1、六軸飛行器在輸電線路巡檢中的實際應用目 錄第一部分 前言- 3 -第二部分 成果的背景- 4 -一、概況第三部分 成果的內容- 6 -二、飛行器在線路巡檢是的工作狀態1飛行器的外觀- 6 -2飛行器的技術參數- 7 -3相關技術資料- 8 -三、六軸飛行器巡檢系統介紹及在實際工作中的應用- 14 -1.1六軸飛行器系統- 14 -1.2地面站系統- 15 -1.3工作實例- 16 -第四部分 成果的效益- 17 -四、飛行器輸電線路巡檢的優勢五、結束語第一部分 前言隨著電網的日益擴大,巡線的工作量也日益加大,飛行器作為一種運載工具,可以被應用在輸電線路巡檢中,通過搭載各種檢測設備,以實現對輸電

2、線路的日常巡視,提高線路運維效率。研究用六軸飛行器巡視輸電線路的可行性.通過線路雷擊跳閘故障點的查找、及時發現線路的金具缺陷、判斷導線的損傷程度、線路設計路徑的初勘等工作實例,分析六軸飛行器在線路巡視中的特點。適合線路走廊內的樹木生長、地理環境、交叉跨越等實例，地面檢察人員根據飛行器高清攝像頭拍攝，通過數字網絡進行實時視頻或者圖片傳輸地面顯示器，判斷線路的狀態。應用結果證實六軸飛行器能小范圍代替人力登桿塔完成巡查任務,降低了人工勞動強度,減少了作業風險,適合在山多水田地勢復雜的范圍推廣使用。第二部分 成果背景一、概況傳統方式的線路巡檢都是需要編排各個小組攜帶望遠鏡、工具等設備徒步翻山越嶺進行線

3、路巡檢，對于疑是故障線路需要進行攀爬高空作業，特別是在夏季和冬季存在著極大地安全隱患。夏季：高溫天氣桿塔溫度過高，如果稍不注意就會存在安全問題。冬季：溫度過低，桿塔結冰，容易發生側滑，安全隱患極為嚴重。然而，在實際的線路巡檢中，工作人員都需要攀爬桿塔進行確認，往往有很多次都是爬上去后發現沒有問題，因此工作效率極低有時徒勞同時需要承擔極大地安全風險隱患。為能夠規避上述問題因此我們今年提出大膽的實驗，并且查閱很多相關案例，借鑒成功經驗，對線路巡檢工作進行改革-飛行器線路巡檢。因延邊地區地處山區，樹木、山嶺多，因此借助飛行器對輸電線路進行巡檢尤為適用。目前能夠投入巡檢工作的飛行器中可概括為三種：固定

4、滑翔式飛機、真升機、多軸飛行器。按照速度依高到低次為：滑翔式飛機、直升機、多軸飛行器。按照穩定性高到低依次為：多軸飛行器、滑翔式飛機、直升機。按照成投入本高到低依次為：直升機、多軸飛行器、滑翔式飛機。按照操控性能簡易程度高到低依次為：多軸飛行器、直升機、滑翔式飛機。由于滑翔式飛機飛行數度太快，最高可達200Km/H，且不能保持懸停姿態運作，適合于比賽或噴灑等行業，在我們輸電行業用處不大，因此我們一般選用直升機或多軸飛行器。因為對輸電線路進行巡檢需要具備穩定性高、平衡性能強、操作程度簡單等條件，因此多軸飛行器應為首選。然而多軸飛行器分為：四軸飛行器、六軸飛行器、八軸飛行器。軸數越多平穩性越高同時

5、成本也就越大，考慮到平穩程度及成本，因此我們選用六軸飛行器。飛行器搭載高清攝像頭、紅外成像儀或者導線損傷探測儀等設備可實現的作業項目有：遠距離拍攝、近距離攝影/攝像、紅外熱成像、絕緣子監測等。可監測的線路主要缺陷包括：線路通道障礙、線路金具的松脫、確實和磨損，絕緣子劣化、破裂和污垢導致放電，間隔棒松脫和損壞，導線和底線磨損，導線和金具內部的損壞、導線連接點過熱、導地線防震錘滑動，引流線散股，桿塔基礎損壞等。也可通過自主導航定位功能的地面控制站控制飛行器自動飛行，并將數字圖像傳輸到地面接收器通過液晶屏顯示高空影像。采用六軸飛行器在輸電線路巡檢的應用，不僅可以大大提高線路巡視質量和效率，還可以降低

6、維護人員作業分享和工作強度，改善工作環境，提高輸電線路運行維護管理水平，提高工作效率。第三部分 成果內容二、飛行器在線路巡檢是的工作狀態1、飛行器外觀飛行器負載設備的圖像（1）飛行器負載設備的圖像（2）2、飛行器的技術參數六軸飛行器自身屬性：1）最大起飛重量：14公斤 。2）任務載荷能力：6公斤 。3）旋翼直徑：1850mm 。4）尾槳長度：305mm 。5）機長：1570mm 。6）機寬：450mm 。7）機高：740mm 。8）續航時間15-20。9）時速90公里/每小時3、相關技術資料1）機架采用日本東麗3K碳纖維布編織碳纖板與3K中空純碳纖碳纖維管(非3K玻碳管)全CNC加工，設計標準

7、高于同類產品，整套機架僅重600克。全折疊式設計，針對便攜性要求高的用戶設計，特別適合用來做監控、遙感、測繪、空中偵查、火場觀察、生命探索、電纜巡線、農場監測、等對移動性能要求高，設備載重不大并需要較多留空航時的應用領域。配置要求：軸距直徑680MM,300W左右輕型盤式電機,12-13寸碳纖維螺旋槳,3-4S電池,帶中等負載,(例如小型數碼相機,小型單電相機等),相關配件編號：2）動力電機說明型號：X4108SKV：600KV尺寸：46*25.5mm（不含軸高度）重量：113g硅膠線長度：60cm槳夾輸出軸直徑：6mmAPC12·38槳 電壓14.8V 滿負載電流16.6A 拉力1

8、550克 轉速6115分 功率245W3）30A電子調速器說明A1產品規格1.1輸出能力：持續電流30A，短時電流40A（不少于10秒）；1.2電源輸入：24節鋰電池組或512節鎳氫/鎳鎘電池組；1.3BEC輸出：2A （線性穩壓模式linear mode）；1.4最高轉速：2極馬達210000轉/分鐘，6極馬達70000轉/分鐘，12極馬達35000轉/分鐘；1.5尺寸： 45mm（長）*24mm（寬）*11mm（高）；1.6重量： 25g（含散熱片）；1.7附件：鍍金馬達連接頭及熱縮套管三對（可選配）；A2產品功能2.1安全上電功能：接通電源時，無論油門搖桿處于任何位置均不會立即啟動電機，

9、避免造成人身傷害；2.2油門行程校調功能：適應不同遙控器油門行程的差別，提高油門響應的線性度；2.3程序設定項目：剎車設定：無剎車/有剎車；電池類型：Li-xx（鋰電池）/ Ni-xx（鎳鎘或鎳氫）； 低壓保護模式：降低功率/關閉輸出；低壓保護閾值：低/中/高；啟動模式：普通/柔和/超柔和啟動；進角：低/中/高；恢復出廠默認值；2.4全面的保護功能：欠壓保護：由用戶通過程序設定，當電池電壓低于保護閾值時，電調自動降低輸出功率；過壓保護：輸入電壓超過輸入允許范圍 不予啟動，自動保護，同時發出急促的“嗶嗶”告警音；過熱保護：內置溫度檢測電路，MOS管溫度過高時電調自動關斷；遙控信號丟失保護：遙控信

10、號丟失1秒后降低功率，再有2秒無遙控信號則關閉輸出；A3工藝特點3.1 電源輸入端采用超低阻抗大容量電解電容，極大提高抗干擾能力；3.2 輸出MOSFET功率管配備獨立散熱片，有效降低器件溫升，提高系統大電流工作能力；3.3 采用單片機控制；3.4 單片機采用獨立穩壓芯片，避免BEC負載變化造成電源干擾，提高單片機工作穩定性；3.5 提供鍍金馬達連接頭和熱縮套管輔材，便于安裝（注：此為可選 配器材）；3.6 兼容好盈科技出品的無刷電調編程設定卡4）飛行主控系統說明基本特性飛行特性硬件規格支持多旋翼飛行器類型支持的電子調速器輸出推薦遙控器工作電壓范圍I，X 型四旋翼I，X，IY，Y 型六旋翼I，

11、V，X型共軸雙槳八旋翼400Hz 刷新頻率PCM 或 2.4GHz，至少4通道主控器: 4.8V5.5V多功能模塊: 輸入7.4V26.0V(推薦2S6S LiPo)輸出（V-SEN端口紅線）:3A5V (瞬時最大電流：7.5A)功耗工作環境溫度調參軟件系統要求 最大3.15W(0.25A12.6V)普通1.638W(0.13A12.6V)-10°C 到50°CWindows XP sp3 / Windows 7 / Windows 8 懸停精度(GPS模式)最大尾舵角速度最大傾斜角度最大升降速度垂直方向：±0.8m水平方向：±2.5m200°

12、/秒35°上升6m/s，下降4.5m/s重量尺寸內置功能 主控器:27gGPS/指南針模塊：27gPMU模塊：28gLED模塊：13g主控器:45.5mm x 32.5mm x 18.5mmPMU模塊:39.5mm x 27.5mm x 10.0mmGPS 與指南針：46mm(直徑)x10mmLED模塊：25mm × 25mm × 7.0mm多種控制模式飛控系統增強型失控保護低壓保護支持S-BUS接收機支持PPM接收機獨立PMU模塊支持2軸云臺5）電池參數14.8V 10000MAH 25C長165MM 寬65MM 高41MM重896G 6）圖像傳輸工作電壓12V

13、 發射模塊重34G 發射功率400mW黑GND黃VIDEO.白AUDIO 6.0MHZ綠AUDIO 6.5MHZ2PIN線： 紅+12V黑GND超輕鎖相環穩頻圖傳.市區地面實測距離1公里，整體工作參數A1 工作環境溫度：-10 - 50度 A2 工作環境風速： 0 - 5級風A3 工作環境：禁止雨天飛行A4 飛行時間： 8 - 15分鐘（適溫度而定）A5 遙控距離： 1800M(適電磁環境而定）A6 工作電壓：動力電14.8V 圖像傳輸12V 主控5V A7 工作電流：飛行主控 3A 動力電機 16.6A 6）遙控器：A1擁有10架模型存儲容量A2支持三種模型制式轉換A3遙控距離（空曠無干擾）

14、1500米以內A4信號制式PCM1024系統A5發射頻率：72MHzA6電源電壓：9.6V7）接收機：A1接收頻率：72MHz頻段A2電源電壓：4.8-6.0V電池的穩壓輸出A3電流強度：70mA三、六軸飛行器巡檢系統介紹及在實際工作中的應用輸電線路巡檢系統主要包括兩大部分：六軸飛行器系統(UMR)和地面站系統(GSS)。UMR為空中作業部分，用于在輸電線路周圍對其進行全方位的影像數據獲取，并通過無線影像傳輸系統將獲取影像數據實時傳輸到GSS，在GSS上能實現觀察、存儲當前所拍攝到的輸電線路圖像，并且GSS中的地面智能診斷系統能實時對獲取的圖像進行診斷。查找輸電線路所存在的缺陷，為工作人員開展

15、相應設備的檢修提供真實全面的現場資料和缺陷信息。下面將對這兩大組成部分的結構劃分和功能加以詳細說明。1.1六軸飛行器系統飛行器系統，是以UM為主體，搭載機載電源、飛行控制系統和機載任務設備所構成的整體。其中，UM是由機體、起落架和六個旋翼構成。1）機載電源采用鋰/鋰聚合物動力電池，電池的容量和重量根據UM的性能指標進行優化選擇，使UM滿足對輸電線路巡檢時的飛行要求。2）飛行控制系統是保證UM完成穩定飛行、快速轉彎、高精度懸停等動作的核心部分，由導航組件慣性導航單元、飛行控制計算機、旋翼驅動組件、遙控遙測系統機載端和導線防碰撞預警系統構成。其中，導航組件用以對UM進行差分定位，并感知UM的角速率

16、以及解算姿態角信息飛控計算機綜合所獲得的數據信息，根據預定的目標指令解算UM的直接驅動信號，控制電機動作，實現UM的自主導航運動。3）導線防碰撞預警系統能夠實時判斷UM與最近導線之間的位置關系，當UM與輸電線路之間的距離小于電網規定的安全距離時預警系統便會自動報警并產生排斥驅動指令，使UM遠離危險區域，這樣就可避免由于撞線造成的對輸電線路的再次破壞，保證了UM和輸電線路的安全。4）機載任務設備系統是由減震云臺、影像采集系統和無線影像數據傳輸系統的機載端構成。影像采集系統安裝在減震云臺上，通過控制云臺的俯仰和滾轉，能夠對輸電線路進行多角度、全方位的拍攝，拍攝的影像信息經無線影像傳輸系統的機載端實

17、時發送到GSS中的無線影像數據傳輸系統地面接收端。5）為了進一步增強UM的自主性，機載任務系統還可增加輸電設備識別與跟蹤系統，實現UM智能跟蹤輸電線路的巡檢工作。1.2地面站系統地面工作站系統GSS，包括遙控遙測系統地面端、無線影像數據傳輸系統地面端、飛行監控系統、影像監控系統和輸電線路影像巡檢綜合診斷系統。1）遙控遙測系統地面端用以對UM發送遙控遙測指令，實現對UM更高權限的指令控制。2）無線影像數據傳輸系統地面端用以實時接收機載端發送的影像數據。3）影像監控系統則可以實現對機載任務系統中的影像采集設備工作狀態的監控，確保影像系統正常工作。出發之前的準備工作1.3實際線路巡檢工作實例2014

18、年7月24日，天氣晴。今天要完成常規線路巡檢工作，以往都是需要人工方式徒步并目測線路，對于桿塔需要進行攀爬巡檢。因采用六軸飛行器系統，因此今天分為兩組，一組成員為采用傳統方式巡檢，另一小組攜帶飛行器系統進行線路巡檢。早上7點同時出發到達指定地點開始分開作業。利用六軸飛行器系統進行線路巡檢時，將飛行器飛行至桿塔的安全距離范圍內對桿塔的各個部位進行攝像，通過地面接收器實時查看設想的內容，對于不確定的部位通過二次高清拍照，將高清照片放大，從而確定該部位的實際情況是否需要進行檢修。而另一組巡檢員需要對桿塔進行攀爬，頂著烈日，極為辛苦而且效率極低。鄰近下班時間兩組所完成的工作量差距甚遠，并且兩組巡檢員的精神狀態及體力程度也有所差距。因此利用飛行器對輸電線路進行巡檢具有一定的推廣價值。第四部分 成果效益四、飛行器輸電線路巡檢的優勢飛行器作為先進的生產工具與作業手段，與傳統巡線方式相比較有很多方面優勢，具體表現在以下幾個方面：1、與常規人工巡線相比不受地形限制、玄仙效率大大提高，可將拍攝的數據待會分析，使得巡視不留死角，降低人工瑯東強度、減少作業