Жылмалы-жылдамдық электр жолдарын қадағалау үшін дрондың негізіндегі ауыстыру технологиялары туралы зерттеу және талдау

Белгілі бір аймақта, супер жоғары көлемдегі (СЖК) электр тасымалдау линияларының техникалық қызметтерінен кейін, мына есептер анықталды: қазіргі СЖК линияларының үлкен өлшемдегі және ұзын ортадағы тексеру мен техникалық қызметтерге дайын болатын дрондардың қызмет ететін мүмкіндіктері жетіспейді. Жұмыс істеу процесінде дрондар қызмет ету мерзімдері жетіспейді, суреттерді қолдану қабілеттері шектеулі, электромагниттік қозғалтқыштыққа (ЭМҚ) тұрақтылығы төмен, бұл тексеру әсерін теріс етеді және СЖК линияларының дефекттерін так анықтауға қолайсыздық туғызады.

СЖК электр тасымалдау линияларының ұзындығы және аймақтық табиғаттық аймақтардың таасирінен, детекциялық құрылғылармен жабдықталған дрондар узақ уақыт үшін уақытты ұстап тұруға қабілетті емес, бұл тексеру әдісінің әсерін төмендетеді. Берілген мысалда, дейіні 3 сағаттан аз уақыт ұстап тұруға қабілетті маңызды-электрлік гибрид дрондар да қолданылған, бұл тексеру кезінде батареяларды сикірлеу үшін көп рет қажет болды. Дамуынан тығыз, ағымдағы дрон қызметтері функционалдық толықтыққа ие емес—олар көптеген өлшемдегі, көптеген функциялық тексеру қабілеттерін қолдай алмайды—бұл тексеру дәлдігін төмендетеді. Бұл электр тасымалдау линияларының дефекттерін немесе басқа дефекттерді табу және шешу үшін үнеміс болуы мүмкін, бұл туралы нормалды электр тасымалдауға түсірім қояды.

Бұл кедергілерді шешу үшін, біздің компанияміз СЖК электр тасымалдау линияларының тексеру технологиясын, дронға қосылатын роботтық қолды интегралдау арқылы әзірлеген. Бұл шешім конкретті СЖК инфраструктурасына және ағымдағы дрон қолданылуының қызмет ету қабілеттеріне ықпал етеді. Ол өткен есептерді шешу және негізгі талаптарды қанағаттандыру үшін қолданылады: төмен энергия жұмсау, ұзақ қызмет ету мерзімі, төмен баға, жоғары жүк қабілеті және күрделі аймақ таңдау.

1.Техникалық Шешім: СЖК Линияларының Техникалық Қызметі үшін Дронға Қосылатын Роботтық Қол
1.1 Дизайн Концепциясы
Бұл технологияға қатысты маңызды ойлар - изоляциялық дизайн, роботтық қолдың қозғалыс қолдануы және қолдаулық подсистемалар. Эффективті техникалық дизайн өткен СЖК техникалық қызмет кедергілерін шешуге және қолдану құрғыларын жеңу үшін маңызды.

Біздің компанияміз СЖК техникалық қызмет аймағының роботтық қолға ықпал ететін изоляциялық талаптарын толық бағалауды өткізді. Осынан кейін, біздің қол, ротор, каркас және корпус сомбелілерден арналған максималды электр тартысының және вольттың өзгеруін есептеді. Соңында, техникалық шешімді жақсарту үшін бірнеше перформанс тесттері өткізілді.

Біздің компанияміз СЖК техникалық қызмет сценарилерін таңдап, стандартты жұмыс әдістерін және қауіпсіздік протоколдарын анықтады. Роботтық қолдың көптеген өлшемді структурасы оптимизацияланып, ең ықтимал дрон-манипулятордың конфигурациясы анықталды. Аймақтың ұнатқы операциялық аймағына қарағанда, біздің компанияміз суреттерді қолдану аппараттарын және деректерді жіберу программалық/аппараттық құрылғыларын жаңарту ұсынылды, бұл реалдық уақыттағы сурет сапасын жақсартады.

1.2 Электромагниттік Қозғалтқыштық (ЭМҚ) Кеміту Шешімдері
Берілген мысалдағы СЖК линиялары ұзын кесінділер мен өтулермен қамтылған, бұл татаң және өзгеріп отыратын электромагниттік аймақты қалыптасады. Линиялардың айналасындағы қатты электромагниттік тартылар және жақындағы коммуникациялық база стансерлерінен келетін қатты сигналдар дрон-манипулятор системасының байланысына қатты қозғалтқыштық етеді. Осынан тығыз, манипулятор операциялары кезінде ұзын қашықтықта деректерді жіберу қатты қозғалтқыштықты пайда кыла алады, бұл қызмет ету қауіпсіздігін төмендетеді.

• СЖК линияларының айналасындағы қатты электромагниттік тартылардың дрондың ішкі электр схемасына ықпал ету мүмкіндігін талдау.

• Аэроплан корпусының бетіне, сигнал кабелдеріне және барлық корпус шығыс сызықтарына экрандалу қолданылады.

• Дрондың сыртқы бетіне белгілі бір дәлдіктегі проводылық бояу терең түсіреді, бұл электромагниттік қозғалтқыштықты азайтады. Бояуға ыңғайсыз компоненттер үшін меди қосылғышы қолданылады, бұл эквивалентті экрандалу әсерін жеткізеді.

1.3 Роботтық Қолдың Конструкциялық Дизайны
Сурет 1-де көрсетілгенінде, роботтық қол төмендегілерден тұрады:
(1) Жабық; (2) Серво қорғау қуты; (3) Нөл мәні детектор адаптері; (4) Жоғары вольтты тестер адаптері; (5) Изоляциялық қаңбыр; (6) Шектеу қаңбыр; (7) Епоксид резиналық изоляциялық слой; (8) Пич-спецификалық подшипник құйма; (9) Бағыттаушы қаңбыр; (10) Рол-спецификалық подшипник құйма.

СЖК аймақтарындағы изоляциялық талаптарды ескеріп, біздің компанияміз дрондың төменгі жағында және жергілікті қол қою құралы аралығында изоляциялық болттар қолдану ұсынылады. Металл подшипникке сыртқы жағынан қосылатын металл фрейммен изоляциялық слойдің төменгі жағына қосылып, пич-спецификалық подшипник құйма қосылып, оның оң жағында пич серво моторы қосылып, пич механизмін басқарады, бұл роботтық қолдың жоғары-төмен жылжытуын қолдайды.

Электр тасымалдау линияларының айналасындағы қатты электромагниттік тартыларды ескеріп, біздің компанияміз изоляциялық қаңбыр ішінде серво мотор қолдану линияларын қолдану және серводы қосымша изоляциялық қорғау қутымен жабу ұсынылады. Бұл серводы сыртқы жоғары вольтты аймақтан пайда болған электромагниттік қозғалтқыштықтан қорғауға ықпал етеді. Осынан тығыз, серводың айналасында меди қосылғышы қолданылады, бұл серводың ішкі электр схемасында электромагниттік толқындар түсіріп, жабық потенциалды жасайды, бұл электромагниттік толқындар түсіру қауіпсіздігін азайтады.

2.Дронға Қосылатын Роботтық Қол арқылы СЖК Электр Тасымалдау Линияларын Тексеру Симуляциялық Тәжірибесі
2.1 Симуляциялық Дизайн
Берілген мысалдағы СЖК электр тасымалдау линияларының техникалық қызмет есептеріне негізделген, төмендегі конструкциялық параметрлер алынды: түз сызықты башының барлық биіктігі 3200 мм; үлкен құбыр радиусы 2400 мм; орта құбыр радиусы 3200 мм; кіші құбыр радиусы 2700 мм; және провод диаметрі 17.48 мм, Сурет 2-де көрсетілген.

Симуляциялық экспериментте, дрон жүйесі пропеллер, каркас және корпус үшін ағылшын тірі материалдарды таңдады, оның жалпы жұмыс істейтіндігін жетілдіру үшін.

Жетісіз көлемдегі электр талақанының дрондың қолданылуына тигізген әсерлерін ескере отырып, біздің компанияміз алғаш рет дрондағы роботтық колмен инспекциялау жүйесінің симуляциялық модельін құрды. Элементтерді шектеулі талдау арқылы, жетісіздік кезінде электр талақанының дрондың техникадағы қызмет етуіне қандай әсер ететінін анықтадық. Сондай-ақ, роботтық кол, корпус, пропеллерлер мен корпус үшін максималды электр талақанының күші мен напряжение деңгейдерін, роботтық колдың сол жағы мен провод арасындағы әртүрлі арақашықтықтарда қалыптасатын өзгерістерді талдадық. Бұл мүмкін болатын қауіпсіздік проблемаларын жақындағы инспекциялық іске асыру кезінде бағалауға мүмкіндік береді.

2.2 Симуляция процессі
2.2.1 Инспекциялық жүйенің жұмысы, дрондың Жетісіздіктік линиядан 0.84 м қашықтықта
Біздің компанияміз дрондағы роботтық колмен инспекциялау жүйесінің операциялық абалын және кондукторға жақын орналасқан уақыттағы кеңістік электр талақанының таралуын 0.84 м қашықтықта Жетісіздіктік линиядан өтінеміз арқылы талдады.

Симуляция нәтижелері бойынша, бұл жұмыс шартында, жалпы инспекциялық жүйе үшін қараңғы электр талақанының әсерлері көрінбеді. Бірақ, роботтық колдың сол жағында электр талақанының күшінің қысқа артуы анықталды. Негізгі түрде, егер жергілікті электр талақанының күші атмосфераның диэлектрикалық жабысу қуатын (30 кВ/см) астында болса, компоненттердің жабылуының қауіпсіздігі артық, системаның стабилдетілген және қауіпсіздігінің қауіпсіздігінің қауіпсіздігі артық.

Осында, система компоненттерінің потенциалды (напряжение) таралуын зерттегенде, дрондағы инспекциялық жүйенің Жетісіздіктік линиядан қашықтығы артқан сайын, барлық компоненттердің электр потенциалы да азайды деп анықтадық. Бұл потенциалды өзгерістерге негізделген, қызмет ету ортасында әрбір компонент қабылдайтын напряжение деңгейлері мен максималды электр талақанының күштерін анықтадық.

Кесте 1-де көрсетілгендей, инспекциялық жүйе 0.84 м қашықтықта Жетісіздіктік линиядан болғанда, роботтық кол 3712 В/м электр талақанының күші мен 2069 В напряжение қабылдайды. Сол және оң пропеллерлерді салыстыру арқылы, сол пропеллер тұрақты түрде оң пропеллерден әрі қарай электр талақанының күші мен напряжение қабылдайды. Барлық деректер 0.84 м қашықтықта қызмет ету кезінде, электр талақаны атмосфераның жабысу қуатынан төмен, электр тартылу қауіпсіздігі жоқ, дрондағы роботтық колмен инспекциялау жүйесінің қауіпсіз қызмет етуін көрсетеді.

2.2.2 Инспекциялық жүйенің жұмысы, дрондың Жетісіздіктік линиядан 0.34 м қашықтықта
Біздің компанияміз дрондағы роботтық колмен инспекциялау жүйесінің операциялық абалын және кондукторға жақын орналасқан уақыттағы кеңістік электр талақанының таралуын 0.34 м қашықтықта Жетісіздіктік линиядан өтінеміз арқылы талдады.

Кесте 1: Дрондағы роботтық колмен инспекциялау жүйесінің әрбір компонентіне сәйкес максималды электр талақанының күші мен напряжение мәндері

Симуляциялық нәтижелер көрсетті, бұл ара қашықтық сақталу шартында, роботтық колдың сол жағындағы электр тасымалдау линиясының айналық электр талақы分布似乎出现了中断，让我继续完成翻译：

Симуляциялық нәтижелер көрсетті, бұл ара қашықтық сақталу шартында, роботтық колдың сол жағындағы электр тасымалдау линиясының айналық электр талақы өзгерді. Супер жоғары напрямдагы (UHV) электр тасымалдау линияларының ұсымшылық мүшеортағы, жоғары напрямдагы электр талақылар арқылы ауырсыну және беттегі ауырсыну сюйектеріна ыңғайлауы мүмкін.

Осы уақытта, системадағы арнайы компоненттердің потенциалдық өзгерістерін талдап, дрон-базаланған роботтық кол инспекциялық системасы мен UHV электр тасымалдау линиясының арасындагы қашықтық өсіп, барлық компоненттердің электр потенциалы сәйкесінше азайатындығы анықталды.

Кесте 2 бойынша маалада, инспекциялық система UHV электр тасымалдау линиясынан 0,34 метр қашықтықта орналасқанда, системадағы әрбір компонентке тағайындалған максималды электр талақы күші атмосфераның диэлектрикалық жеңілдігінен асқан жоқ. Сонымен, техникалық қызмет ету кезінде жеделдік риски болмауы және дрон-базаланған роботтық кол инспекциялық системасының практикалық қолданыстағы қауіпсіздігі мен итқарлығы қамтамасыз етілетіні заключается.

Кесте 2: Дрон-базаланған роботтық кол инспекциялық системасының әрбір компонентіне сәйкес максималды электр талақы күші мен напрямдық мәндері

2.3 Электр жолын сақтауда дронға қосылған роботтық көліктердің араласуға қаршы тұру қабілетінің тесттері

Дрондың экрандалу қабілетінің тесті үшін, тесттік жабдықтарға кондуктив боямен биіктілген дрон және мультиметр кірісті. Кондуктив боя дрондың бетіне теңсіздігі 0,05 мм-ге жетпей түрде тағамай қалды. Нормалды аймақтық шарттарда, дрондың бетіндегі екі нүктенің ішкі қарым-қатынасы өлшенеді; 1 Омнан аз болған мән стандартқа сай келеді.

Сурет бұзылуының тесті: Дронға қосылған роботтық көліктер технологиясын электр жолын тексеруде пайдалану кезінде, гимбал камера линзасының өзіндік дәлдігі мен жинақталу сапасының құбылысынан сурет бұзылуы болуы мүмкін. Бұл бұзылу қазіргі сценадан қабылған суреттердің арасында қатысты айырмашылықтарды туғызады, осылайша техник қызметкерлердің ЖЕТ электр жолдарындағы қатаң-қателер немесе дефекттерді дәл анықтау қабілетін зияндастырады.

Бұл мәселе шешімі үшін, біздің техникалық команда гимбал камера линзасының бұзылу өзгерістеріне негізделген сурет бұзылуын түзету модельін әзірдеді. Бұл модель мына формуламен білдіріледі:

Формулада:
x,y - тереңдік бұзылуының бастапқы координаттары;
x′,y′ - бұзылуы түзетілген нүктенің жаңа координаттары;
p1,p2 - тереңдік бұзылу параметрлері;
r - сурет центрінен радиалдық арақашықтық.

Камера линзасының бұзылуы негізінен екі түрленіс болады: тереңдік және радиалдық бұзылу. Тереңдік бұзылу негізінен линза элементтері мен камера сурет беті параллель емес болғандықтан пайда болады. Радиалдық бұзылу, ал жағында, өзінің оптикалық центрінен алыс болған орнында жарық нұсқалары көбірек ұғып өткенінен құбылысады, бұл линзаның радиалдық бағытында бұзылуын жасайды. Радиалдық бұзылу мына формуламен білдіріледі:

Формулада:
x,y - радиалдық бұзылуының бастапқы координаттары;
x′,y′ - бұзылуы түзетілген нүктенің жаңа координаттары;
k1,k2,k3 - радиалдық бұзылу параметрлері;
r - сурет центрінен радиалдық арақашықтық.

Осы негізде, біздің компаниямыз Занг методын қолдануын ұсынады, бұл арқылы сурет құрылымына ең зор әсер етуі мүмкін радиалдық бұзылу компоненттерін анықтай алады және модель параметрлерін қайта құрай алады. Бұл қадам дүниежүзіндегі координаттар системасында анықталған объект координаттары мен сурет бетіндегі пикселдердің координаттарының арасында өзара сәйкестендіру мүмкіндігін береді, сонымен гимбал камераның калибровкасын аяқтайды. Бұл подход линза өндірісіндегі терпімділіктер мен жинақталу процесінің сурет дәлдігіне әсерін азайтады, сурет тазалығын жақсартады және ЖЕТ электр жолдарының高清图片会实时传输回系统，不会延迟。这为维护人员提供了可靠的视觉数据，以便准确评估线路是否存在故障或缺陷。 总结而言，本文提出的无人机搭载机械臂巡检技术满足了当前特高压输电线路维护对低功耗、长续航、低成本、大载荷以及强环境感知的要求。它克服了用无人机替代传统人工巡检方法的关键技术瓶颈，提升了整体运维水平，并加强了电力输送和供应的安全性和可靠性。 【注意】根据要求，最后一段翻译如下：

Жалпысынан, бұл мақалада ұсынылған дронға қосылған роботтық көліктердің тексеру технологиясы, азық энергия қажеттілігі, узак қозғалыс уақыты, төмен баға, үлкен жүк қабілеті және қатынасқа қабілеттілік сапасы қажеттіліктеріне сай келеді. Бұл технология дрондар арқылы өткен қалаған қолмен тексеру ысулдарын ауыстырудағы негізгі техникалық қиындықтарды жеңіп, техникалық қызметтердің жалпы деңгейін жақсартады және электр жолын сақтау және қамқорлау қауіпсіздігін және италиастығын күшейтеді.