Etoso kaj Analizo de Dronbazonaj Anstataŭigaj Teknologioj por Mantenado de Ultra-Alta-Volta Transdonlinio

En certa regiono, post la manĝtenado de ultra-alta-voltagaj (UHV) transmetlinioj, estis identigitaj la jenaj problemoj: ekzistantaj droniloj ne havas sufiĉan kapablon por kontentigi la aktuale grandegan kaj vastan inspektadan kaj manĝtenadon de UHV-linioj. En praktikaj operacioj, droniloj montras malfortan daŭron, limigitan bildakvirokapablon kaj malbonan reziston kontraŭ elektromagnetan interferon (EMI), kio negativa influas la efektivon de la inspekcio kaj malhelpas la akuratan identigon de defektoj en UHV-linioj.

Pro la granda longo de UHV-transmetlinioj kaj la influo de la lokaj naturokondiĉoj, droniloj ekipitaj per detektadiloj ne povas daŭrigi longflugon, reduktante la efektivecon de la inspekcio. En la citita kazeto, eĉ olelektraj hibrid-droniloj atingis flugduron pli mallongan ol 3 horoj, necesigante oftecan baterian ŝanĝon dum la inspektoj. Krome, la nunaj dronil-bazitaj inspektadsistemoj mankas funkcian kompletecon ili ne subtenas plurdimensiajn, multifunkciajn inspektadkapablojn rezultante en insufiĉa precizeco de la inspekcio. Tio povas prokrasti la detektadon kaj traktadon de liniaj eraroj aŭ aliaj defektoj, direktante afektantan la normalan energitransdonon.

Por solvi tiujn provojn, nia firmao disvolvis novan teknologion por inspektado de UHV-transmetlinioj, kiun integras manipulilon montitan sur dronilon. Ĉi tiu solvo estas adaptita al la specifaj UHV-infrastrukturoj en la regiono kaj bazita sur la aktualaj aplikoperformancoj de droniloj en liniamanĝtenado. Ĝi celas solvi la supre menciitajn problemojn kaj kontenti klavajn postulojn: malalta energokonsumado, etendita daŭro, malalta kostumo, alta lastaĵkapablo, kaj forta ambientapercepto.

1.Teknika Solvo: Dronilo-Montita Robota Mano por UHV-Linia Manĝtenado
1.1 Koncepto de Disegno
Kritikaj konsiderajoj por ĉi tiu teknologio inkluzivas izoladon, kontrolon de la movado de la robota mano, kaj subtenajn sub-sistemojn. Eseca estas certigi racian teknikan disegnon por efektive solvi ekzistantajn UHV-manĝtenadajn provojn kaj superi realigaĵbarierojn.

Nia firmao komprene valoris la izoladpostulojn impozitajn de la UHV-manĝtenada ambiance al la robota mano. Bazite sur ĉi tio, ni kalkulis la maksimuman elektraran fortan kaj variaĵon de tensio spertitajn de la mano, rotoroj, kadro, kaj korpuso je diversaj distancoj de vivaj kondukiloj. Cielaj performancprovadoj tiam estis disegnitaj por informi sekvan perfektigadon de la teknika solvo.

Ni elektis reprezentativajn UHV-manĝtenadajn scenarion por difini normajn operacioprocurojn kaj sekurecaprotokolojn. La multgradofriza strukturo de la robota mano estis optimizita por identigi la plej kompatan dronilo-manipulilkonfiguron. Donita la unika operacia ambientejo, ni ankaŭ proponis la originalan bildakvirohardvaron kaj datatransdonsoftvaron/hardvaron en la studokazo por plibonorigi la realtempan bildokvaliton.

1.2 Mitozejoj kontraŭ Elektromagnetan Interferon (EMI)
La UHV-linioj en la studokazo implicas longajn spanojn kaj trajektojn, kreantajn kompleksan kaj dinaman elektromagnetan ambianceon. Fortaj elektromagnetaj kampos ĉirkaŭ la linioj kaj intensaj signaloj de proksimaj komunikadbazstacioj povas severa interfiere kun la dronilo-manipulilsistema komunikado. Krome, longdistanca datotransdon dum manipuliloperacioj povas kaŭzi krucparoladon, kompromisante operacian sekurecon.

Por kontraŭstarigi tion, nia firmao proponas la jenajn EMI-ŝildajn mitozejojn:

• Analizu potencialan damaĝon de alta-intenzecaj elektromagnetaj kampos ĉirkaŭ UHV-linioj al la interna cirkvitado de la dronilo.

• Apliku ŝildo-traktadojn al la surfaco de la aerokorpuso, signalokablos, kaj ĉiuj kuvertekmuroj.

• Uniforme spritu kondutilan kovradon de specifa diko sur la eksteran flankon de la dronilo por mildigi elektromagnetan interferon. Por komponentoj ne taŭgaj por kovrado, uzas kuprovadon por atingi ekvivalentan ŝildadeffekton.

1.3 Strukturdisegno de la Robota Mano
Kiel montras Figuro 1, la robota mano konsistas el:
(1) Tenilo; (2) Servomekanism-protektkesto; (3) Nulvalora detektadaptoro; (4) Alta-volta testadaptoro; (5) Izolanta bastono; (6) Limanta bastono; (7) Epoksidresina izolantaj strato; (8) Pico-specifa lagermaniko; (9) Ligila bastono; (10) Rolspecifa lagermaniko.

Konsiderante la izoladpostulojn en UHV-ambiance, nia firmao proponas instaligi izolantajn boltojn inter la subflanko de la dronilo kaj la atirilo. Ferarkadro konektas la malsupran flankon de la izolanta strato kun la pico-specifa lagermaniko, kiu estas fiksita eksterne ĉirkaŭ metalan lagon. La servomekanismo por la pico estas montita de la dekstra flanko de la lago, drivante la picmechanisman por permesi supren-mal-suprenmovadon de la robota mano.

Konsiderante la interferon kaŭzitan de alta-intenzecaj elektromagnetaj kampos en la spaco ĉirkaŭ la transmetlinioj, nia firmao proponas instaligi servomekanismodrivlinios ene de la izolanta bastono kaj ekipi la servomekanismon kun dediĉa izolita protektkesto. Ĉi tio efike izolas la servomekanismon de la elektromagnetaj impulsos generitaj de la ekstera alta-volta ambiance. Krome, kuprovado estas aplikita al la spacetoj ĉirkaŭ la servomekanismo por atingi egalecportan konduktadon, do reduktante la riskon de elektromagnetonda indukitaj interna cirkvitad-kolapsado en la servomekanismo.

2.Simula Experimento de UHV-Transmetlinia Inspektado uzanta Dronilo-Montitan Robotan Manon
2.1 Simula Disegno
Bazite sur manĝtenadregistraĵoj de la UHV-transmetlinioj en la studokazo, la jenaj strukturan parametroj estis akiritaj: la totala alto de la rekta turo estas 3200 mm; la granda tegmenta radiuso estas 2400 mm; la meza tegmenta radiuso estas 3200 mm; la malgranda tegmenta radiuso estas 2700 mm; kaj la kondukila diametro estas 17.48 mm, kiel montras Figuro 2.

En la eksperimenta simulacio, la drona sistemo elektis karbonfibrajn materialojn por la propeletoj, la kadro kaj la korpo por plibonigi ĝian tutan performon.

Prezente en konsidero la influon de la ĉirkaŭa spaca elektra kampo sur la drona-bazitajn mantenan operaciojn por ultrahaltegaj (UHV) transdonlinioj, nia kompanio unue evoluigis simulmodelon de la drona montita robotbrak-inspektosistemo. Uzante finhavan elementanalizon, ni determinis la specifan efekton de la elektra kampo ĉirkaŭ UHV-linioj sur drona mantenan operaciojn. Aldone, ni analizis la maksimuman elektran kampon kaj la variojn de la voltago subita de la robotbrako, la aerkadro, la rotoroj kaj la korpo je malsamaj distancoj inter la maldekstra flanko de la robotbrako kaj la konduktoro. Tio permesas al ni aserti ĉu ekzistas potencialaj sekurecproblemoj dum proksimaj inspektadoj.

2.2 Simulproceso
2.2.1 Inspektosistema Funkciado je 0.84 m de UHV Transdonlinio
Nia kompanio faris simulajn eksperimentojn sur la drona montita robotbrak-inspektosistemo por plu analizi ĝian funkciadstaton kaj la spacan elektran kampdistribuon proksime al la konduktoro, situanta 0.84 m for de la UHV transdonlinio.

La rezultoj de la simulado montris, ke sub tiuj laborkondiĉoj, neniu signifa negativa efekto de la elektra kampo estis observita sur la tuta inspektosistemo. Tamen, iomete pligrandigita intensivo de la elektra kampo estis detektita sur la maldekstra flanko de la robotbrako. Ĝenerale, se la lokala elektra kamputeneco superas la dielektrikan ruinpotencon de la aero (30 kV/cm), la risko de komponentruino pliiĝas, kompromitante la stabilecon kaj sekurecon de la sistemo.

Plue, esplorante la potencialan (voltaĝan) distribuon tra la sistemo-komponentoj, ni trovis, ke kiel la distanco inter la drona montita inspektosistemo kaj la UHV-linio pliiĝas, la elektra potencialo de ĉiuj komponentoj respondeme malpliiĝas. Bazite sur tiuj potencialaj varioj, ni determinis la voltagnivelojn kaj la maksimumajn elektran kamputenecojn kiujn ĉiu komponento subiras en la mantena medio.

Kiel montras Tablo 1, kiam la inspektosistemo estas 0.84 m for de la UHV-linio, la robotbrako subiras elektran kamputenecon de 3712 V/m kaj voltan valoron de 2069 V. Komparo inter la maldekstra kaj dekstra rotoroj montris, ke la maldekstra roto konstante subiras pli altan elektran kamputenecon kaj voltan valoron ol la dekstra roto. Ĉiuj datumoj indikas, ke sub tiu 0.84 m funkciada distanco, la elektra kampo restas bone sub la aer-ruinlimo, ne riskante elektran disŝargadon kaj certigante sekuran funkciadon de la drona montita robotbrak-inspektosistemo.

2.2.2 Inspektosistema Funkciado je 0.34 m de UHV Transdonlinio
Nia kompanio ankaŭ faris simulajn eksperimentojn por analizi la funkciadstaton de la drona montita robotbrak-inspektosistemo kaj la spacan elektran kampdistribuon proksime al la konduktoro, situanta nur 0.34 m for de la UHV transdonlinio.

Tablo 1: Maksimuma Elektra Kamputeneco kaj Voltaj Valoroj Korespondantaj al Ĉiu Komponento de la Drona Montita Robotbrak-Inspektosistemo

La simulaj rezultoj montris, ke sub ĉi tiu kondiĉo de distancomaintenado, la spacia elektra kampdistribuo ĉirkaŭ la transmislino sur la maldekstra flanko de la robotbrako ŝanĝiĝis. Pro la unika medio de ultrahaltegaj (UHV) transmislinioj, alta-voltagaj elektraj kampoj estas tre malfacile kaŭzantaj arkadon kaj surfacflankon.

Simultane, analizante la potencialajn variojn de diversaj komponantoj en la sistemo, oni malkovris, ke kiam la distanco inter la drona montita robotbraka inspektadosistemo kaj la UHV-transmislinio pligrandiĝas, la elektra potencialo de ĉiuj komponantoj responde malpliiĝas.

Laŭ la datumoj en Tablo 2, kiam la inspektadosistemo situas je 0,34 metroj for de la UHV-transmislinio, la maksimuma elektra kampforto, kiun iu ajn komponanto en la sistemo subiras, ne superas la dielektran rompforton de la aero. Tial, oni konkludas, ke neniu risko de rompo okazos dum la mantenanado, sekure kaj fidinde garantianta la praktikan aplikon de la drona montita robotbraka inspektadosistemo.

Tablo 2: Maksimuma Elektra Kampforto kaj Voltvaloroj Responde al Ĉiu Komponanto de la Drona Montita Robotbraka Inspektadosistemo

2.3 Testoj de la Kontraŭinterferenca Kapablo de la Robota Brako Montita sur Dronon por Manteno de Transdonlinioj

Por la testo de la blindiga kapablo de la drono, la testa ekipaĵo inkluzivis dronon kun konduktiva pentraĵo kaj multmetro. La konduktiva pentraĵo estis unuforme spritata sur la surfaco de la drono kun diko ne pli ol 0,05 mm. Sub normalaj ambientaj kondiĉoj, la interna rezisto inter du punktoj sur la surfaco de la drono estis mezurata; valoro malpli ol 1 Ω indikas konformon al la specifita normo.

Testo de bildodeformiĝo: Kiam oni uzas teknologion de robota brako montita sur dronon por linia inspekcio, bildodeformiĝo povas okazi pro faktoroj kiel la ena precizeco de la gimbal-kamera lento kaj la kvalito de la montaj procezoj. Tia deformiĝo kaŭzas malsimilecon inter la akiritaj bildoj kaj la aktuala sceno, potencialigante malfaciligon de la manteno-personalo por akurate identigi defektojn aŭ erarojn en UHV-transdonlinioj.

Por solvi tiun problemon, nia teknika teamo disvolvis modelon por korektado de bildodeformiĝo bazitan sur la deformiĝaj karakterizoj de la gimbal-kamera lento. Tiu modelo esprimiĝas per la jena formulo:

En la formulo:
x,y estas la originalaj koordinatoj de tangenta deformiĝpunkto en la bildsistema;
x′,y′ estas la novaj koordinatoj de la punkto post korektado de deformiĝo;
p1,p2 estas la tangentaj deformiĝparametroj;
r estas la radiusa distanco de la bilda centro.

La kamera-lentadeformiĝo ĉefe dividiĝas en du tipojn: tangentan kaj radiusan deformiĝon. Tangenta deformiĝo ĉefe aperas ĉar la lentelementoj kaj la bilda ebeno de la kamera ne estas perfekte paralelaj. Radiusa deformiĝo, aliflanke, okazas ĉar lumrajtoj pli signife kurbiĝas je pozicioj pli foraj de la optika centro de la lento, rezultigante deformiĝon distribuitan laŭ la radiusa direkto de la lento. Radiusa deformiĝo povas esprimiĝi per la jena formulo:

En la formulo:
x,y estas la originalaj koordinatoj de radiuse deformiĝinta punkto en la bildsistema;
x′,y′ estas la novaj koordinatoj de la punkto post korektado de deformiĝo;
k1,k2,k3 estas la radiusaj deformiĝparametroj;
r estas la radiusa distanco de la bilda centro.

Sur tiu bazo, nia kompanio proponas uzi la kalibradmetodon de Zhang por identigi la radiusajn deformiĝkomponentojn, kiuj plej signife afektas bildformadon, kaj rekonstrui la modelparametrojn. Tio ebligas reciprokmapadon inter objektkoordinatoj en difinita monda koordinatsistemo kaj pikselkoordinatoj en la bilda ebeno, do fini la kalibradon de la gimbal-kamera. Tiu proksimo efektive minimitas la efikon de tolerancoj de lentoproduktado kaj montaj procezoj sur bildprecizecon, plibonorigas bildklarecon, kaj certigas ke alta-definiciaj bildoj de ultra-alta-voltagaj (UHV) transdonlinioj estas senditaj al la sistemo senprokraste en reala tempo. Tio provizas al la manteno-personalo fidindan vizualan daton por akurate aserti ĉu ekzistas defektoj aŭ eraroj en la linioj.

Por resumi, la proponita teknologio de inspekcio per robota brako montita sur dronon en ĉi tiu artikolo plenumas nunajn postulatojn de UHV-transdonliniomanto pri malalta energokonsumo, longa daŭro, malalta kostoj, alta ŝarĝkapablo, kaj forta percepto de la medio. Ĝi superas klavajn teknikajn engorgojn en anstataŭigo de tradiciaj manmanaj inspektmetodoj per dronoj, altegas la tutan nivelon de manteno-operacioj, kaj fortigas la sekurecon kaj fidon de elektrenergiotransdonado kaj provizado.