Telecom Power Technology
研制开发
游1,2，周云雅1，彭聪
410004；2.变电智能运检国网湖南省电力有限公司实验室，湖南
针对传统电力检修方式存在安全隐患以及无人机飞行的稳定性和安全性问题，根据复杂环境下变电站设备的要求，分析电磁场、电压等级和电流强度等因素，融合单源点最短距离算法、动态规划算法以及
种智能航迹规划算法模型，实现变电站复杂条件下智能航线规划。通过与巡检装备、通信设备、供电设备相结合，构建无人机与人工巡检结合的巡检体系，在无人机智能控制方面累计了丰富的经验，对开展无人机巡检项目具有一电力设备检修；无人机巡检；智能航线规划；智能巡检模式 Research and Exploration on Intelligent Inspection Flight Path Planning Algorithm of UAV
in Substation
LI You1,2, ZHOU Yunya1, PENG Cong
.State Grid Hunan Maintenance Company, Changsha
.Substation Intelligent Transportation and Inspection Laboratory of State Grid Hunan Electric Power Co., Ltd., Changsha
410004, China)
2021年5月10日第38卷第9期
· ４１ ·窑链
Telecom Power Technology
Ｍａｙ １０， ２０２１， Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．９
李 游，等：变电站无人机智能巡检航迹
规划算法的研究与探索
纤、4G 、5G 等通信模式，供电设备有220 V 交流供电设备和锂电池供电设备两种[6-7]。
透平式压缩机
移动式 智慧机巢 交流电源 220V 直流电源 (锂电池)
M300 RTK
精灵4 RTK
御2 RTK
可见光 热红外 紫光
人工智能服务器 车载智能 飞行舱 5G 4G 光纤
智能运检 管控中心
集控站
变电站
2.4G/5.8G 信号
无人机设备 智能设备支持
通信设备 图1 无人机智能巡视项目总体框架
1.3 项目难点ctp版材
目前，无人机应用于电力设备检修行业仍存在许多安全问题和技术难点，复杂环境下的电磁场不稳定且输电线路复杂，对无人机的正常使用产生不利影响，加大了无人机自主巡检的难度，当务之急是解决无人机巡检的航线问题。
单一算法难以智能规划航迹，不能降低无人机自主巡检的风险。完成本项目的关键是研究变电站复杂环境下智能航迹规划算法模型，以实现无人机智能巡检、智能避障以及及时应对复杂环境变化，解决无人机航迹问题。
2 三维航线智能规划技术研究
无人机巡检路径安全可行的关键是三维航线规划，变电站三维航线规划流程如图2所示，主要由台账关联、点云数据处理以及地图使用3部分组成。
基于无人机巡检任务智能避障、稳定工作、提供结果准确以及减少运维人员工作量等要求，研究基
于台账关联、点云数据处理以及地图使用的三维航线规划技术，依次通过绑定台账、区域划分、加载
数据、处理数据、导出数据、道路节点开发和计算应急返航点等关键步骤，合理设置巡检点和辅助点，调整无人机性能参数，实现无人机巡检路径的高效性、可行性、准确性以及安全性等。
2bkey3 变电站复杂环境下航线智能规划系统
在变电站复杂环境下开展无人机自主巡检工作需要更高的要求，需进一步提高变电站多旋翼无人机巡检的可靠性、安全性以及准确性。研究变电站无人机巡检航线智能规划系统，该系统的核心是基于激光点云模型的PC 端App “智能航线规划”。基于点云模型，分析多旋翼无人机相机参数、最小安全距离以及巡检要求等多方面因素，根据无人机各部件的特点，分别对低空和高空巡检进行航线设计，从而提供高度可行的巡检航线，以供多旋翼无人机自主巡 检作业。
基于变电站复杂环境下无人机巡检的要求，提出了变电站复杂环境下航线智能规划系统。变电站航线智能规划主要分为预处理点云数据、制作台账文件、制作App 、初始化App 以及调整航线5个步骤。其中，制作App 由新建工程文件、导入点云文件、导入台账文件3部分组成，初始化App 的实现需要索引管理、台账管理、航点管理以及地图管理4部分功能发挥作用，通过删除当前变电站、航点微调、辅助点添加与采用成果服务，实现调整航线功能[8,9]。
4 三维航线智能规划的算法融合研究
4.1 算法流程
4.1.1 单源点最短路线算法
为了节省多旋翼无人机巡检时间，提高工作效率，
智能航线规划
台账关联
点云数据处理
地图使用 绑定台账
区域划分
加载数据
风机盘管电机海量数据
按照百分比、
气浮垫制定区域加载
Y
处理数据
提取地面 去除噪点 自由剖分 导出数据
道路节点开发 更新全局地图
存在死点
与道路节点动态连接 排除死点 Y N N
计算局部地图
计算应急巡航点
结束
根据巡检单元
图2 三维航线规划全局处理流程
Telecom Power Technology
即寻最短的飞行路线。通过比较两集合内的结点间最短距离，选择最短的飞机路径。但是，在选择最短路径的过程中，需要存储每个结点的最短路径估计，因此该算法的复杂度高、
动态规划算法的本质是解决多阶段决策问题，通过由初始状态、中间阶段决策以及结束状态组成的决策序列，确定航线规划最优路径。使用动态规划求解问题的关键是确定动态规划三要素，即问题的阶段、每个阶段的状态及前后两个阶段之间的递推关系。确定了三要素之后，将决策阶段与问题状态相对应，根据递推关系，求得整个问题的最
运用动态规划算法解决智能航线问题需要通过以下几个步骤来实现。一是分析最优解的性质，描述5 结
传统电力设备检修方式操作危险、
工作人员手动对无人机进行操控的方法因人而异，主观因素对巡检结果产生较大干扰，限制了无人机的应用。而无人机自主巡检在电力设备检修中具有极大地优势，不仅降低了操作的危险性，
实现无人机自主巡检的关键是选择最佳的航迹，最佳航迹的选择取决于智能航线规划算法。
基于前人对无人机自主巡检算法模型的研究，单一航迹规划算法难以规划出最佳航迹，因此融合单源点最短路径算法、动态规划算法以及
出一种智能航线规划模型。
无人机自身条件和巡检部件的要求，智能航线规划模式选择最佳的航迹，以提高变电站复杂环境下多旋翼无人机自主巡检的效率和稳定性。
参考文献：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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