構及各個功能子系統(tǒng)的實現方法,對主要硬件設備進行選型,搭建了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境和硬件環(huán)境,設定了巡檢作業(yè)的目標和巡檢流程,分析了巡線中的各個技術難點。⑵設計了抗電磁干擾的無人機組合導航方法。為了達到無人機初步定位精度的要求,在差分GPS\INS組合導航的基礎上,著重研究提高組合導航的抗電磁干擾能力,詳細分析了GPS受高壓輸電線路電磁干擾的機理,在自適應卡爾曼濾波組合導航的基礎上,提出一種根據GPS數據可信度進行加權的自適應卡爾曼濾波導航算法,通過GPS和內部導航系統(tǒng)(INS)的數據偏差幅度反映GPS數據可信度,利用模糊邏輯算法計算加權值,分配GPS在組合導航中的權重,研發(fā)出一種結合GPS和INS的模糊組合導航方法,并對導航定位精度和抗電磁干擾能力進行了仿真分析。⑶規(guī)劃了巡線路徑和設計了無人機航點跟蹤算法,根據巡檢作業(yè)的目標,分析了選擇最佳巡檢拍攝點的原理和方法,計算巡檢點的具體坐標,制定了無人機巡檢的航線,為了保證無人機能準確的跟蹤這些目標點,設計了基于變論域模糊理論的航點跟蹤算法,開發(fā)了無人機航點跟蹤軟件,并對航點跟蹤效果進行了仿真分析。⑷研究了無人機基于圖像識別的自動獲取絕緣子圖像的方法,包括桿塔的搜索定位方案、絕緣子的識別定位原理和云臺的自動控制,并對電力桿塔和絕緣子的定位效果進行了仿真分析。本文設計的無人機自動巡線系統(tǒng)克服了GPS受高壓輸電線路的電磁干擾,可以保證良好的導航精度,自動獲取目標設備的圖像信息,具有較高的安全性和可行性,經過仿真驗證之后,在試驗運行中也獲得了初步驗證,達到了設計要求和目標。
[Abstract]:The aging, deterioration and natural environment disasters of transmission line components, as well as external man-made damage, all pose a severe challenge to the safe and stable operation of the power grid. With the development of UAV technology, multi-rotor UAV has been applied to electric power inspection, but the efficiency and quality of manual UAV patrol inspection depend on the technical level of UAV operator. According to the application demand of electric power inspection, this paper takes the four-rotor UAV as the carrier, realizes the autonomous flight according to the information of the line tower coordinate, the preset track point, and carries on the aerial photo patrol inspection with the image acquisition equipment. Collecting the image data of the defect and hidden trouble of the pole tower equipment, for the inspector to carry on the fault analysis to the electric power equipment. The main contents of the paper are as follows: 1 carried out the design of the inspection system scheme, Including the overall structure of the system and the realization method of each functional subsystem, the main hardware equipment is selected, the software development environment and hardware environment of the system are built, and the goal and the inspection flow of the patrol operation are set up. In order to meet the requirements of the initial positioning accuracy of UAV, the differential GPS\ INS integrated navigation method is designed based on differential GPS\ INS integrated navigation. Emphasis is placed on improving the anti-electromagnetic interference ability of integrated navigation, and the mechanism of GPS subjected to electromagnetic interference of HV transmission line is analyzed in detail. On the basis of adaptive Kalman filter integrated navigation, An adaptive Kalman filter navigation algorithm weighted by GPS data credibility is proposed, which reflects the reliability of GPS data by the deviation amplitude of GPS and internal navigation system (ins), and calculates the weighted value by using fuzzy logic algorithm. By allocating the weight of GPS in integrated navigation, a fuzzy integrated navigation method combining GPS and INS is developed. The navigation accuracy and the ability to resist EMI are simulated and analyzed. 3. The routing path and the tracking algorithm of UAV are designed. According to the target of patrol and inspection, the principle and method of selecting the best patrol shooting point are analyzed. In order to ensure the UAV can track these target points accurately, a tracking algorithm based on the fuzzy theory of variable theory is designed, and the UAV tracking software is developed. Finally, the simulation analysis of the tracking effect of navigation point is carried out. 4. The method of automatically obtaining insulator image based on image recognition for UAV is studied, including the searching and locating scheme of pole tower, the principle of insulator identification and location, and the automatic control of cloud head. The positioning effect of power tower and insulator is simulated and analyzed. The UAV automatic line patrol system designed in this paper can overcome the electromagnetic interference of GPS by HV transmission line and can guarantee good navigation accuracy. The automatic acquisition of image information of the target equipment has high security and feasibility. After the simulation verification, the preliminary verification is also obtained in the test operation, which meets the design requirements and objectives.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：V279;TM755

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