შემოქმედება და ანალიზი დრონებზე დაფუძნებული ტექნოლოგიების შესახებ ორმაგი საშუალო დარჩენის წარმოებითი ხაზის გარეშე მრეწველობისთვის

კონკრეტულ რეგიონში ზემაღალი ძაბვის (UHV) გადაცემის ხაზების შემდგომი შენარჩუნების შემდეგ გამოვლინდა შემდეგი პრობლემები: არსებულ საფრენ აპარატებს არ აქვთ საკმარისი სიმძლავრე, რათა დააკმაყოფილონ ამჟამინდელი მასშტაბური და მრავალფეროვანი შემოწმებისა და შენარჩუნების მოთხოვნები UHV ხაზებისთვის. პრაქტიკული ოპერაციების დროს საფრენ აპარატებს ახასიათებთ არასაკმარისი გამძლობა, შეზღუდული გამოსახულების მიღების შესაძლებლობა და სუსტი ელექტრომაგნიტური შეფერხების (EMI) წინააღმდეგობა, რაც უარყოფითად აისახება შემოწმების ეფექტურობაზე და არ აძლევს საშუალებას UHV ხაზების დეფექტების ზუსტად იდენტიფიცირებას.

UHV გადაცემის ხაზების მნიშვნელოვანი სიგრძის და ადგილობრივი ბუნებრივი გარემოს გავლენის გამო, საფრენ აპარატებზე დამონტაჟებული სადეტექციო მოწყობილობები ვერ უზრუნველყოფს გრძელვადიან ფრენას, რაც ამცირებს შემოწმების ეფექტურობას. მოყვანილ შემთხვევაში, თუნდაც საწვავ-ელექტრო ჰიბრიდული საფრენი აპარატებისთვის ფრენის ხანგრძლივობა 3 საათზე ნაკლები იყო, რაც საჭიროებდა აკუმულატორების ხშირ შეცვლას შემოწმების დროს. გარდა ამისა, ამჟამინდელი საფრენ აპარატებზე დამონტაჟებული შემოწმების სისტემები არ არის ფუნქციონალურად სრულფასოვანი – ისინი არ უზრუნველყოფს მრავალგანზომილებიან, მრავალფუნქციურ შემოწმებას – რაც იწვევს შემოწმების სიზუსტის დაბალ დონეს. ეს შეიძლება დააყოვნოს ხაზების გაუმართაობების ან სხვა დეფექტების აღმოჩენა და შესაბამისად დააზიანოს ნორმალური ელექტროენერგიის გადაცემა.

აღნიშნული გამოწვევების გადასაჭრელად, ჩვენი კომპანია შემუშავა ახალი UHV გადაცემის ხაზების შემოწმების ტექნოლოგია, რომელიც ინტეგრირებულია საფრენ აპარატზე დამონტაჟებულ რობოტიზებულ მანიპულატორთან. ეს ამონახსნი გათვალისწინებულია რეგიონის კონკრეტული UHV ინფრასტრუქტურისთვის და შემუშავდა საფრენი აპარატების ამჟამინდელი გამოყენების შესაბამისად ხაზების შენარჩუნების პროცესში. მისი მიზანია აღნიშნული პრობლემების გადაჭრა და შესაბამისობა ძირეულ მოთხოვნებთან: დაბალი სიმძლავრის მოხმარება, გაგრძელებული გამძლობა, დაბალი ღირებულება, მაღალი ტვირთის მაჩვენებელი და მაღალი გარემოს აღქმის უნარი.

1. ტექნიკური ამონახსნი: საფრენ აპარატზე დამონტაჟებული რობოტიზებული მხარი UHV ხაზების შესანარჩუნებლად
1.1 დიზაინის კონცეფცია
ამ ტექნოლოგიისთვის მნიშვნელოვანი ასპექტები არის იზოლაციის დიზაინი, რობოტიზებული მხრის მოძრაობის კონტროლი და მხარდაჭერილი ქვესისტემები. ტექნიკური დიზაინის გამართული დაგეგმვა აუცილებელია, რათა ეფექტურად გადაჭრას არსებული UHV შენარჩუნების გამოწვევები და გადალახოს განხორციელების შეზღუდვები.

ჩვენი კომპანია სრულფასოვნად შეაფასა იზოლაციის მოთხოვნები, რომლებიც დადგენილია UHV შენარჩუნების გარემოში მანიპულატორისთვის. ამის საფუძველზე, ჩვენ გამოვთვალეთ მაქსიმალური ელექტრო ველის ინტენსივობა და ძაბვის ცვალებადობა, რომელსაც მანიპულატორი, როტორები, ჩარჩო და სადგური განიცდის სადენებიდან სხვადასხვა მანძილზე. შემდეგ შემუშავდა სამიზნე შესაბამისი შესამოწმებლად, რათა განსაზღვრულიყო ტექნიკური ამონახსნის შემდგომი გაუმჯობესება.

ჩვენ შევარჩიეთ წარმომადგენლობითი UHV შენარჩუნების სცენარები, რათა განვსაზღვროთ სტანდარტული ექსპლუატაციის პროცედურები და უსაფრთხოების პროტოკოლები. მანიპულატორის მრავალსტეპიანი სტრუქტურა იქნა ოპტიმიზირებული, რათა იპოვოს ყველაზე შესაბამისი საფრენი აპარატის–მანიპულატორის კონფიგურაცია. გათვალისწინებული უნიკალური სამუშაო გარემო, ჩვენ ასევე შევთავაზეთ სამაგალითო შემთხვევის სახელურის მოწყობილობის სახელურის მოწყობილობის განახლება, რათა გაუმჯობესდეს სურათის რეალურ-დროში ხარისხი.

1.2 ელექტრომაგნიტური შეფერხების (EMI) შემცირების ზომები
სამაგალითო შემთხვევის UHV ხაზები მოიცავს გრძელ სპანებს და გადაკვეთებს, რაც ქმნის რთულ და დინამიურ ელექტრომაგნიტურ გარემოს. ხაზების გარშემო ძლიერი ელექტრომაგნიტური ველები და მახლობლად არსებული კომუნიკაციის ბაზისური სადგურების ინტენსიური სიგნალები შეიძლება სერიოზულად შეაფერხოს საფრენი აპარატის–მანიპულატორის სისტემის კომუნიკაცია. გარდა ამისა, მანიპულატორის მუშაობის დროს გრძელი მანძილის მონაცემთა გადაცემა შეიძლება გამოიწვიოს სიგნალების გადახურვა, რაც შეიძლება შეამსუბუქოს ოპერაციის უსაფრთხოება.

ამის გადასაჭრელად, ჩვენი კომპანია ითავაზებს შემდეგ EMI დამცავ ზომებს:

სიმულაციის ექსპერიმენტში დრონის სისტემა აირჩია კარბონის ფიბრის მასალები პროპელერების, რამადისა და ფუზელაჟისთვის სისტემის ზოგადი პერფორმანსის გაუმჯობესებისთვის.




გათვალისწინებული ულტრა-სიმართული (UHV) ტრანსპორტირების ხაზების გარშემო დაფარული სივრციული ელექტრული ველის შეტაცების შედეგი დრონის დაყრდნობით მართვის ოპერაციებზე, ჩვენი კომპანია პირველად განვიხილეთ დრონზე დაყრდნობითი რობოტული ხელის ინსპექციის სისტემის სიმულაციის მოდელი. სასრული ელემენტების ანალიზის გამოყენებით, განვისაზღვრეთ ულტრა-სიმართული ხაზების გარშემო ელექტრული ველის კონკრეტული შეტაცება დრონის მართვის ოპერაციებზე. დამატებით, ანალიზირებული იყო რობოტული ხელის, აირფრეიმის, როტორების და ფუზელაჟის მაქსიმალური ელექტრული ველის ძალა და ვოლტაჟის ცვლილებები რობოტული ხელის მარცხენა მხარის და კონდუქტორის შორის სხვადასხვა მანძილზე. ეს უზრუნველყოფს იმის შესაძლებლობა, რომ გადავარჩინოთ, არსებობს თუ არა პოტენციური უსაფრთხოების რისკები ახლო დისტანციის ინსპექციის დროს.

2.2 სიმულაციის პროცესი
2.2.1 ინსპექციის სისტემის პერფორმანსი 0.84 მ დაშორებით UHV ტრანსპორტირების ხაზიდან
ჩვენი კომპანია ჩატარებული დრონზე დაყრდნობითი რობოტული ხელის ინსპექციის სისტემის სიმულაციის ექსპერიმენტები შემდეგ ანალიზირებული იყო მისი ოპერაციული მდგომარეობა და სივრციული ელექტრული ველის დისტრიბუცია კონდუქტორის ახლოს დაშორებით 0.84 მ დაშორებით UHV ტრანსპორტირების ხაზიდან.

სიმულაციის შედეგები გამოჩინა, რომ ამ მუშაობის პირობებში მთლიანი ინსპექციის სისტემაზე ნებისმიერი მნიშვნელოვანი უარყოფითი ელექტრული ველის ეფექტები არ დაინახა. თუმცა, რობოტული ხელის მარცხენა მხარზე დაინახა ელექტრული ველის ინტენსივობის მცირე ზრდა. საერთოდ, თუ ადგილობრივი ელექტრული ველის ძალა აღემატება ჰაერის დიელექტრიულ გაშლების ძალას (30 kV/cm), ზრდება კომპონენტების გაშლების რისკი, რაც შეიძლება დაზრუნოს სისტემის სტაბილურობასა და უსაფრთხოებას.

ადგილების (ვოლტაჟის) დისტრიბუციის შესახებ კომპონენტების შორის შესახებ ჩვენ დავადგინეთ, რომ როგორც დრონზე დაყრდნობითი ინსპექციის სისტემა და UHV ხაზის შორის მანძილი ზრდის, ყველა კომპონენტის ელექტრული პოტენციალი შეიცვლება შესაბამისად. ამ პოტენციალის ცვლილებების საფუძველზე, განვისაზღვრეთ თითოეული კომპონენტი რომელი ვოლტაჟის დონის და მაქსიმალური ელექტრული ველის ძალის შედეგად იღებს მართვის გარემოში.

ცხრილი 1-ში ჩანს, რომ როცა ინსპექციის სისტემა 0.84 მ დაშორებით UHV ხაზიდან არის, რობოტული ხელი იღებს 3712 V/m ელექტრული ველის ძალას და 2069 V ვოლტაჟს. მარცხენა და მარჯვენა როტორების შედარება გამოჩინა, რომ მარცხენა როტორი მუდმივად იღებს უფრო მაღალ ელექტრულ ველის ძალას და ვოლტაჟს ვიდრე მარჯვენა როტორი. ყველა მონაცემი აჩვენებს, რომ ამ 0.84 მ დაშორებით ელექტრული ველი დარჩენილია კარგად ქვემოთ ჰაერის გაშლების მიმართულების ზედიზედ, რაც არ წარმოადგენს ელექტრო დისჩარჯის რისკს და უზრუნველყოფს დრონზე დაყრდნობითი რობოტული ხელის ინსპექციის სისტემის უსაფრთხო მუშაობას.

2.2.2 ინსპექციის სისტემის პერფორმანსი 0.34 მ დაშორებით UHV ტრანსპორტირების ხაზიდან
ჩვენი კომპანია ასევე ჩატარებული დრონზე დაყრდნობითი რობოტული ხელის ინსპექციის სისტემის სიმულაციის ექსპერიმენტები შემდეგ ანალიზირებული იყო მისი ოპერაციული მდგომარეობა და სივრციული ელექტრული ველის დისტრიბუცია კონდუქტორის ახლოს დაშორებით 0.34 მ დაშორებით UHV ტრანსპორტირების ხაზიდან.

ცხრილი 1: დრონზე დაყრდნობითი რობოტული ხელის ინსპექციის სისტემის თითოეული კომპონენტის შესაბამისი მაქსიმალური ელექტრული ველის ძალა და ვოლტაჟის მნიშვნელობები

UAV-ის კომპონენტი		მაქსიმალური ელექტრული ველის ინტენსივობა	დაშორების მნიშვნელობა
მექანიკური ხელი		3712V/m	2069V
როტორი	მარცხენა როტორი	1838V/m	224V
	მარჯვენა როტორი	1371V/m	193V
ფუზელაჟი		720V/m	166V
ჩარჩო		1730V/m	470V

სიმულაციის შედეგები ჩვენით, რომ ამ დაშორების დისტანციის შესაბამისად, რობოტის მხარის მარცხენა გვერდზე გადაცემის ხაზის გარშემო კოსმიური ელექტრული ველის განაწილება შეიცვალა. ულტრა-მაღალი ძაბვის (UHV) გადაცემის ხაზების უნიკალური გარემოში, მაღალი ძაბვის ელექტრული ველები მაღალი სიმართლით იწვევს დენის ფართოდ გაშლილ და ზედაპირულ შეტევას.

იმავე დროს, სისტემის სხვადასხვა ელემენტების პოტენციალური ვარიაციების ანალიზით დაისვიდა, რომ რეიდის მხარის შემოწმების სისტემასა და UHV გადაცემის ხაზს შორის დაშორების დისტანციის ზრდასთან ერთად, ყველა ელემენტის ელექტრული პოტენციალი შესაბამისად შემცირდება.

ცხრილი 2-ის მონაცემების მიხედვით, როცა შემოწმების სისტემა მდებარეობს 0,34 მ დაშორებით UHV გადაცემის ხაზიდან, სისტემის ნებისმიერი ელემენტის მიერ გამოცდილი მაქსიმალური ელექტრული ველის ძალა არ აღემატება ჰაერის დიელექტრული დაშეშლელობის ძალას. ამიტომ დაიკვლევა, რომ რემონტის შესრულების დროს დაშეშლელობის რისკი არ იქნება, რითაც უზრუნველყოფილია რეიდის მხარის შემოწმების სისტემის უსაფრთხოება და დამგავითებლობა პრაქტიკულ გამოყენებაში.

ცხრილი 2: რეიდის მხარის შემოწმების სისტემის თითოეული ელემენტის მაქსიმალური ელექტრული ველის ძალა და დასახელება

UAV-ის კომპონენტი		მაქსიმალური ელექტრული ველის ინტენსივობა	ძაბვის მნიშვნელობა
მექანიკური ხელი		4656/მ	3352V
როტორი	მარცხენა როტორი	2334V/მ	338V
	მარჯვენა როტორი	2360V/მ	236V
ფუზელაჟი		940V/მ	228V
ფრეიმი		1337V/მ	700V

2.3 დრონზე დამატებული რობოტული ხელის ანტიინტერფერენციული შესაძლებლობების ტესტები გადაცემით ხაზების გარეშე მრჩეველობაში

დრონის სიუჟეტის შესაძლებლობის ტესტისთვის ტესტირების შემთხვევაში გამოყენებული აღჭურვილობა შეიცავდა კონდუქტირებადი ფარბლით დაფარულ დრონს და მულტიმეტრს. კონდუქტირებადი ფარბლი დრონის ზედაპირზე სწორად დაფერად დასხმული იყო, სიმკვრივით არ მეტი 0.05 მმ. ნორმალური გარემოს პირობებში დრონის ზედაპირის ორ წერტილს შორის შემადგენელი წინააღმდეგობა გაზომდა; მნიშვნელობა ნაკლები 1 Ω-ზე აჩვენებდა სტანდარტებთან დამთხვევას.

სურათის დეფორმაციის ტესტი: დრონზე დამატებული რობოტული ხელის ტექნოლოგიის გამოყენებისას ხაზების შემოწმებისთვის, სურათის დეფორმაცია შეიძლება დაფიქსირდეს გიმბალის კამერის ობიექტივის ბუნებრივი სიზუსტისა და ასამბელი პროცესების ხარისხის გამო. ასეთი დეფორმაცია გამოწვევს დასაქმების სურათებსა და რეალურ სცენას შორის განსხვავებებს, რაც შეიძლება დაარღვიოს მექანიკების საშუალება საკუთარი ხელით ზუსტად იდენტიფიცირონ ულტრა სიმაღლის გადაცემით ხაზებზე შეცდომებს ან დაზიანებებს.

ამ პრობლემის გადასარჩენად, ჩვენი ტექნიკური გუნდი დეველოპირებაში იყო სურათის დეფორმაციის კორექტირების მოდელი გიმბალის კამერის ობიექტივის დეფორმაციის მახასიათებლებზე დაფუძნებული. ეს მოდელი გამოიხატება შემდეგი ფორმულით:



ფორმულაში:
x,y არის ტანგენციური დეფორმაციის წერტილის მთავარი კოორდინატები სურათის სისტემაში;
x′,y′ არის წერტილის ახალი კოორდინატები დეფორმაციის კორექტირების შემდეგ;
p1,p2 არის ტანგენციური დეფორმაციის პარამეტრები;
r არის სისტემის სურათის ცენტრიდან რადიალური მანძილი.

კამერის ობიექტივის დეფორმაცია მთავარად იყოფა ორ ტიპად: ტანგენციური და რადიალური დეფორმაცია. ტანგენციური დეფორმაცია ძირითადად იწყება იმით, რომ ლენსის ელემენტები და კამერის სურათის სიბრტყი არ არის სრულად პარალელური. რადიალური დეფორმაცია, კი, ხდება იმიტომ, რომ სიმცირეები უფრო ნაკლებად გადახრილია ლენსის ოპტიკური ცენტრიდან უფრო დაშორებულ პოზიციებზე, რაც იწვევს დეფორმაციას ლენსის რადიალური მიმართულებით. რადიალური დეფორმაცია შეიძლება გამოიხატოს შემდეგი ფორმულით:



ფორმულაში:
x,y არის რადიალურად დეფორმირებული წერტილის მთავარი კოორდინატები სურათის სისტემაში;
x′,y′ არის წერტილის ახალი კოორდინატები დეფორმაციის კორექტირების შემდეგ;
k1,k2,k3 არის რადიალური დეფორმაციის პარამეტრები;
r არის სისტემის სურათის ცენტრიდან რადიალური მანძილი.

ამ ფუნდამენტზე, ჩვენი კომპანია შემოთავაზებს ჩანგის კალიბრაციის მეთოდის გამოყენებას რადიალური დეფორმაციის კომპონენტების იდენტიფიკაციისთვის, რომლებიც ყველაზე მეტად არიან დაკავშირებული სურათის ფორმირებასთან, და მოდელის პარამეტრების რეკონსტრუქციას. ეს საშუალება აძლევს სამყაროს კოორდინატებს დასაკვირები სისტემის განსაზღვრულ სამყაროს კოორდინატებსა და სურათის სიბრტყის პიქსელებს შორის შებრუნებას, რაც განაპირობებს გიმბალის კამერის კალიბრაციას. ეს მეთოდი ეფექტურად შემცირებს ლენსის წარმოების ტოლერანციებისა და ასამბელი პროცესების გავლენას სურათის სიზუსტეზე, განაზრახებს სურათის გარკვეულობას და უზრუნველყოფს ულტრა სიმაღლის გადაცემით ხაზების საშუალებას გადაცემით სისტემაში დროულად და უახლოეს დროს გადაცემას უშეშებელი სურათებით. ეს აძლევს მექანიკებს ნადების ვიზუალურ მონაცემებს ზუსტად შეაფასონ ხაზებზე შეცდომების ან დაზიანებების არსებობას.

ჯამში, დრონზე დამატებული რობოტული ხელის შემოწმების ტექნოლოგია, რომელიც ამ სტატიაში შემოთავაზებულია, ახერხებს ამჟამინდელ ულტრა სიმაღლის გადაცემით ხაზების გარეშე მრჩეველობის მოთხოვნებს დაბალი ენერგიის მოხმარებით, გრძელი დროული მომსახურებით, დაბალი ხარჯებით, მაღალი ტვირთის შესაძლებლობით და ძლიერი გარემოს შემცნობით. ეს გადა客服似乎在翻译过程中被意外中断了。我将从断点处继续完成剩余部分的翻译，以确保内容完整且准确。 ---

ჯამში, დრონზე დამატებული რობოტული ხელის შემოწმების ტექნოლოგია, რომელიც ამ სტატიაში შემოთავაზებულია, ახერხებს ამჟამინდელ ულტრა სიმაღლის გადაცემით ხაზების გარეშე მრჩეველობის მოთხოვნებს დაბალი ენერგიის მოხმარებით, გრძელი დროული მომსახურებით, დაბალი ხარჯებით, მაღალი ტვირთის შესაძლებლობით და ძლიერი გარემოს შემცნობით. ეს გადაარჩენს კლიუსი ტექნიკურ ბოტლენეკებს ტრადიციული ხელით შემოწმების მეთოდების ჩანაცვლების დრონებით, ამართლებს მრჩეველობის მოქმედებების საერთო დონეს და სტაბილიზებს ელექტრო ენერგიის გადაცემისა და დასამსახურებლობის უსაფრთხოებასა და ნადებობას.