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無人機助力電力巡檢——省時、高效、精準
時間:2019-04-11 點擊:1547

作為新興的巡檢工具,無人機已憑借其迅速快捷、工作效率高、不受地域影響、巡檢質量高、安全性高、便于攜帶和運輸等諸多優勢,在輸電線路的日常巡檢與精細化巡檢作業中得到了廣泛應用。無人機可以直觀、全方位地對輸電線路本體缺陷、通道隱患進行快速檢測、排查,為傳統人工巡視提供有效補充,大幅提高了巡檢人員的工作效率。


在以往各類輸電線路的巡檢中,特高壓輸電線路的巡檢一直是一個“老大難“問題(特高壓是指1000kV及以上交流電網或±800kV及以上直流電網)。電力線路電壓等級越高,在其附近作業的無人機受到的電磁干擾就越大,越容易發生地磁信號、遙控、圖傳信號丟失等現象。
    現在,通過無人機RTK定位技術便可克服強電磁干擾,實現高壓線路巡線。

一、RTK技術:



在認識RTK定位技術之前,我們需要先了解衛星定位技術,又稱GNSS(GlobalNavigation Satellite System)技術。該技術通過測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離,綜合多顆衛星數據,從而運算出接收機的具體位置。因為需要計算三維位置及偏差,所以需要至少4顆衛星。
GNSS 技術的優勢是:觀測時間短、提供三維坐標、操作簡便、全天候工作、功能多、成本低。
    目前主流的GNSS系統有北斗衛星導航系統(中國)、GPS(美國)、Glonass(俄羅斯)、Galileo(歐洲)等。但GNSS技術也有它的弊端,它可能因為各種原因產生定位誤差。


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例如:衛星星載時鐘和接收機上的時鐘并不能始終保持同步,這就會造成時間上的偏差信號;如果在傳播過程中受到大氣層和各種障礙物的反射,信號傳播路徑就可能變長,造成測距誤差等。
這類定位誤差可達米級,甚至可能超過 10 米。這樣的誤差,導致 GNSS 系統無法滿足對定位精度要求高的行業及場景。
不過,聰明的科學家根據 GNSS 定位技術的特點,研究出 RTK 定位技術。
RTK是Real- time kinematic 的縮寫,即實時動態,又稱載波相位差分技術。RTK 是一種能夠提高 GNSS 系統定位精度的技術,它能夠將 GNSS 系統的定位誤差縮減到厘米級。

二、大疆D-RTK 技術:

    DJI 大疆創新將 RTK 定位技術應用到無人機中,并推出 D-RTK 技術。D-RTK 技術的應用使得無人機具有高精度的定位及抗磁干擾能力。




經緯 M210 RTK V2 使用的 D-RTK 使用頻點:
GPS:L1/L2;GLONASS:L1/L2;BeiDou:B1/B2;Galileo:E1/E5。
首次定位時間:< 50 s,
定位精度:垂直 1.5 cm + 1 ppm(RMS);
水平 1 cm + 1 ppm(RMS)。
*1 ppm 是指飛行器每移動 1 km 誤差增加 1 mm。

    當無人機進入變電站、鐵礦等強干擾的飛行區域時,即使無人機使用 RTK 定位技術,強大的磁場依然會干擾無人機的電子羅盤,使其無法準確判斷航向,導致懸停位置發生偏移,增加飛行危險性。




針對此種情況,DJI 大疆創新首創將雙天線測向技術應用到無人機 RTK 定位技術上,創造性地推出了 D-RTK 高精度導航定位技術。
    原有的無人機 RTK 定位技術只有一根天線,僅能獲得流動站與基準站的精準位置關系,無法提供準確的流動站航向信息。而雙天線測向技術在流動站一根天線的基礎上另外又增一根天線,流動站分別將兩路信號接收解算后,以其中一路接收天線的數據做基準,向另一路接收天線發送解算修正信息,完成天線 2 跟天線 1 的相對精準定位,從而獲得兩根天線之間的相對矢量。




該矢量經過數據處理后可為無人機提供航向信息,使無人機獲得高精度的二維信息,即位置與航向信息。天線之間的相對距離越遠,定向精度越高。

三、以日常輸電線路巡檢作業為例,從 7 個方面教你提升無人機巡線效率

1、選擇合適的作業機型
在陣風較多的山區或沿海地區進行可見光巡視工作時,使用大疆經緯 M200 V2系列等動力冗余度較高的無人機進行作業,能有效減少因抗風而導致的飛行不穩現象。
在高電壓或強電磁干擾的區域,優選經緯 M210 RTKV2 等抗干擾性較強的機型,同時可搭載禪思Z30等支持高倍變焦的相機,即使與線路保持距離也可發現線路細微問題。
在進行紅外或進行夜間特巡時,使用禪思XT2等雙光功能紅外相機或“御”Mavic 2 行業版等帶有探照燈的可見光設備能更好勝任作業,達到精準作業效果。

2、檢查電池的數量與狀態
在前期設備的準備與檢查中,必須充分考慮攜帶的電池是否滿足本次巡檢的需求。在數量方面,電池數量與作業量要足夠匹配。在電池狀態方面,需要注意檢查電池的外觀是否有損壞、變形等現象;電池接口的金屬片是否存在破損、燒蝕等現象;電池電量是否為滿電等。

3、事先調查巡檢線路的現場環境
出發前,可通過衛星圖、線路建造設計圖、地形圖等多種資料,對所要巡視的線路的以下環境要素進行事先調查:地形條件狀況、有無允許起降的場地、飛行空域是否視野廣闊、有無遮擋物等。從而避免正式巡視時手忙腳亂而飛出遙控范圍,導致失聯、墜毀等事故。

4、制定巡檢飛行計劃
高效的航線規劃是提升飛行作業效率的基礎。在航線規劃時,需要兼顧順序安排、對于線路塔上關鍵部位(絕緣子、銷釘或者螺母等)順逆光的拍攝手法選擇、曝光補償的控制等。

5、設定合適的導線巡查作業高度
由于重力作用,輸電導線一般會下垂且低于塔本身的高度。在對特定線路進行飛行巡視時,需要對線路進行距離恒定的跟隨錄像。此時,飛行器的飛行高度應盡可能與導線錯開高度,距離相差和 1~2 米為優,防止因為操作失誤而導致撞線及墜機。

6、設定合適的通道巡查作業高度
在日常巡檢中,需要把作業高度設定在地線之上,待飛行器到達指定的飛行高度后,再開始作業,防止飛行器遭遇撞擊。受到山林地勢影響,無人機往往難以到達地面對塔基等部位進行巡查,過低的飛行高度也會導致飛行難度增加,對巡線工作效率產生較為明顯的影響。

7、設定合適的巡檢作業半徑
受續航以及短波射頻信號特點的影響,無人機進行巡線作業時,作業半徑不應超過 2.5 km。如果電池電量降至 35%-40% 區間內,應考慮立即全速返航,以免觸發低電量強制降落,導致無人機丟失。



    科技的進步讓越來越多的行業感受到了生產力所帶來的改變。我們可以預計,未來,隨著越來越多智能化設備的搭載,無人機在電力行業的應用也會越來越廣,讓更多電力一線從業人員向更高技術含量的崗位轉化。


行業無人機應用整體解決方案——藍天飛揚谷經理18210656356

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