无人机能不能在变电站开展巡检?(电力无人机自动驾驶“秒懂”百科)

2019-10-08 11:05:33

Q1:高压电力线路及变电设备的电磁场对无人机飞行有影响吗?

各大厂商无人机使用说明书基本上都有类似的说明:无人机一定要远离强电磁环境飞行,否则会干扰无人机的指南针或者无线电信号,造成无人机进入姿态模式,使得无人机无法稳定悬停或者飞行。
笔者从事的工作,就是专门把无人机弄到电磁场环境开展巡检作业,事实证明,确实如各大厂商所言,干扰是肯定在的,只不过在什么时候干扰,多近的距离会被干扰,目前国内外,无人给出量化指标,我们有科技项目在研究,目前尚未有具体的结果。最终应该有这样的结果:

*型号的飞机,*kV,*A电流,罗盘数据与距离的曲线关系(距离是指飞机与被拍摄对象的距离)

*型号的飞机,*kV,*A电流,GPS数据与距离的曲线关系

*型号的飞机,*kV,*A电流,遥控信号数据与距离的曲线关系


Q2:电磁主要会干扰无人机的什么传感器数据?

指南针数据,学术一点就是磁罗盘数据,以DJI无人机为例,指南针分为三个方向的向量,有一个综合模值。一般指南针的模值低于2000,飞机还基本能接受,但是就笔者对飞机log日志数据的分析,基本上模值在1500以上,飞机就会时不时出现“指南针受干扰”的情况,让人手忙脚乱。
在电磁场环境,干扰的强烈程度主要和负荷大小有关,电力设备传输的能量越大,电磁场越强,飞机就容易受到干扰,如直流输电线路,或者低压高负荷的配网线路,就非常容易受到干扰。

Q3:电磁干扰这么大,飞机怎么还能在电网作业?

干扰的程度与电磁场强度关系成正比,也与距离成反比,DJI的相机技术一直在进步,像素越来越高,焦距越来越长。实际上90%的情况在3-5米开外,电磁场干扰并不强烈,几乎不影响无人机的飞行。某些电网公司甚至直接要求无人机离带电设备的距离必须大于10米开外,这就基本避开了干扰的磁场圈子,一般作业问题不大。

Q4:遇到干扰怎么办?

受干扰后飞机一般进入姿态模式,就开始不听使唤的飘,分两种情况:

如果是FPV的状态下,目视是没法看到飞机,如果飞机的避障能力很强,基本上就可以避免撞击事件,如果运气不好,只能捡残骸了。出现悬停,慢慢操作,还是可以救出来,但对操作人员的技能水平要求比较高。
如果是近距离目视飞行,如果操作得当,飞机还是可以手动操控回来的,说实话难度也比较高,不是老司机,基本回不来,很多时候是帮倒忙。笔者噼里啪啦地撞过,但也有人品爆发的时候,飞机在线路中间来回穿2次还能安全回来的。

Q5:无人机能不能在变电站里面巡检?

答案是可以的,但是有些前提条件:
1)无人机的大小,说实话,个人只推荐精灵或御系列,再大体积不推荐,尤其是M200系列或者更大的飞机,重量上了7公斤,速度一快,还是很恐怖的,变电站的电磁环境过于复杂,大飞机还是免了。
2)飞行的对象必须要明确,靶向性强,不要向机器人学习,每一个仪表盘都要去拍摄,航点几百个,甚至几千个。无人机的续航时间毕竟有限,定位的精度也有限,想达到机器人同等的巡视点位数量及精度,还是不太可能,只能干它擅长的事情,如测温,构架巡检等。世界上没有万能的机器,发挥各自的优势,就是最好的选择。
3)如果要开展无人自动化巡检,自动化机场得上。大规模上不是2019年,甚至最早也到2020年年底或者2021年再上。目前,笔者除了对自动化机场的可靠性比较担心之外,对飞机本身的情况也很担心,就笔者开展了大规模的无人机自动驾驶作业来说,飞机可能更加关键,很多问题在飞机上,并不一定在自动化机场上,有可能机场一切正常,飞机可能不能每次都按照指令起飞,这里面有多少坑,真是一言难尽,找时间另开篇章啰嗦一遍才行。
4)无论是手动飞,还是自动飞,航线一定要规划,笔者推荐开展自动驾驶飞之前,一步步来,第一次要手动飞机检测磁场干扰情况、规划航线、安全距离校验、航线模拟飞行,一步都不能少,跟变电操作票一样,逻辑不能错、不能漏、不能少。
5)真要开展无人机化巡视,真心不能冒进,尽可能考虑一切意外事项,做最坏的打算,就是撞了,能出啥事,出的事情能不能接受?
对于变电站开不开展无人机巡视,技术上是可行的,电网公司并没有鼓励,毕竟吃这个螃蟹的压力还是很大,我们测试的变电站数量也只有2-3个。没有大量的实战经验,不推荐大规模上,时间还未到。
        写在最后,沙特的炼油装置被人用无人机集群炸了,真是令人警醒的案例。
说实话,这是世界级难题,无人机被破解禁飞区、限高后,从十几公里外,背着炸弹,很难防。
笔者也借机抛开话题,如何确保电力设施不被无人机集群攻击?大致思路:
1)干扰GPS信号,要么屏蔽,要么发射假信号干扰,见识过DJI检测飞机,就是发射模拟GPS信号来验证飞机的出场性能。
2)干扰指南针,这个难度比较大,这么大范围干扰指南针,真心难。
3)开下脑洞,主动拦截?跟美国的战斧一样?看来电力设施是时候研究下自卫武器了。
本篇有点长,不算秒懂,如有不妥,敬请各位批评指正。


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