袁虎強，蘇志龍，蔣新華，洪懷玉

（1.中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司昆明局，云南昆明 650217；2.廣州中科智云科技有限公司，廣東 廣州 510660）

特高壓換流站輸電線路逐漸成為國家互聯(lián)電網(wǎng)中較為關鍵的一部分，電網(wǎng)的安全關系到國家經(jīng)濟的發(fā)展以及社會秩序的穩(wěn)定。在電網(wǎng)運行的同時，需定期檢驗電網(wǎng)中的輸電信息，保證電網(wǎng)時刻處于正常工作狀態(tài)[1-2]。為此，不少研究學者針對特高壓換流站設備巡檢路線進行規(guī)劃，以提高設備的安全運行，促進電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展[3]。由于特高壓換流站設備進行巡檢路徑規(guī)劃時，需要考慮巡檢過程中的各種影響因素，故在規(guī)劃時需不斷添加新的操作信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，按照標準處理方式檢驗不同路徑間的信息，防止數(shù)據(jù)的外漏，并匹配信息參數(shù)，提前得知路徑數(shù)據(jù)操作流程，方可完成巡檢路徑的整體規(guī)劃[4]。

目前，在換流站復雜環(huán)境下，國內(nèi)外研究搭建信號全覆蓋式地面基地，不斷調整信號信息，促進設備獲取信息的性能[5]。傳統(tǒng)基于智能電網(wǎng)的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃，通過模擬路徑信息檢驗設備的巡檢流程，匹配相關內(nèi)部路徑檢驗數(shù)據(jù)，不斷完善不同巡檢設備間的巡檢差異，調整差異范圍，獲取較好的巡檢路徑。傳統(tǒng)基于GPRS 的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃規(guī)定了巡檢的基礎路線，時刻監(jiān)控路徑狀況，并提取路徑狀況信息，達到路徑數(shù)據(jù)完整收集的目的[6]。但由于傳統(tǒng)研究處于起步階段，具有一定的局限性，對巡檢的數(shù)據(jù)調整力度較小。

為此，文中提出基于多旋翼無人機的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃，對上述問題進行分析與解決。

1 巡檢路徑數(shù)據(jù)獲取

多旋翼無人機系統(tǒng)以UMR 作為系統(tǒng)主體，同時搭建相應的機載電源，利用其主控飛行系統(tǒng)實現(xiàn)飛行監(jiān)控操作，保證無人機在運行中處于穩(wěn)定飛行狀態(tài)。文中利用多旋翼無人機的數(shù)據(jù)追蹤功能進行系統(tǒng)追蹤，不斷轉化不同的路徑信息，同時檢驗路徑信息間的綜合差異，選取目標直接驅動信號檢查路徑的關聯(lián)程度，采用無人機系統(tǒng)調節(jié)關聯(lián)程度較小的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的關聯(lián)程度處于統(tǒng)一標準水平中[7]。

按照多旋翼無人機機載系統(tǒng)中的機載構成模式，配置數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，時刻監(jiān)控此時的路徑信息，將無線影像數(shù)據(jù)通過傳輸通道實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并在傳輸?shù)倪^程中不斷擴展傳輸通道寬度，保證數(shù)據(jù)的完整傳輸。在實現(xiàn)數(shù)據(jù)基礎傳輸后，接收端口執(zhí)行路徑數(shù)據(jù)收集任務，并傳達任務指令，在無人機操作前轉化路徑信息，同時調整此時的路徑狀態(tài)，促使路徑狀態(tài)與無人機操作狀態(tài)相吻合[8]。按照機載系統(tǒng)的數(shù)據(jù)控制方式對路徑數(shù)據(jù)進行內(nèi)部輸出操作，選擇相應的輸出實現(xiàn)輸出檢驗，即：

式中，p表示為輸出檢驗參數(shù)，VC、VR與VL為無人機機載內(nèi)部信息參數(shù)，D表示為相關的輸出系數(shù)，ωC為無人機調控狀態(tài)下的路徑信息。

獲取輸出函數(shù)，在實現(xiàn)內(nèi)部路徑監(jiān)控的基礎上達到路徑分析目的，同時掌控不同的路徑信息，加強對中心調控系統(tǒng)的檢驗力度，完善無人機機載信息，強化對路徑數(shù)據(jù)的收集性能，并標定收集空間，將收集的信息集中存儲于同一空間中，配備空間監(jiān)控程序，時刻保護內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)狀況[9]，巡檢設備工作框圖如圖1 所示。

圖1 巡檢設備工作框圖

利用不同空間路徑信息調節(jié)路徑數(shù)據(jù)的收集渠道，調整渠道信息數(shù)據(jù)，將巡檢路徑數(shù)據(jù)完整錄入檢測系統(tǒng)中等待檢測，在完成檢測后，提取數(shù)據(jù)并過濾數(shù)據(jù)中的信號信息，減少外界信號對數(shù)據(jù)提取結果的影響程度[10]。

2 設備巡檢路徑數(shù)據(jù)模塊調試

在巡檢路徑數(shù)據(jù)提取的基礎上，利用多旋翼無人機定位數(shù)據(jù)以及中心功能操作技術，分析路徑數(shù)據(jù)的存在模式，同時整理操作模式，調節(jié)巡檢設備的上位機與集中控制器間的關系，并關聯(lián)操作數(shù)據(jù)，傳導巡檢路徑基礎信息，不斷完善不同路徑間巡檢差異，構建差異整合模型。利用TCP 協(xié)議[11]實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，保證巡檢數(shù)據(jù)的正常傳輸，將通信模塊與集中控制器相連接，并測試串口通信模塊狀態(tài)，在數(shù)據(jù)PC 機中打開巡檢空間內(nèi)部數(shù)據(jù)，研究不同數(shù)據(jù)在相同操作范圍內(nèi)的操作流程。

將巡檢數(shù)字示波器與設備中心調控器結合，在結合過程中，根據(jù)相應巡檢數(shù)據(jù)存儲模式，對其進行模塊化處理。傳達上機位任務指令，并通過指令傳輸通道擴展內(nèi)部空間巡檢數(shù)據(jù)的調試傳輸[12]。下發(fā)巡檢路徑信息，利用閾值分割法收集巡檢紅外熱圖像，并觀察圖像間差異，對差異數(shù)值進行基礎調試，設置調試公式為：

式中，a、b、c為不同的調試參數(shù)，f(x,y)為巡檢紅外熱圖像，T1與T2為調試可控范圍。利用巡檢調試參數(shù)對巡檢路線空間進行數(shù)據(jù)清理操作，避免無關數(shù)據(jù)對巡檢操作的干擾。調配無人機功能性檢驗操作，審核不同路徑區(qū)域的巡檢信息，時刻監(jiān)控巡檢設備的運動軌跡，將巡檢頁面轉移至空間監(jiān)控頁面，確保數(shù)據(jù)圖像的安全，查找其內(nèi)部電機驅動原理。

優(yōu)化巡檢路徑信息存儲空間結構，在空間內(nèi)部配置數(shù)據(jù)引流裝置，引導路徑信息流通過空間結構，并調整巡檢數(shù)據(jù)信息，設置不同圖像像素點，作為巡檢圖像中數(shù)據(jù)查找介質[13]，按照像素點在圖像中的位置，推斷巡檢位置信息，并標記信息數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)處于允許范圍之內(nèi)，并集中存儲空間數(shù)據(jù)。

3 設備巡檢路徑規(guī)劃

利用調試的路徑數(shù)據(jù)信息對巡檢路徑進行規(guī)劃，調節(jié)巡檢設備的下機位系統(tǒng)，同時，完整處理巡檢設備后臺數(shù)據(jù)，按照后臺信息查找標準，增強巡檢機制操控力度，集中調節(jié)多旋翼無人機的中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并配置數(shù)據(jù)檢驗裝置[14]。利用影像追蹤技術時刻反映巡檢設備的監(jiān)控狀態(tài)，獲取設備溫度數(shù)據(jù)，利用后臺數(shù)據(jù)對無人機進行遠程操控，配合紅外圖像軟件程序處理，對空間信息內(nèi)容進行檢驗，識別巡檢設備的故障數(shù)據(jù)；利用監(jiān)控云臺實現(xiàn)路徑云端監(jiān)控，管理路徑障礙數(shù)據(jù)，提取存儲數(shù)據(jù)庫中的路徑信息，與檢測到的路徑數(shù)據(jù)進行匹配對比[15-16]，檢驗差異程度對巡檢設備的路徑自主規(guī)劃為：

式中，Kσ(S)為系統(tǒng)所需的規(guī)劃參數(shù)，σ表示路徑變量，S為監(jiān)控云臺內(nèi)部信息。

在獲取相應路線規(guī)劃參數(shù)后，將規(guī)劃參數(shù)數(shù)據(jù)代入規(guī)劃系統(tǒng)中等待系統(tǒng)檢驗操作，構建云臺操作，如圖2 所示。

圖2 云臺操作圖

在空間系統(tǒng)中傳輸過濾數(shù)據(jù)，并加強對規(guī)劃路徑的管理力度，進行多旋翼無人機通信，將地面基站信息及時傳導至無人機機載空間，搭配配套的數(shù)據(jù)無線收發(fā)端，并在端口連接路徑檢驗串口，結束內(nèi)部信息檢驗操作，實現(xiàn)特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃。

4 實驗分析

4.1 實驗環(huán)境及實驗參數(shù)

為檢驗文中研究路徑規(guī)劃方法，將該方法與傳統(tǒng)方法進行對比，并獲取所需的對比數(shù)據(jù)，驗證文中方法的有效性。構建實驗操作框架如圖3 所示。

圖3 實驗操作框架圖

解析云南特高壓換流站的地理位置情況，按照地理位置對應的信息轉換不同的無人機飛行模式。實驗參數(shù)如表1 所示。

表1 實驗參數(shù)

根據(jù)上述參數(shù)設計，在昆北換流站中利用環(huán)流信息差異配置相應的巡檢裝置，調節(jié)控制電機速率，確保電機正常運行。

4.2 結果分析

4.2.1 不同方法巡檢角度分析

為了驗證所提方法的科學有效性，實驗分析了所提方法以及傳統(tǒng)方法在進行巡檢時的角度，實驗結果如圖4 所示。

圖4 巡檢角度對比

分析圖4 可知，在相同實驗環(huán)境下，文中方法巡檢角度優(yōu)于其他兩種巡檢方法。其中，文中方法巡檢的角度適中，基于智能電網(wǎng)的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃的巡檢角度較大，基于GPRS 的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃的巡檢角度最小。這是由于文中在巡檢路徑規(guī)劃的過程中利用無人機進行追蹤，時刻監(jiān)控路徑狀況，并調節(jié)不同的路徑狀況信息，配置狀況查詢與檢驗系統(tǒng)，完善內(nèi)部巡檢空間的中心檢驗功能，進而提升了巡檢路徑的效果。

4.2.2 不同方法勞動強度分析

實驗對云南特高壓換流站的內(nèi)部空間特征進行解析，查找相關度較大的巡檢路徑數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)信息通過無人機系統(tǒng)展現(xiàn)至圖像空間中，對比獲取的圖像清晰程度，通過清晰程度推斷出具體工作所需的勞動強度，實驗結果如圖5 所示。

分析圖5 可知，基于GPRS 的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃具有較小的勞動所需強度，傳統(tǒng)基于智能電網(wǎng)的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃的勞動所需強度較大，而文中基于多旋翼無人機的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃的勞動所需強度均小于其他兩種方法。

圖5 勞動所需強度對比圖

5 結束語

文中在傳統(tǒng)特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃的基礎上，提出基于多旋翼無人機的特高壓換流站設備巡檢路徑規(guī)劃，整合不同路徑數(shù)據(jù)信息，利用無人機內(nèi)部調控模板，掌控較為精準的路徑研究數(shù)據(jù)，具有較強的數(shù)據(jù)可操作性，獲取準確的路徑信息，具有很好的操作效果。