發(fā)布時(shí)間：2020-08-09 06:06

【摘要】：針對(duì)無(wú)人機(jī)電力巡檢所面臨的定位精度低、近距離巡檢操控難度大、自動(dòng)化程度低、人為操控事故風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題,本文提出了利用多旋翼無(wú)人機(jī)RTK差分定位技術(shù)、復(fù)雜塔型飛行規(guī)則機(jī)器學(xué)習(xí)算法等無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)技術(shù),研發(fā)面向電網(wǎng)巡檢的無(wú)人機(jī)智能操作系統(tǒng)及控制終端,提升電網(wǎng)線路日常管理和應(yīng)急指揮的規(guī)范性、便利性和經(jīng)濟(jì)性,為電網(wǎng)管理部門提供一種低成本、易操作、高效率、機(jī)動(dòng)靈活的新型巡檢模式。
【圖文】：

2多旋翼無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究2．1多旋翼無(wú)人機(jī)ＲTK差分定位技術(shù)研究傳統(tǒng)的多旋翼無(wú)人機(jī)采用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位，當(dāng)對(duì)輸電線路進(jìn)行近距離巡視時(shí)，易受電磁干擾而產(chǎn)生碰撞事故，給無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視作業(yè)帶來(lái)了安全隱患。多旋翼無(wú)人機(jī)ＲTK(realtimekinematic)載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理基站和機(jī)載接收機(jī)載波相位觀測(cè)量的差分方法，它將基站采集的載波相位發(fā)送給機(jī)載接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，實(shí)時(shí)獲取厘米級(jí)定位精度的結(jié)果(如圖1所示)。圖1多旋翼無(wú)人機(jī)ＲTK差分定位原理多旋翼無(wú)人機(jī)結(jié)合ＲTK差分定位技術(shù)、長(zhǎng)焦高分辨率可見(jiàn)光相機(jī)和紅外相機(jī)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾情況下的電力巡視高精度定位和高清圖像獲齲通過(guò)無(wú)人機(jī)智能操控終端，自動(dòng)化完成桿塔本體精細(xì)化巡視和通道巡視(如圖2所示)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視的智能化作業(yè)，有效提升電網(wǎng)巡檢效率，減少人為操作事故，增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性。圖2桿塔本體精細(xì)化巡視與通道巡視方法2．2多旋翼無(wú)人機(jī)復(fù)雜塔型飛行規(guī)則機(jī)器學(xué)習(xí)算法目前，110kV以上電壓等級(jí)的輸電線路已存在上百種不同的塔型，線路走廊通道的地理環(huán)境差異也比較大。因此，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)巡視時(shí)，需要根據(jù)架空線路的不同工況和塔型的差異，采用不同的巡視規(guī)則和作業(yè)方法。為了保證巡視作業(yè)能夠適應(yīng)和兼容這些差異，本文針對(duì)典型塔型和地理環(huán)境研究無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視理論模型與巡視策略，提出了多旋翼無(wú)人機(jī)復(fù)雜塔型飛行規(guī)則機(jī)器學(xué)習(xí)算法，確保了無(wú)人機(jī)自動(dòng)化巡視作業(yè)的安全和效率。復(fù)雜塔型飛行規(guī)則的機(jī)器學(xué)習(xí)和斷點(diǎn)續(xù)飛算法主要涉及自動(dòng)分類和回歸技術(shù)研究。2．2．1機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)分類算法機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法，是根據(jù)樣本的特征或?qū)傩�，將其劃分到已有的類別中，即根據(jù)其他屬性的值或數(shù)據(jù)中潛在聯(lián)系的模式(相關(guān)性、趨勢(shì)?

擾而產(chǎn)生碰撞事故，給無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視作業(yè)帶來(lái)了安全隱患。多旋翼無(wú)人機(jī)ＲTK(realtimekinematic)載波相位差分技術(shù)，是實(shí)時(shí)處理基站和機(jī)載接收機(jī)載波相位觀測(cè)量的差分方法，它將基站采集的載波相位發(fā)送給機(jī)載接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)，實(shí)時(shí)獲取厘米級(jí)定位精度的結(jié)果(如圖1所示)。圖1多旋翼無(wú)人機(jī)ＲTK差分定位原理多旋翼無(wú)人機(jī)結(jié)合ＲTK差分定位技術(shù)、長(zhǎng)焦高分辨率可見(jiàn)光相機(jī)和紅外相機(jī)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電磁干擾情況下的電力巡視高精度定位和高清圖像獲齲通過(guò)無(wú)人機(jī)智能操控終端，自動(dòng)化完成桿塔本體精細(xì)化巡視和通道巡視(如圖2所示)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視的智能化作業(yè)，有效提升電網(wǎng)巡檢效率，減少人為操作事故，增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性。圖2桿塔本體精細(xì)化巡視與通道巡視方法2．2多旋翼無(wú)人機(jī)復(fù)雜塔型飛行規(guī)則機(jī)器學(xué)習(xí)算法目前，110kV以上電壓等級(jí)的輸電線路已存在上百種不同的塔型，線路走廊通道的地理環(huán)境差異也比較大。因此，利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)巡視時(shí)，需要根據(jù)架空線路的不同工況和塔型的差異，采用不同的巡視規(guī)則和作業(yè)方法。為了保證巡視作業(yè)能夠適應(yīng)和兼容這些差異，本文針對(duì)典型塔型和地理環(huán)境研究無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡視理論模型與巡視策略，提出了多旋翼無(wú)人機(jī)復(fù)雜塔型飛行規(guī)則機(jī)器學(xué)習(xí)算法，確保了無(wú)人機(jī)自動(dòng)化巡視作業(yè)的安全和效率。復(fù)雜塔型飛行規(guī)則的機(jī)器學(xué)習(xí)和斷點(diǎn)續(xù)飛算法主要涉及自動(dòng)分類和回歸技術(shù)研究。2．2．1機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)分類算法機(jī)器學(xué)習(xí)分類算法，是根據(jù)樣本的特征或?qū)傩�，將其劃分到已有的類別中，即根據(jù)其他屬性的值或數(shù)據(jù)中潛在聯(lián)系的模式(相關(guān)性、趨勢(shì)、聚類和異常)，預(yù)測(cè)特定屬性的值，從而進(jìn)行分類。常用的分類算法有邏輯回歸、支持向量機(jī)、隨機(jī)森林、樸素貝葉斯(NLP中常用)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(視頻、圖片、語(yǔ)音?

Yt=a+b1x1+b2x2+…+bnxn(2)式中，Xt為無(wú)人機(jī)航飛位置的t類自變量;Yt為無(wú)人機(jī)返航位置的因變量;a、b1、b2、…、bn為線性回歸方程式的參數(shù)。2．3無(wú)人機(jī)智能操作系統(tǒng)及控制終端研制無(wú)人機(jī)智能操作系統(tǒng)是基于大疆SDK，針對(duì)電力巡檢作業(yè)特點(diǎn)深度定制的無(wú)人機(jī)操作系統(tǒng)。為了能夠大范圍地查看電網(wǎng)周圍環(huán)境，智能操作系統(tǒng)可以自動(dòng)規(guī)劃航線，全自動(dòng)地完成輸變電線路的精細(xì)化巡視和通道巡視作業(yè)，獲取走廊通道范圍內(nèi)的正射影像、空中360°全景和傾斜攝影三維建模影像數(shù)據(jù)(如圖3所示)。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的智能操控，可以清楚、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)桿塔本體和通道環(huán)境的缺陷和隱患，使無(wú)人機(jī)電網(wǎng)巡檢作業(yè)更加安全可靠。圖3無(wú)人機(jī)智能操作系統(tǒng)功能桿塔精細(xì)化巡檢模塊分為學(xué)習(xí)模式和巡檢模式。學(xué)習(xí)模式可以按照不同塔型記錄和存儲(chǔ)無(wú)人機(jī)的飛行軌跡和拍攝位置。所記錄的飛行信息將作為飛行依據(jù)在自動(dòng)化巡檢模式中使用，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的自動(dòng)精細(xì)化巡檢，極大地降低了對(duì)巡視作業(yè)人員的無(wú)人機(jī)操控素質(zhì)的要求，提升了桿塔巡檢的效率，保證了電網(wǎng)巡視作業(yè)的安全(如圖4所示)。圖4精細(xì)化巡檢主界面在通道巡檢模塊中，無(wú)人機(jī)智能操作系統(tǒng)可以自動(dòng)控制無(wú)人機(jī)快速獲取施工黑點(diǎn)、滑坡、山火及樹障等影像數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)可以沿著通道進(jìn)行視頻拍攝和定時(shí)拍照(如圖5所示)，清晰地記錄輸電線路走廊通道范圍內(nèi)的環(huán)境情況，為巡視人員進(jìn)行通道隱患排查提供數(shù)據(jù)支撐。圖5通道巡檢主界面控制終端基于Android系統(tǒng)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)，32GB以上存儲(chǔ)，6．8寸以上屏幕，高清分辨率，4G模式雙卡雙待，滿足IP67以上的防護(hù)等級(jí)要求，能夠通過(guò)內(nèi)置嵌入的智能操作系統(tǒng)控制無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電力巡視。3試驗(yàn)介紹3．1試驗(yàn)區(qū)域2017年1月，

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