基于电网行业巡检无人机智能地面管控系统研究

基于电网行业巡检无人机智能地面管控系统研究

王江 卢宇 毛云申 曾令争 温善和 覃胜现 莫明思

广西电网有限责任公司河池供电局 547000

摘要：随着电网规模不断扩大，电力系统快速发展，无人机具有自主飞行电力线路巡检功能，可对设备进行多方位、多角度观察，极大地提高巡检工作的效率和质量,已在电力系统进行广泛应用，但是线路运维人员对于无人机在飞行过程中无法进行实时定位及监控，一旦无人机受到外部影响而偏离指定路线时，无法按照制定计划完成工作巡检任务，降低了工作效率且容易发生无人机丢失事故，对于电力造成很大的经济损失。

关键词：电网行业；巡检无人机；智能；地面监控系统

前言：以往的电网巡检条件艰苦、劳动强度大，所以，电网管理部门急需一种自动化程度高、机动灵活以及成本低的新型巡检方式。而无人机恰巧具备这些特征，现已被应用在实际巡检中。基于此，文章对基于电网行业巡检无人机智能地面管控系统进行了详细研究，以供参考。

1电力巡检无人机智能地面监控系统研究现状

我国目前电网行业中的巡检无人机智能地面监控系统的相关研究已经越来越多,主要是将无人机地面站位主要的基础来实现对输电线路的智能化巡检和监控。这项技术已经在我国的很多领域当中都有广泛的应用,已经从根本上实现了工作效率的提升。对无人机的安全性和稳定性进行提升是各个行业都需要关注到问题,我国在经过不断的研究和发展后,已经研制出了以状态检测与数据为基础核心的无人机地面站系统,能够帮助无人机进行有效的监测。

2基于电网行业巡检无人机智能地面管控系统设计

为了进一步提升地面人员对控制无人机的操控效果，通过巡检无人机地面监控系统的设计，可以实现直观的状态获取，从而满足精准的操控。但是这些都离不开硬件设备的支持。为此，在进行无人机智能管控系统硬件设备的设计中，整个系统的硬件可以分为三大块，分别是无人机和机载设备、地面控制系统和系统载体。其中，无人机通过无线电传输方式与地面控制站连接，共享无人机定位数据、无人机飞行情况等参数，通过以太网实现地面与控制的信息传输。无人机智能管控系统通过控制站内的GPS定位系统可以精准地获取无人机的实时定位数据，同时也能够掌握无人机的飞行状态与轨迹，并将所采集到的数据实时呈现在数字化地图上，使无人机运行状态更加直观。另外，通过无人机智能管控系统的设计还引入了双绞线电缆的以太网，具备通用通信协议标准，其标准定义在LAN中采用的双绞线电缆型号。以太网在互联网设备间的传输速率为10-100Mbps左右，而双绞线电缆的以太网可以实现低成本高效率的特点，同时也具备良好的数据传输可靠性，具有广泛的应用价值。

3无人机智能管控系统平台功能设计

3.1无人机飞行状态显示

依据无人机飞行状态的显示功能，可以分为参数显示以及飞行航行轨迹显示，通过这两项内容的显示，可以让地面操控人员准确掌握无人机的运行情况，通过合理的修正更好地完成飞行任务。比如在无人机执行任务中，如果能够实时了解无人机的飞行轨迹，同时也能够预先规划无人机飞行航线以及偏离设定航线的距离，那么无人机航行轨迹显示的功能能够给操控者提供更多的信息，通过数字地图的设计，确保无人机航行轨迹的显示呈现在一整个视图上。基于网络通信功能，无人机智能管控系统还可以从控制中心实时获取无人机的GPS经纬度参数，同时根据实际位置显示在数字地图上，通过图标符号的方式呈现无人机的位置与航向，而数字地图中的图标也能够根据飞机的飞行方向发生改变。无人机智能管控系统中显示的无人机飞行航线还能够通过按键进行控制，如果在操控无人机航行轨迹显示按钮时，无人机智能管控系统能够通过不同的背景色来对无人机的当前时刻和上一时刻的位置进行连线，从而清晰地展现出无人机航行轨迹，能够为地面操控人员提供第一手位置信息。对于无人机航行轨迹的显示来说，也具备参数保存功能，有助于操作人员对无人机的航程进行重新展示和应用。

3.2无人机航线规划功能

在无人机执行飞行侦察任务过程中，必须按照预先设定好航线进行侦查，同时也要结合实际侦查要求进行调整航线。所以，在无人机执行侦查任务中，必须做好线路的提前规划。在无人机航线规划功能的设计中，通过数字地图的鼠标移动，能够同步显示出鼠标所指区域的经纬坐标，这时通过鼠标点击就能够实现航程点的追加，大大简化操作流程，同时也有助于提高侦查任务效率。当完成无人机的航线规划后，还要听过通信网络传递规划信息，并由控制中心通过无线电传输给空中无人机，以此来实现自动驾驶功能。

3.3无人机航线回访功能的设计

在获取无人机飞行参数后，通过航线回放功能的设计，能够完整地呈现出无人机飞行的视觉效果，在离线状态下可以重现无人机的特定飞行过程，有助于对无人机飞行任务中出现的状况做出科学分析。在完成一次无人机任务后，回访功能可以为后续的规划和数据处理提供支持。

4无人机智能管控系统平台实现

4.1监控系统与控制中心的网络通信

对于无人机智能管控系统网络通信来说，一般都采用TPC/IP相连接方式，为了进一步提升无人机智能管控系统通信的可靠性与实时性，还可以选用面向连接交流模式，并通过串口通信来实现。在32位模式下串口通信的方法包括文件打开串口方式、现成控件方式、直接嵌入式以及VxD方式。对于串口通信方式来说，采用现成的空间只需要对以往的串口进行简单地配置，因此这种方法也成为了最简单的方式，但是却缺乏良好的灵活度。而对于直接嵌入式来说，必须掌握系统内部硬件的电路情况，并且深入驱动层次，所以这种方法具有较高的专业度。通过文件的方式打开串口应用最为广泛，一般采用面向技术来实现API函数的封装，同时提供一个串行通信，只要理解其中函数，就能实现灵活运用。无人机智能管控系统广泛应用这种方式，通过完整的串口通信设计，能够展现出良好的灵活性。

4.2调度多比例尺地图技术

多比例尺读图的实现满足人们对空间的分析习惯，能够由远及近地呈现出整体信息，而数字化地图数据中蕴含着大量的信息，通过对多比例尺的地图应用，可以实现信息的快速呈现。无人机智能管控系统运用多比例尺数据的文件管理，对数据的表述原理为以下内容：针对多比例尺数据中的文件控制起来记录每个地图中的无人机运行路径和坐标，当地图放大或缩小时，能够计算窗口坐标，并结合坐标范围选择适合的比例尺，达到更加高效的显示内容，在装在比例尺地图前，还要读取对应的空间检索文件，并结合索引范围装入地图数据，提高显示效率。

结束语：

总之，在电力系统不断发展的影响下,电网的供电规模也越来越大,电网的安全性和稳定性对正常供电的重要性也凸显出来,对电力系统的供电能力也提出了更高的要求。地面监控系统是电力巡线无人机的控制中心,可以有效的满足电力巡检任务对无人机系统提出的相关要求,能够更好的满足当前时代的需求,促进电网事业的发展。

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