一种无人机除冰系统及控制方法技术方案

本公开是关于一种无人机除冰系统、控制方法、电子设备以及存储介质。该系统包括除冰无人机及指挥控制系统，其中：所述除冰无人机包括无人机平台、除冰发射模块、视觉引导模块，用于接收所述指挥控制系统的控制信号以引导所述除冰无人机飞行至预设位置，并基于除冰弹完成对结冰电缆的机械除冰；所述指挥控制系统包括指挥控制软件及地面控制站，所述指挥控制系统用于接收所述除冰无人机发送姿态信息及其与所述结冰电缆的相对位置生成控制信号。本公开采用无人机为载体，机动灵活接近复杂环境下的各类高度输电线路，通过投弹式机械除冰法除冰，具有自动精确定位、安全性高、除冰效率高、使用成本低、可重复利用、运输便利机动等优点。运输便利机动等优点。运输便利机动等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机除冰系统及控制方法


[0001]本公开涉及无人机应用、电力检修领域，具体而言，涉及一种无人机除冰系统、控制方法、电子设备以及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]电缆结冰，增加电缆的重量，增大受风阻力，可造成杆塔倒坍、导线接地、断线、短路等不容易恢复的严重故障。电力输电线路覆冰会在一定程度上增加线路的重量、湿度影响线路的空气绝缘效果，并将导致各种事故，对电网的正常运转和人民生活带来了极大不便，工作人员的除冰维护过程也存在高难度、高风险的问题。
[0003]输电线路覆冰的危害主要有以下几点：
[0004]1.增加杆塔的负担。电力输电线路覆冰如果不能及时发现并处理，会导致覆冰的厚度增加，导线的重量增加。我国的高压、特高压输电线路都是通过大型的电力铁塔进行架设和输送的，铁塔的强度要能够承受住电力线路的重量，并有一定的余度。但是如果导线的重量因为覆冰的原因不断增加，那么将会突破铁塔的承受能力，最终导致铁塔或者导线断裂。
[0005]2.不均匀覆冰或不同期脱冰事故。如果线路中覆冰的程度不同或者在脱冰作业处理中不同期脱冰容易使整条线路产生的拉力不同，覆冰薄或者脱冰处理及时的线路拉力小，而覆冰厚脱冰处理晚的线路拉力则会很大，这样容易使线路上的金具或者绝缘子发生损坏，并且使导线电气间隙减小，发生闪络，也有可能破坏杆塔。
[0006]3.导致覆冰导线舞动。不均匀的覆冰或者冰、风负载的作用会使导线产生自激振荡，尤其是高压塔杆上的线路。由于高压线路本身线体裸露要靠空气绝缘，所以电压越高的线路架设的高度就会越高。同时所承受的风力就会越大，当线路覆冰时，产生的震荡运动也就会更加强烈。这种震荡容易造成塔杆金具损坏、导线断裂甚至会使塔杆发生倒塌，造成严重的电力事故。
[0007]国内外除冰技术大概有以下几种：人工除冰、热力融冰、机械除冰、机器人除冰和自然除冰等方法。
[0008]人工除冰是通过人工巡线的方式，借助望远镜、照相机或红外传热成像仪等进行巡视，发现问题后，通过手动敲击的方式清除电缆的覆冰。人工除冰的缺点有耗时长、效率低、操作危险性高、人力成本高、除冰观测结果准确度低，并且人工除冰不容易掌握力度，力度过大亦会破坏输电线，影响用户供电，目前可使用人工除冰的地域越来越少。
[0009]热力融冰是将高压输电线电压降低，在功率一定的情况下电流变大、电缆生热，从而将覆冰融化清除，该除冰方法效果明显，效率较高，但是损耗能量大，成本相对极高，热力融冰法的不足是有很大可能会损耗输电线，且电压的变化无法做到完全不影响供电系统正常运行，并且对通信电缆无法适用。
[0010]机械除冰法是通过机械装备进行除冰，常见的有滑轮刮铲法等。大多装备需依靠大型吊车将其架设在输电线上，但受地域影响极大，在丘陵，山脉等地区均无法采用此方
法。如机器人除冰法虽然提升了智能程度，但是除冰效率不高，速度慢，残留覆冰较多，对算法和图像数据传输精度要求很高，受干扰程度大，自身重量对输电线也产生一定负担，并且成本高、结构复杂、不易维修。无人机机械臂除冰法用无人机为载体，灵活性提高，但需要对每次除冰行动进行三维建模，耗时长、占用算力高；并且机械臂带动的钻头与线路直接接触，存在损坏、带电短路等危险，安全性相对人工机械除冰法降低。
[0011]因此，需要一种或多种方法解决上述问题。
[0012]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0013]本公开的目的在于提供一种无人机除冰系统、控制方法、电子设备以及计算机可读存储介质，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0014]根据本公开的一个方面，提供一种无人机除冰系统，包括除冰无人机及指挥控制系统，其中：
[0015]所述除冰无人机包括无人机平台、除冰发射模块、视觉引导模块，所述无人机平台用于接收所述指挥控制系统发送的控制信号，并基于所述控制信号将所述无人机平台搭载的所述除冰发射模块、视觉引导模块飞行至预设位置，所述除冰发射模块用于发射除冰弹以完成对结冰电缆的除冰处理，所述视觉引导模块用于识别所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置，并将所述相对位置通过所述无人机平台发送至指挥控制系统；
[0016]所述指挥控制系统包括指挥控制软件及地面控制站，所述指挥控制软件用于基于所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置及所述无人机平台的姿态信息生成控制信号，所述地面控制站用于与所述无人机平台通讯，接收所述无人机平台发送的所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置及所述无人机平台的姿态信息，并将所述指挥控制系统生成的控制信号发送至无人机平台。
[0017]在本公开的一种示例性实施例中，所述系统的除冰无人机的无人机平台还包括动力机架、飞控模块、动力模块、电源模块、机载数传图传模块、RTK移动站、遥控器，其中：
[0018]所述机载数传图传模块、RTK移动站用于分别与所述指挥控制系统的地面控制站的地面数传图传模块、RTK基准站通讯，完成所述无人机平台与地面控制站的通讯。
[0019]在本公开的一种示例性实施例中，所述系统的除冰无人机的除冰发射模块还包括气动发射装置、挂载触发装置、除冰弹，其中：
[0020]所述气动发射装置用于基于气动动力将所述除冰弹发射；
[0021]所述挂载触发装置用于通过所述无人机平台接收所述指挥控制系统发送的除冰指令，并基于所述除冰指令使能所述气动发射装置；
[0022]所述除冰弹用于与所述结冰电缆发生碰撞以完成对所述结冰电缆的机械式除冰。
[0023]在本公开的一种示例性实施例中，所述系统的除冰无人机的视觉引导模块还包括可见光摄像模块、红外摄像模块、毫米波雷达、图像处理软件、运动控制软件，所述视觉引导模块用于基于所述光摄像模块、红外摄像模块、毫米波雷达检测所述结冰电缆，并基于所述图像处理软件、运动控制软件识别所述结冰电缆，生成所述无人机平台与所述结冰电缆的
相对位置。
[0024]在本公开的一种示例性实施例中，所述系统的指挥控制系统的地面控制站还包括地面数传图传模块、工控机、RTK基准站，所述地面数传图传模块、RTK基准站用于分别与所述除冰无人机的无人机平台的机载数传图传模块、RTK移动站的通讯，完成所述无人机平台与地面控制站的通讯。
[0025]在本公开的一个方面，提供一种无人机除冰方法，包括：
[0026]除冰无人机基于指挥控制系统的人工操作指令完成指令制导飞行，将所述除冰无人机飞行距所述结冰电缆小于第一预设距离的位置；
[0027]基于所述除冰无人机的视觉引导模块检测并识别所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置，基于所述相对位置生成控制信号，完成所述除冰无人机的视觉制导飞行，将所述除冰无人机飞行距所述结冰电缆小于第二预设距离、高度距于距所述结冰电缆小于预设高度的位置；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机除冰系统，其特征在于，所述系统包括除冰无人机及指挥控制系统，其中：所述除冰无人机包括无人机平台、除冰发射模块、视觉引导模块，所述无人机平台用于接收所述指挥控制系统发送的控制信号，并基于所述控制信号将所述无人机平台搭载的所述除冰发射模块、视觉引导模块飞行至预设位置，所述除冰发射模块用于发射除冰弹以完成对结冰电缆的除冰处理，所述视觉引导模块用于识别所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置，并将所述相对位置通过所述无人机平台发送至指挥控制系统；所述指挥控制系统包括指挥控制软件及地面控制站，所述指挥控制软件用于基于所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置及所述无人机平台的姿态信息生成控制信号，所述地面控制站用于与所述无人机平台通讯，接收所述无人机平台发送的所述无人机平台与所述结冰电缆的相对位置及所述无人机平台的姿态信息，并将所述指挥控制系统生成的控制信号发送至无人机平台。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的除冰无人机的无人机平台还包括动力机架、飞控模块、动力模块、电源模块、机载数传图传模块、RTK移动站、遥控器，其中：所述机载数传图传模块、RTK移动站用于分别与所述指挥控制系统的地面控制站的地面数传图传模块、RTK基准站通讯，完成所述无人机平台与地面控制站的通讯。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的除冰无人机的除冰发射模块还包括气动发射装置、挂载触发装置、除冰弹，其中：所述气动发射装置用于基于气动动力将所述除冰弹发射；所述挂载触发装置用于通过所述无人机平台接收所述指挥控制系统发送的除冰指令，并基于所述除冰指令使能所述气动发射装置；所述除冰弹用于与所述结冰电缆发生碰撞以完成对所述结冰电缆的机械式除冰。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统的除冰无人机的视觉引导模块还包括可见光摄像模块、红外摄像模块、毫米波雷达、图像处理软件、运动控制软件，所述视觉引导模块用于基于所述光摄像模块、红外摄像模块、毫米...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家璇，彭延云，林小迪，张琦，史涛瑜，尹竹岩，佈仁吉日嘎，沈佳颖，张森，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：