מחקרי וניתוח טכנולוגיות החלפה מבוססות דרונים לתחזוקת קווי מתח גבוה מאוד

באזור מסוים, לאחר תחזוקת קווי מתח גבוה מאוד (UHV), נמצאו בעיות הבאות: המטוסים הבלתי מאוישים הקיימים חסרים ביצועים מספיקים כדי לעמוד בדרישות הבדיקה והתחזוקה הנרחבות והגדולה של קווי UHV. בפעולות מעשיות, המטוסים הבלתי מאוישים מציגים יכולת סיבולת לקויה, יכולת איסוף תמונה מוגבלת ועמידות לקויה בפני התפרעות אלקטרומגנטית (EMI), מה שמגביר את השפעת הבדיקה ומונע זיהוי מדוייק של תקלות בקו UHV.

בשל האורך המשמעותי של קווי ההעברה במתח גבוה מאוד והשפעת הסביבה הטבעית המקומית, מטוסים בלתי מאוישים מצוידים במכשירי גילוי אינם יכולים לשרוד טיסה ממושכת, מה שמחמיר את יעילות הבדיקה. במקרה המוזכר, אפילו מטוסים בלתי מאוישים היברידיים שמן-חשמלי הצליחו להשיג משך טיסה של פחות מ-3 שעות, מה שמחייב החלפות תכופות של סוללות במהלך הבדיקות. בנוסף, מערכות בדיקה מבוססות מטוסים בלתי מאוישים הנוכחיות חסרות פונקציונליות מלאה - הן לא תומכות ביכולת בדיקה רב-ממדית ורב-פונקציונלית - מה שמוביל לדיוק בדיקה לקוי. זה עשוי להאיץ את גילוי והטפל באגים או תקלות אחרות, מה שמגביר ישירות את ההעברה הנורמלית של החשמל.

כדי להתמודד עם אתגרים אלה, חברתנו פיתחה טכנולוגיה חדשה לבדיקת קווי ההעברה במתח גבוה מאוד שמתמקדת במניפולטור רובוטי המותקן על מטוס בלתי מאויש. הפתרון הזה מותאם לתשתיות UHV הספציפיות באזור ומושפע מהביצועים הנוכחיים של מטוסים בלתי מאוישים בהתחזוקת קו. הוא מתכוון לפתור את הבעיות הנזכרות ולעמוד בדרישות מפתחות: צריכת אנרגיה נמוכה, סיבולת מ expended, עלות נמוכה, יכולת עמסה גבוהה ואינטואיציה סביבתית חזקה.

1. פתרון טכנולוגי: מניפולטור רובוטי מותקן על מטוס בלתי מאויש להתחזוקת קווי UHV
1.1 רעיון העיצוב
הנושאים הקריטיים עבור הטכנולוגיה כוללים עיצוב מבודד, בקרה על תנועת זרוע הרובוט והמערכות המשניות התומכות. הבטחת עיצוב טכנולוגי הגיוני היא חיונית לפתרון האתגרים הנוכחיים בהתחזוקת UHV ולבypass מכשולים ביישום.

חברתנו הערכה מקיפה את דרישות המבודד המוטלות על זרוע הרובוט בסביבת התחזוקת UHV. בהתבסס על כך, חשבנו על חוזק השדה החשמלי והשינויים בוולטאז' שנתקלים בהם הזרוע, הרוטורים, המסגרת והגוף במספר מרחקים מגופים חשמליים חיוויים. נערך תכנון של מבחנים ביצועיים ממוקדים להצגת שיפורים נוספים לפתרון הטכנולוגי.

בחרנו סצרי תחזוקת UHV מייצגים כדי להגדיר תהליכי פעולה סטנדרטיים ופרוטוקולי בטיחות. מבנה הרובוט בעל מעלות חופש רבות נחקר כדי לזהות את הקונפיגורציה המpatibility ביותר בין המטוס למניפולטור. בהתחשב בסביבת ההפעלה הייחודית, הציענו גם לשדרג את החומרה המקורית לאיסוף תמונה ואת התוכנה/החומרה להעברת נתונים בתיאור המקרה כדי להגביר את איכות התמונה בזמן אמת.

1.2 אמצעי מיגור התפרעות אלקטרומגנטית (EMI)
בקווים של UHV המוזכרים יש קטעים ארוכים ומעברים, מה שמייצר סביבה אלקטרומגנטית מורכבת ודינמית. שדות אלקטרומגנטיים חזקים מסביב לקווים ושידורים חזקים מתחנות תקשורת סמוכות יכולים להתערב באופן משמעותי בתקשורת של מערכת המטוס-המניפולטור. בנוסף, העברת נתונים למרחקים ארוכים במהלך פעילות המניפולטור יכולה לגרום לצלילים, מה שמגביר את הסיכון לבטיחות הפעולה.

כדי להתמודד עם זה, חברתנו מציעה את אמצעי המגן הבאים:

• ניתוח של נזק אפשרי מהשדות האלקטרומגנטיים החזקים בסביבת קווי UHV לمدار הפנימי של המטוס.

• יישום טיפולים מבודדים על פני השטח של הגוף, כבלים אות וตะעים כלים.

• הרס של שכבה מוליכות ברוחב מוגדר על פני השטח החיצוני של המטוס כדי להפחית התפרעות אלקטרומגנטית. עבור רכיבים שאינם מתאימים לסילוק, משתמשים בחיבור כבלים נחושת כדי להשיג את אותה יעילות מגן.

1.3 עיצוב מבני של זרוע הרובוט
כפי שמוצג בתרשים 1, זרוע הרובוט כוללת:
(1) מחזיק; (2) תיבה מגינה על המנוע החשמלי; (3) א댑טר לחישה אפס; (4) א댑טר למבחן מתח גבוה; (5) מוט מבודד; (6) מוט מגביל; (7) שכבה מבודדת מאפוקסי; (8) כumbing מבדיל; (9) מוט קישור; (10) כumbing מבדיל.

בהתחשב בדרישות המבודד בסביבת UHV, חברתנו מציעה התקנת בולטים מבודדים בין החלק התחתון של המטוס לעגלות הנחיתה. מסגרת פלדה מקשרת את הצד התחתון של שכבה מבודדת לכumbing מבדיל, שהינו מוצמד מבחוץ סביב יישור מתכתי. המנוע החשמלי לכיוון מותקן על הצד הימני של היישור, מפעיל את המנגנון כדי לאפשר תנועה למעלה ולמטה של זרוע הרובוט.

בהתחשב ההתפרעות הנגרמת מהשדות האלקטרומגנטיים החזקים במרחב סביב קווי ההעברה, חברתנו מציעה התקנת קווים מנועים בתוך המוט המבודד וציוד המנוע במגין מגן מבודד. זה מבודד בצורה יעילה את המנוע מהשפלות האלקטרומגנטיות הנוצרות בסביבת המתח הגבוהה החיצונית. בנוסף, מפעילים חיבור כבלים נחושת סביב הפערים של המנוע כדי להשיג חיבור שווה פוטנציאל, מה שמפחית את הסיכון להתפרקות עקב גלי אלקטרומגנטיים במעגל הפנימי של המנוע.

2. ניסוי סימולציה של בדיקת קווי UHV באמצעות זרוע רובוטית מותקנת על מטוס בלתי מאויש
2.1 תכנון הסימולציה
מבוסס על רשומות תחזוקה של קווי ההעברה במתח גבוה מאוד בתיאור המקרה, הושגו הפרמטרים המבניים הבאים: גובה המגדל הישר הכולל הוא 3200 מ"מ; רדיוס האזור הגדול הוא 2400 מ"מ; רדיוס האזור בינוני הוא 3200 מ"מ; רדיוס האזור קטן הוא 2700 מ"מ; וקוטר המוליך הוא 17.48 מ"מ, כפי שמוצג בתרשים 2.

בניסוי הסימולציה, מערכת הדローン בחרה בחומרים סיבי פחמן עבור הלהבים, מסגרת והגוף של הטיסה כדי לשפר את הביצועים הכלליים שלה.

בהתחשב בהשפעת השדה החשמלי הספטי שמסביב על פעולות תחזוקה מבוססות דרונים לקוות מתח גבוה מאוד (UHV), חברתנו פיתחה לראשונה מודל סימולציה של מערכת המראה הרובוטית המותקנת על דרונים. באמצעות ניתוח איבר סופי, קבענו את ההשפעה הספציפית של השדה החשמלי סביב קווי UHV על פעולות תחזוקת הדרונים. בנוסף, נalyzed את עוצמת השדה החשמלי המקסימלית והשינויים במתח שנחשפו למראה הרובוטית, גוף הטיסה, להבים וגוף הטיסה בהבדלים שונים בין הצד השמאלי של המראה הרובוטית למשדר. זה מאפשר לנו להעריך אם קיימים סיכוני בטיחות פוטנציאליים במהלך משימות בדיקה באיזור קרוב.

2.2 תהליך הסימולציה
2.2.1 ביצועי מערכת הבדיקה במרחק של 0.84 מטר מקו מתח גבוה מאוד
חברתנו ביצעה ניסויי סימולציה על מערכת המראה הרובוטית המותקנת על דרונים כדי לנalyze את מצב ההפעלה שלה ואת הפיזור של השדה החשמלי הספטי ליד המשדר כאשר המערכת ממוקמת במרחק של 0.84 מטר מקו מתח גבוה מאוד.

תוצאות הסימולציה הראו כי בתנאי עבודה אלה, לא נצפו השפעות חשמליות בלתי נסבלות על מערכת הבדיקה כולה. עם זאת, נמצאה עלייה קלה בעוצמת השדה החשמלי בצד השמאלי של המראה הרובוטית. באופן כללי, אם עוצמת השדה החשמלי המקומי עולה על עוצמת שבירה דיאלקטרית של אוויר (30 kV/cm), הסיכון להתפרקות מרכיבים גדל, ומשתקף על יציבות הבטיחות של המערכת.

בנוסף, על ידי בדיקת הפיזור של הפוטנציאל (מתח) על פני מרכיבי המערכת, מצאנו כי ככל שהמרחק בין מערכת הבדיקה המותקנת על דרונים לקו המתח הגבוה מאוד גדל, כך יורד הפוטנציאל החשמלי של כל המרכיבים בהתאם. בהתבסס על שינויים אלו בפוטנציאל, קבענו את רמות המתח והעוצמה המקסימלית של השדה החשמלי שמרגיש כל מרכיב בסביבת התחזוקה.

כפי שמוצג בטבלה 1, כאשר מערכת הבדיקה ממוקמת במרחק של 0.84 מטר מקו המתח הגבוה מאוד, המראה הרובוטית חשופה לעוצמת שדה חשמלי של 3712 V/m ומתח של 2069 V. השוואת בין הלהבים השמאליים והימניים גילתה שהלהב השמאלי מתמודד באופן קבוע בעוצמת שדה חשמלי ובמתח גבוהים יותר מהלהב הימני. כל הנתונים מצביעים על כך שלפי מרחק ההפעלה של 0.84 מטר, השדה החשמלי נשאר מתחת לרמה הקריטית לפיצוץ אווירי, ולא קיים סיכון לפיצוץ חשמלי, ומבטיח פעולה בטוחה של מערכת המראה הרובוטית המותקנת על דרונים.

2.2.2 ביצועי מערכת הבדיקה במרחק של 0.34 מטר מקו מתח גבוה מאוד
חברתנו גם ביצעה ניסויי סימולציה לנalyze את מצב ההפעלה של מערכת המראה הרובוטית המותקנת על דרונים ואת הפיזור של השדה החשמלי הספטי ליד המשדר כאשר המערכת ממוקמת במרחק של רק 0.34 מטר מקו מתח גבוה מאוד.

טבלה 1: עוצמת השדה החשמלי המקסימלית וערכים של מתח המתאימים לכל מרכיב במערכת המראה הרובוטית המותקנת על דרונים

התוצאות של הסימולציה הראו כי, תחת תנאי שמירת המרחק הזה, השתנתה התפלגות השדה החשמלי המרחבי סביב קו ההעברה על צד שמאל של זרוע הרובוט. בשל הסביבה הייחודית של קווי העברה במתח גבוה מאוד (UHV), שדות חשמל במתח גבוה נוטים מאוד לגרום לבעיות של פיצוץ חשמלי והצטננות פני שטח.

באותו זמן, על ידי ניתוח השינויים הפוטנציאליים של מרכיבים שונים במערכת, נמצא כי ככל שהמרחק בין מערכת בדיקת זרוע הרובוט המותקנת על דрон לקו ההעברה ב-UHV גדל, הפוטנציאל החשמלי של כל המרכיבים יורד בהתאם.

לפי הנתונים בטבלה 2, כאשר מערכת הבדיקה ממוקמת במרחק של 0.34 מטר מקו ההעברה ב-UHV, עוצמת השדה החשמלי המקסימלית הנתקפת על כל מרכיב במערכת אינה עולה על עוצמת שבירה דילקטרית אוויר. לכן, ניתן להסיק כי לא תתרחש סיכון של שבירה במהלך פעולת הבניה, ומבטיח את הבטיחות והאמינות של מערכת בדיקת זרוע הרובוט המותקנת על דרון בשימוש מעשי.

טבלה 2: עוצמת השדה החשמלי המקסימלית וערכים של מתח המתאימים לכל מרכיב במערכת בדיקת זרוע הרובוט המותקנת על דרון

2.3 בדיקות יכולת התנגדות לפרעות של זרוע רובוטית מושבתת על דローン בתיקון קווי תמסורת

לצורך בדיקת הביצועים של מסך הדローン, כל הציוד המבחן כלל דローン שטוחש בחומר מוליך ומד אמפר-וולט. החומר המוליך הומן באופן אחיד על פני הדローン בעובי שאינו עולה על 0.05 מ"מ. בתנאי סביבה נורמליים, מדדו את ההתנגדות הפנימית בין שתי נקודות על פני הדローン; ערך של פחות מ-1 אום מצביע על תואמות עם התקן המוגדר.

בדיקת עיוות תמונה: כאשר מתבצעת בדיקה של קו באמצעות טכנולוגיית זרוע הרובוט המושבתת על דローン, עשוי להתרחש עיוות תמונה עקב גורמים כגון דיוקו העצמי של עדשת המצלמה הגימבל והאיכות של תהליכי האסSEMBLY. עיוות זה גורם לשוני בין התמונה הנלכדת לבין הסצנה האמיתית, מה שיכול לפגוע ביכולתם של אנשי השימור לזהות בצורה מדויקת תקלות או פגמים בקווי תמסורת UHV.

כדי להתמודד עם בעיה זו, צוות הטכנולוגיה שלנו פיתח מודל לתיקון עיוות תמונה בהתבסס על מאפייני העיוות של עדשת המצלמה הגימבל. המודל מתבטא בנוסחה הבאה:

בנוסחה:
x,y הם הקואורדינטות המקוריות של נקודת עיוות משיק במערכת הצילום;
x′,y′ הם הקואורדינטות החדשות של הנקודה לאחר תיקון העיוות;
p1,p2 הם פרמטרי העיוות המשיק;
r הוא המרחק הרדיאלי ממרכז התמונה.

עיוות עדשה מתחלק בעיקר לשני סוגים: עיוות משיק ועיוות רדיאלי. עיוות משיק מתפתח בעיקר מכיוון שהרכיבים של העדשה ומישור התמונה של המצלמה אינם מקבילים באופן מושלם. לעומת זאת, עיוות רדיאלי מתרחש מכיוון שהקרניים של האור מתפתלות באופן משמעותי יותר במקומות רחוקים יותר ממרכז האופטי של העדשה, מה שגורם לעיוות המפוזר לאורך הכיוון הרדיאלי של העדשה. עיוות רדיאלי יכול להתבטא בנוסחה הבאה:

בנוסחה:
x,y הם הקואורדינטות המקוריות של נקודת עיוות רדיאלי במערכת הצילום;
x′,y′ הם הקואורדינטות החדשות של הנקודה לאחר תיקון העיוות;
k1,k2,k3 הם פרמטרי העיוות הרדיאלי;
r הוא המרחק הרדיאלי ממרכז התמונה.

על בסיס זה, החברה שלנו מציעה להשתמש בשיטת הקליברציה של ז'אנג כדי לזהות את רכיבי העיוות הרדיאליים המשפיעים ביותר על היווצרות התמונה, ולהשיק מחדש את פרמטרי המודל. זה מאפשר מיפוי הדדי בין קואורדינטות עצמים במערכת קואורדינטות עולם מוגדר לקואורדינטות פיקסלים במישור התמונה, ובכך לסיים את הקליברציה של המצלמה הגימבל. גישה זו מגבירה בצורה יעילה את ההשפעה של סובלראציות ייצור עדשות ותהליכי אסSEMBLY על דיוק התמונה, מגדילה את בהירות התמונה ומבטיחה שהתמונות ברזולוציה גבוהה של קווי תמסורת UHV יועברו חזרה למערכת בזמן אמת ללא דחייה. זה מספק לאנשי השימור נתונים חזותיים אמינים למדידת אם קיימות תקלות או פגמים בקו.

לסיכום, טכנולוגיית בדיקה של זרוע רובוטית מושבתת על דローン המוצעת במאמר הזה ממלאה את הדרישות הנוכחיות לתיקון קווי תמסורת UHV לגבי צריכת אנרגיה נמוכה, יציבות ארוכת טווח, עלות נמוכה, יכולת טעינה גבוהה ותפיסה סביבתית חזקה. היא客服似乎在发送过程中被截断了，我将按照要求继续完成翻译： 她克服了用无人机替代传统人工检查方法的关键技术瓶颈，提高了整体维护操作水平，增强了电力传输和供应的安全性和可靠性。

לסיכום, טכנולוגיית בדיקה של זרוע רובוטית מושבתת על דローン המוצעת במאמר הזה ממלאה את הדרישות הנוכחיות לתיקון קווי תמסורת UHV לגבי צריכת אנרגיה נמוכה, יציבות ארוכת טווח, עלות נמוכה, יכולת טעינה גבוהה ותפיסה סביבתית חזקה. היא מנצחת את הנקודות הקריטיות הטכנולוגיות של החלפת שיטות בדיקה ידניות מסורתיות בדローン, מעלה את רמת הפעולות השימור הכללית ומגביר את הבטיחות והאמינות של העברת ואספקת חשמל.