黃曉胤

摘 要：地面監(jiān)控系統(tǒng)是電力巡線無人機(jī)的控制中心，可以有效的滿足電力巡檢任務(wù)對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)提出的相關(guān)要求，并利用當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)，建立完善的智能地面監(jiān)控系統(tǒng)，促使無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主巡檢，滿足當(dāng)前時(shí)代的需求?；诖?，作者結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電力巡線無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，以供相關(guān)工作人員參考。

關(guān)鍵詞：電力巡線；無人機(jī)；智能地面監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）05-0027-02

隨著時(shí)代不斷發(fā)展，先進(jìn)的信息技術(shù)逐漸創(chuàng)新，從根本上促進(jìn)了無人機(jī)技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用，并對(duì)相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)提出更高的要求，以滿足當(dāng)前時(shí)代的需求。現(xiàn)階段，我國相關(guān)科研人員積極對(duì)地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，靈活應(yīng)用當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化，提升其系統(tǒng)的工作效率。

1 電力巡檢無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)

1.1 現(xiàn)狀

先階段，我國電力巡檢無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)研究逐漸處于成熟階段，以無人機(jī)地面站為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸電線路的智能化巡檢以及巡線無人機(jī)的智能監(jiān)控。例如，當(dāng)前在我國的軍事領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、氣象領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域以及勘測領(lǐng)域中，均利用了相關(guān)的巡檢無人機(jī)技術(shù)，從根本上提升工作效率，因此，提升無人機(jī)自身安全穩(wěn)定性對(duì)于當(dāng)前的各行業(yè)發(fā)展來說至關(guān)重要。經(jīng)過不斷的研究發(fā)展，我國已經(jīng)研制出以狀態(tài)檢測與數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)核心的無人機(jī)地面站系統(tǒng)，以幫助相關(guān)的無人機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)測。例如，當(dāng)前美國研制出的“捕食者”無人機(jī)地面站，主要由數(shù)據(jù)終端、規(guī)劃控制臺(tái)、雷達(dá)控制臺(tái)以及相關(guān)的操控臺(tái)組成，能有效的控制無人機(jī)進(jìn)行目標(biāo)攻擊與數(shù)據(jù)監(jiān)測，滿足當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的需求，提升監(jiān)控效率。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，電力巡檢無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)較為廣泛，以保證該系統(tǒng)具有良好的智能化水平，具體來說，其關(guān)鍵技術(shù)主要內(nèi)包括以下幾種：第一種，分析功能需求，結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，針對(duì)現(xiàn)有的需求，設(shè)計(jì)出整體的系統(tǒng)方案，明確各部分系統(tǒng)的功能；第二種，對(duì)規(guī)劃任務(wù)進(jìn)行合理的計(jì)算，針對(duì)實(shí)際的任務(wù)需求，利用有效的跟蹤控制算法；第三種，建立完整的巡檢環(huán)境模型，為后續(xù)的相關(guān)任務(wù)規(guī)劃奠定良好的基礎(chǔ)[1]。

2 電力巡檢無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案分析

在電力巡檢無人機(jī)地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合當(dāng)前電力實(shí)際需求，并針對(duì)現(xiàn)階段的電路巡檢系統(tǒng)檢測方案進(jìn)行合理的系統(tǒng)檢測，以滿足當(dāng)前需求，具體來說，主要包括以下兩方面：

2.1 硬件設(shè)計(jì)

當(dāng)前，無人機(jī)地面站相關(guān)的硬件平臺(tái)主要包括相關(guān)的視頻接收、無線數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)、觀測站以及地面站箱體等部分。

2.1.1 地面站系統(tǒng)操作臺(tái)分析

地面監(jiān)控系統(tǒng)的操作平臺(tái)主要包括PC機(jī)與箱體，在實(shí)際工作運(yùn)行過程中，受工作的外部環(huán)境影響，整體的操控平臺(tái)必須具備以下幾方面性能：首先，該平臺(tái)需要具備良好的耐碰撞能力，例如，在相關(guān)的設(shè)備設(shè)施安裝過程與運(yùn)輸過程中，不可避免的會(huì)發(fā)生碰撞、摔落等情況，如，相關(guān)的無線傳輸電臺(tái)、PC機(jī)等相關(guān)的配套設(shè)備在電力巡檢野外工作環(huán)境中，經(jīng)常受外力影響，因此，相關(guān)的系統(tǒng)防護(hù)設(shè)備必須具備良好的耐碰撞能力，以此來保證其正常運(yùn)行，提升運(yùn)行效率；其次，要求其具備良好的耐溫能力，受電力線路自身的性質(zhì)影響，導(dǎo)致相關(guān)的操控臺(tái)需要在不同的區(qū)域環(huán)境中工作，容易受外界環(huán)境影響，如，高溫天氣、暴雪天氣、低溫天氣等，致使相關(guān)的設(shè)備設(shè)施容易快速發(fā)生老化，降低自身的使用壽命，易發(fā)生安全事故，因此，應(yīng)使其具備良好的耐溫性能，從根本上提升系統(tǒng)的使用年限；最后，具有良好的防水功能，由于相關(guān)的設(shè)備設(shè)施屬于電子設(shè)備，如，計(jì)算機(jī)、PC機(jī)等，如果受到雨水侵襲，則容易發(fā)生安全故障，因此，應(yīng)保證其具有良好的防水功能，促使其相關(guān)的設(shè)備設(shè)施不受雨水、灰塵等侵害，在惡劣的野外環(huán)境中正常運(yùn)行。例如，現(xiàn)階段部分施工人員利用內(nèi)置有效的泡沫減震包裝箱進(jìn)行相關(guān)的設(shè)備運(yùn)輸，可以有效的對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，防止設(shè)備在運(yùn)輸過程中受到損傷。同時(shí)，在地面站系統(tǒng)操作臺(tái)建設(shè)時(shí)，相關(guān)的PC機(jī)選擇軍用的計(jì)算機(jī)作為地面監(jiān)控設(shè)備，該設(shè)備具有良好的防水功能，可抵抗較強(qiáng)的壓力，并且，該設(shè)備的所有接口均進(jìn)行合理的處理，利用相關(guān)的防水橡膠蓋板進(jìn)行有效的密封，可以從根本上避免灰塵、水汽以及其他微小的異物進(jìn)入到設(shè)備中，提升設(shè)備在野外運(yùn)行的能力。

2.1.2 觀測站與視頻接收站分析

在無人機(jī)運(yùn)行過程中，對(duì)相關(guān)的輸電線路進(jìn)行巡檢時(shí)，需要相關(guān)的無人機(jī)對(duì)畫面進(jìn)行有效的拍攝，并保證畫面的時(shí)效性，以此來對(duì)線路進(jìn)行有效的檢測。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)的觀測機(jī)載影像設(shè)備的應(yīng)用，高效進(jìn)行相關(guān)的畫面?zhèn)鬏斉c監(jiān)測，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸送至視頻接收站，滿足當(dāng)前的工作需求。

2.1.3 無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)分析

無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)主要是指，地面站與無人機(jī)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸交流的相關(guān)媒介，通過利用該媒介，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的遙控指令、數(shù)據(jù)交互以及相關(guān)的遙測數(shù)據(jù)等，提升數(shù)據(jù)通信效率。例如，當(dāng)前被普遍應(yīng)用9XTend無線數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)，可以有效地進(jìn)行超遠(yuǎn)距離傳輸，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，其電臺(tái)設(shè)備室內(nèi)的傳輸距離最遠(yuǎn)約為九百米，而室外的傳輸距離最遠(yuǎn)約為六十四公里，該數(shù)據(jù)電視臺(tái)具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口RS232/485，具有操作簡單、快捷等優(yōu)點(diǎn)，能有效的滿足當(dāng)前時(shí)代的需求。在該電臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行過程中，相關(guān)工作人員只需要利用相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)接口，將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的傳輸，傳輸至電臺(tái)，在電臺(tái)接收相關(guān)的數(shù)據(jù)后，會(huì)自動(dòng)將相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，發(fā)送至與其匹配的遠(yuǎn)程接收電臺(tái)，該接收電臺(tái)利用USB進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，直接利用相關(guān)的PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，提升數(shù)據(jù)傳輸效率。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

2.2.1 軟件方向分析

結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際工作與各功能需求，需要相關(guān)工作人員明確軟件的總體方案設(shè)計(jì)，利用當(dāng)前的軟件需求原則，對(duì)現(xiàn)有的地面監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃，具體來說，主要分為以下幾方面：首先，利用當(dāng)前先進(jìn)的橫向分解方式，對(duì)其進(jìn)行模塊分解，分為數(shù)據(jù)顯示、通信鏈路、控制飛行、任務(wù)合理規(guī)劃以及地圖五部分，同時(shí)利用先進(jìn)的縱向分解方式進(jìn)行分系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足當(dāng)前的需求；其次，結(jié)合實(shí)際，繼續(xù)進(jìn)行劃分，并將通信鏈路模塊繼續(xù)劃分，劃分為數(shù)據(jù)傳輸與通信控制，利用有效的控制對(duì)數(shù)據(jù)的通信參數(shù)進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，利用相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)向無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，并在地圖中顯示無人機(jī)的飛行路徑，從而實(shí)現(xiàn)輸電線路的智能巡檢。[2]。

2.2.2 軟件需求分析

軟件需求分析是當(dāng)前系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容，也是系統(tǒng)的重要組成部分。對(duì)軟件進(jìn)行有效的分析，可以從根本上提升無人機(jī)地面監(jiān)控的系統(tǒng)性與高效性，具體來說，主要包括以下幾方面：首先，明確信息域原則，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的定義，以滿足當(dāng)前的需求；其次，明細(xì)問題原則，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部涉及的相關(guān)復(fù)雜邏輯進(jìn)行有效的逐層分解，從而形成完整的地面監(jiān)控系統(tǒng)；最后，明確邏輯模型與物理模型的原則，在實(shí)際的模型應(yīng)用過程中，邏輯模型的主要工作任務(wù)是明確數(shù)據(jù)項(xiàng)與系統(tǒng)之間的主要關(guān)聯(lián)，確定工作任務(wù)，而物理模型則主要以數(shù)據(jù)項(xiàng)與系統(tǒng)之間的關(guān)系為基礎(chǔ)，形成完善的表現(xiàn)形式。

3 結(jié)語

綜上所述，在電力巡線無人機(jī)智能地面監(jiān)控系統(tǒng)研究過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)順應(yīng)當(dāng)前時(shí)代的發(fā)展，明確無人機(jī)電力巡檢未來的發(fā)展趨勢，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過不斷的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)對(duì)巡檢無人機(jī)的完全智能監(jiān)控，以滿足當(dāng)前時(shí)代的需求。但在實(shí)際的研究過程中，還存在一些不足之處，需要工作人員不斷創(chuàng)新，提升巡線無人機(jī)的智能水平。

參考文獻(xiàn)

[1]梁焜.電力巡線無人機(jī)地面監(jiān)控技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2014.

[2]邴麗媛，劉智，蔣余成.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電力巡線無人機(jī)避障技術(shù)研究[N].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，4003：98-102+107.