Ikerketa eta Analisi Dronen Oinarritutako Ordezko Teknologietan Ultra Altu Tenperatura Trasnmisio Lerroen Mantenimendurako

Zerbitzur baten eremuan, UHa (Ultra Alta Intensitateko) trantsmisio lerroen mantentze ondoren, hurrengo arazoak identifikatu ziren: lehendik dagoen dronen prestazioa ez du nahikoa izan UHa lerroen inspektatzeko eta mantentzeko eskalarrarekin. Errealitatean, dronen autonomia gutxienezkoa, irudiak hartzearen ahalmena murriztua da eta EMI (Elektromagnetikoaren Interferentzia) saihesteko gaitasuna txarra da, horrek negatiboki eragiten dio inspektion efektivotasunei eta UHa lerroen akastunak zehazki ezin ditu identifikatzen.

UHa trantsmisio lerroen luzera handia eta lekuko ingurumen naturalaren eragina dela eta, detektoreekin konpontutako dronen ezin dira ituzteko beharrezko den denbora luzea egon, horrek inspektion efizientzia murriztu egiten du. Kasu espezifiko honetan, oliu-elektriko konbinatutako dronen ere, hegaldi denborak 3 ordu baino gutxira mugatzen dira, horrek inspektion artean batere bateriak aldatzea eskatzen du. Gainera, uneko dronen inspektore sistema funtzionalitate osoa ez du, ez baitute inolako inspektion multidimentsional edo multifuntzionala sustatzen, horrek inspektion zehaztasuna murrizten du. Honek errautsien edo beste akastunen detektioa eta kudeaketa atzeratzen ditu, benetan eragiten du trantsmisio normalari.

Eskualde honetako UHa infraestruktura espesifikoei moldatuta, eta uneko dronen aplikazio-prestazioei arabera, gure enpresa teknologia berri bat garatu du UHa trantsmisio lerroen inspektatzeko, dronen gainean kokatutako manipulatzaile robotiko bat integratuta. Soluzio honek aurretik azaltutako arazoak ebaztea helburu du, kontsumo energiaren murrizketa, ituzteko denbora gehigarria, kostu txikia, karga handia eta ingurumen-perzipzioa indartsua bezalako baldintzak betetzen dituena.

1.Teknologia Soluzioa: Dronen Gaineko Manipulatzaile Robotiko UHa Lerroen Mantentzearentzat
1.1 Diseinu Konzeptua
Teknologiaren punturen bat isolamenduaren diseinua, manipulatzaile robotikoaren mugimenduen kontrola eta laguntzaile sistemen bat dira. Teknologia diseinu teknikoa egokia egin ahal izatea arrazoi nagusi da UHa mantentzearen arazoak ebazteko eta inplementazio-egoitzak gainditzeko.

Gure enpresa UHa mantentze ingurumenak manipulatzaile robotikoari eskaintzen dioten isolamendu beharrak ebaluatu zituen. Horren ostean, manipulatzailearen, rotoreen, armaturen eta fuselajeren elektrizitate-eremu maximoa eta tensio aldaketak kalkulatu zituen lineen live conductorretatik datorren distantzi desberdinetan. Arazo horiek gainditzeko teknika soluzioa hobetzeko testu pertsonalizatuak diseinatu zituen.

UHa mantentze kasu adierazgarriak aukeratu zituen operazio estandarrak eta segurtasun protokolak definitzeko. Manipulatzaile robotikoaren struktura graduintasun anitzeko optimizatu zen dronen-konfigurazioa manipulatzailea lortzeko. Kasu praktikan, irudien jasotzeko hardwarea eta datuak transmititzeko software/hardwarea hobetzeko proposatu zuen, errealitatean irudiaren kalitatea hobetzeko.

1.2 Elektromagnetikoaren Interferentziaren (EMI) Murrizketa Neurriak
Kasu honetako UHa lerroak luzera luzeak dituzte eta pasabideak sortzen dituzte, elektromagnetiko ingurumen konplexua eta dinamikoa sortuz. Lineen inguruko elektrizitate-eremu fortuak eta komunikazio base stationen seinale intensesak dronen-manipulatzaile sistemaren komunikazioa seriosean interferitu dezakete. Gainera, manipulatzailearen lanetan datuak urrun transmititzeko crosstalk-a gertatu daiteke, operazio-segurtasuna kompromisuratu dezakeena.

Horrela, gure enpresa EMI shield neurri hauek proposatzen ditu:

• UHa lineen inguruko elektrizitate-eremu fortuen dronen barne zirkuituari egingo dituzten posible dauden zerrenda analizatu.

• Airframearen gainazalari, seinale-kableei eta guztiaren etxe-zuhaitzetara shield tratamendu aplikatu.

• Dronen kanpoaldean espesorra jakin bat duten konduktiboa uniformeki igorri elektromagnetikoaren interferentzia saihesteko. Konponketa ezin direnak, kobrezko kableen bitartez equipotential bonding lortzeko erabiliko dira.

1.3 Manipulatzaile Robotikoaren Estructuraren Diseinua
Irudian ikusten den moduan, manipulatzaile robotikoa osatzen du:
(1) Gripera; (2) Servo babesa kutxa; (3) Zero balio detektorearen adaptadorea; (4) Alta tensio proba-adaptadorea; (5) Isolamendu-biribila; (6) Mugatzaile biribila; (7) Epoxy resin isolamendu-geruza; (8) Pitch-espezifikoko bearing sleeve; (9) Lotura biribila; (10) Roll-espezifikoko bearing sleeve.

UHa ingurumenetako isolamendu beharrak kontuan hartuta, gure enpresa proposatzen du isolamendu-boltak instalatzea dronen beheko aldean eta landatzeko gertaketen artean. Altzairu bat konektatzen du isolamendu-geruzaren beheko aldean pitch-espezifikoko bearing sleevera, metala bearing-en kanpoan finkatuta. Pitch servo motorra bearing-en eskuinaldean instalatzen da, pitch mekanismoa mugitzeko manipulatzaile robotikoaren gorabehera mugitzea ahalbidetu dadin.

Transmisio lineen inguruko espazioan dagoen elektrizitate-eremu fortuak eragindako interferentziak kontuan hartuta, gure enpresa proposatzen du servo motor drive lineak isolamendu-biribilaren barruan instalatzea eta servori insulated protective enclosure espesifikoa eman. Horrela, servoaren barruko zirkuituak kanpoaldeko alta tensio ingurumenak sortzen dituzten elektromagnetikoaren pultsuetatik isola daitezke. Gainera, kobrezko kableak aplikatzen dira servoaren inguruko zati zurrunetan, horrela equipotential bonding lortzeko, eta horrek servoaren barruko zirkuituak electromagnetic wave-induzitako breakdown riskua murriztu egiten du.

2.Dronen Gaineko Manipulatzaile Robotikoen Bidezko UHa Trantsmisio Lerroen Inspektion Simulazio Esperimentua
2.1 Simulazio Diseinua
Kasu honetako UHa trantsmisio lerroen mantentze-oharrak oinarritzat hartuta, hurrengo estrukturako parametroak lortu ziren: zuzeneko tokiaren altuera totala 3200 mm; shed handiena 2400 mm; shed erdilana 3200 mm; shed txikiak 2700 mm; eta konduktorearen diametroa 17.48 mm, Irudia 2-n ikus daiteke.

Simulazio esperimentuan, dronen sistema karbono fibra materialak aukeratu zituen propeltzek, egitura eta fuselajearentzat bere prestazio osoa hobetzeko.

Ultra-altu-tentsio (UHT) lerroetan oinarritutako mantentze-ekintzetan erabili beharreko droneen inguruko espazial elektrikoaren eragina kontuan hartuta, gure enpresa lehendik batez ere simulazio-modelu bat garatu zuen dronen gainean kokatutako robot-armaren inspektibide-sistemarako. Elementu finitu analisia erabiliz, UHT lerroen inguruko elektrikoaren eragina dronen mantentze-ekintzetan determinatu genuen. Gainera, robot-armaren ezker aldearen eta konduktorearen arteko distantzia desberdinetan, robot-armak, aireguneak, rotorek eta fuselajek jasotzen dituzten elektriko indarraren maila maximoa eta tensiorako aldaketak aztertu genituen. Horrela, inspektibide-ekintza hurbilak egiten direnean segurtasun-arazo posibleak existitzen diren edo ez ebaluatu ahal izango dugu.

2.2 Simulazio Prozesua
2.2.1 Inspektibide Sistemaren Prestazioa UHT Transmisio Lerroetatik 0.84 m-ra
Gure enpresa simulazio esperimentuak egin zituen dronen gainean kokatutako robot-armaren inspektibide sistemari buruz, haren egoera funtzionala eta konduktorearen ondoan dagoen espazial elektrikoaren banaketa ulertzeko, UHT transmisio lerroetatik 0.84 m-ra kokatuta.

Simulazio-emaitzak erakusten dute, lan-baldintza horretan, inspektibide sistemaren orokorragoan ez zegoela elektriko indarraren efektu negatibo nabarmenik. Hala ere, robot-armaren ezker aldean elektriko indarraren maila txiki bat handitu zen. Ondoren, lokal elektriko indarraren maila airearen dielektriko hutshura (30 kV/cm) baino handiagoa bada, osagaien hutshura arriskua handitzen da, sistemaren estabilitatea eta segurtasuna komprometituz.

Gainera, sisteman dauden osagai guztien potentzialaren (tensioaren) banaketaren azterketan, dronen gainean kokatutako inspektibide-sistema eta UHT lerroaren arteko distantziak handitu ahala, osagai guztien elektriko potentzialak berotzen direla ikusi dugu. Potentzial aldaketetan oinarrituta, mantentze ingurunean sistema bakoitzak jasotzen dituen tensio-mailak eta elektriko indarraren maila maximoak zehaztu genituen.

Erakusten den Taula 1-n, inspektibide-sistema UHT lerroetatik 0.84 m-ra dagoenean, robot-armak 3712 V/m elektriko indarraren maila eta 2069 V tensioa jasaten ditu. Ezker eta eskuin rotoreen arteko alderaketa egin ondoren, ezker rotorrek beti elektriko indarraren maila eta tensio handiagoa jasaten dituzte eskuin rotoreen aldetik. Datu guztiak adierazten dute, 0.84 m-ren lan-distantzia honetan, elektriko indarra airearen hutshura maila baino askoz txikiagoa denez, elektrikoki deskarga arriskua ez dago, eta dronen gainean kokatutako robot-armaren inspektibide-sistema seguruki funtzionatzen du.

2.2.2 Inspektibide Sistemaren Prestazioa UHT Transmisio Lerroetatik 0.34 m-ra
Gure enpresa simulazio esperimentuak egin zituen dronen gainean kokatutako robot-armaren inspektibide sistemari buruz, haren egoera funtzionala eta konduktorearen ondoan dagoen espazial elektrikoaren banaketa ulertzeko, UHT transmisio lerroetatik 0.34 m-ra kokatuta.

Taula 1: Dronen gainean kokatutako robot-armaren inspektibide-sistemaren osagai bakoitzari dagokien elektriko indarraren maila maximoa eta tensio-balioak

Simulazioaren emaitzetik ondorioztatzen da, bereizmen-tarteko distantzia mantentze-baldintza honetan, eskuinaldeko tronbila baten inguruko espaziala elektrikoaren banaketa aldatu egin du. UHTr (Ultra Altu Tenperatura) tronbil-en inguruko ingurumen khas baten ondorioz, altu tenperatura elektrikoek oso asko arkuak eta gainazal-eskuratu egite-arraroak eragin ditzakete.

Bereizmen aldaketen azterketa sisteman dauden osagai desberdinen potentzial elektrikoaren aldaketak aurkitu dira. Drone batean kokatutako eskualde robotikoko inspektore-sistema eta UHTr arteko distantziak handitzen ahala, sistemako osagai guztien potentzial elektrikoak antzeko neurrian gutxitzen dira.

Taula 2ko datuen arabera, inspektion-sistema 0,34 metroetan dagoela UHTrtik, sistemako edozein osagaia jasotzen duen elektrikoaren indar maximoa ez da gainditzen airearen dielektriko hondamendu-indarra. Beraz, konklusioa da, mantentze-lanetan ez dago hondamendu-riskorik, horrela drone batean kokatutako eskualde robotikoko inspektore-sistemaren segurtasuna eta fiabletasuna praktikan zeharkatuta garatzen da.

Taula 2: Drone batean kokatutako eskualde robotikoko inspektore-sistemaren osagai bakoitzari dagokion Elektrikoaren Indar Maximoa eta Tentsio Balioak

2.3 Transmisioaren lerroen mantentzeko droneko harrapatzaile robotikoaren interferentziari erresistentzia duen probak

Dronearen barruko estaltasuna probatzeko, probak egiteko gailuak inkluditu zituzten elektrikoki kondu garrantzitsu bat dituen drone bat eta multímetro bat. Kondua uniformeki aplikatu zen dronen gainean, 0,05 mm baino gehiagoko lodiera. Arrunta dauden ingurumen-estatuetan, neurriak egin ziren bi punturen arteko estaltasun interna; balioa 1 Ω baino txikiagoa izateak adierazten du, estandarraren arabera, ondo dagoela.

Irudiaren distorsioaren proba: Droneko harrapatzaile robotiko teknologia lineen inspektorean erabiltzen denean, irudiaren distorsioak gertatu daitezke, gimbalko kameraren doinutaseko zehaztasuna eta montaje-prozesuaren kalitatea faktore gisa. Distorsio horrek ekintzaileen irudiak eta benetako isilpea arteko desbideratzeak eragin dezake, UHT transmisio lerroetan oinarrituta dauden akats edo defektuak zehazki aztertzeko gaitasuna murriztuz.

Arren, teknikari gure taldeak, gimbalko kameraren doinutaseko ezaugarrietan oinarritua, irudiaren distorsio-korrektzioaren eredu bat garatu zuen. Formula hau eredi hau adierazten du:

Formula honetan:
x,y tangentsialki distortzitako puntu baten koordenatu jatorrizkoak dira irudi-sistemaan;
x′,y′ distorsio-korrektzioaren osteko puntuaren berriko koordenatuak dira;
p1,p2 tangentsial distorsio-parametroak dira;
r irudi-zentroko erradio-distantzia da.

Kameraren lensaren doinutasuna bi motatan sailkatzen da: tangentsial eta erradiala. Tangentsiala, ikus-pean eta kameraren irudi-planok ez direla perfektuki paraleloak direlako gertatzen da. Erradiala, aldiz, argi-erradiak optika-zentrotik urrunago dauden posizioetan gehiago doitzeko joaten direlako gertatzen da, horrela doinutasun bat sortuz lentearen erradio-norabidean banatuta. Erradial doinutasuna formula honen bidez adieraz daiteke:

Formula honetan:
x,y erradialki distortzitako puntu baten koordenatu jatorrizkoak dira irudi-sistemaan;
x′,y′ distorsio-korrektzioaren osteko puntuaren berriko koordenatuak dira;
k1,k2,k3 erradial distorsio-parametroak dira;
r irudi-zentroko erradio-distantzia da.

Honekin, gure enpresa Zhang-en kalibratze metodoa proposatzen du, erradial doinutasun-osagai handienekin, irudiaren formazioa gehien eragiten dutena, eta eredu-parametroen birkonposaketa egiteko. Horrela, objektuaren koordenatuak munduko koordenatu-sistema definituan eta pixelaren koordenatuak irudi-planan arteko harremana mapatzen du, gimbalko kameren kalibratzea bueltatuz. Abordoa hau, lenteen fabrikazio-tolerantziek eta montaje-prozesuek irudiaren zehaztasunean duen eragina gutxitzen du, irudiaren argitasuna hobetzen du, eta ultra-altu tenperatura (UHT) transmisio lerroetako irudi HDak sistema honi oraintxe itzultzen dizkizute. Honek egiaztatzaileei emaitza fidagarriak eskaintzen dizkie, lerroetan oinarrituta dauden akats edo defektuak zehazki aztertzeko.

Laburbilduz, artikuluan proposatutako droneko harrapatzaile robotikoaren inspektion teknologia, une honetan UHT transmisio lerroen mantentzeko eskerrak bete ditu: kontsumo energiko baxua, luzera luzea, kostu baxua, karga handia eta ingurumenarekin lotutako harremana indartsua. Dronen bidez, modu tradizionala ordezkarri nahi dugun teknologiaren botila teknologiko nagusiak gainditzen ditu, mantentze-operazioen maila osoa hobetzen du, eta energia transmititze eta hornitzearen segurtasuna eta fiabletasuna sustatzen du.