Riċerka u Analisi dwar Teknoloġiji ta' Sostituzzjoni bħalil Droni għall-Manutenzjoni tal-Linji ta' Trasferiment tal-Kurrent Elektriku fuq Volti Ultra-Ardi

F’regioni żghar, wara l-manutenzjoni tal-linji ta’ trasferiment ultra-alt (UHV), il-problemi segwenti ġew identifikati: id-droni eżistenti m’għandhomx prestazzjoni suffizjenti biex isoddifinu l-domandi kurrenti ta’ ispezzjoni u manutenzjoni kbira u estesa tal-linji UHV. F’operazzjonijiet prattika, id-droni jirriżultaw b’enduranza limitata, kapabbiltà limitata ta’ aċkwiżizzjoni ta’ immaġini, u rresistenza povera għal interferenza elettromagnetika (EMI), li taffettwa negativament l-effiċjenza tas-silġar u tipprevi nu l-identifikazzjoni akkurata ta’ difetti fil-linji UHV.

Għall-konsiderevoli lunghezz tal-linji ta’ trasferiment UHV u l-influwenza tal-ambjent naturali lokali, id-droni armati b’diżġitivi ta’ detezzjoni ma jistgħux sibti fletta prolungata, bil-ħolqa li jikbrux l-effiċjenza tas-silġar. Fl-esempju minnfron, anki d-droni iblanda elettriku-mixta rriksebhu durata ta’ fletta infeżer bl-3 sagħtejn, b’neċessità ta’ rimpazzi frekweneti tal-batteriji waqt it-tas-silġar. Kull haga hawn, is-sistemi kurrenti ta’ ispezzjoni basati fuq droni mhumiex funzjonali kompleti – ma jsostengux kapabbiltajiet ta’ ispezzjoni multi-dimensionali u multifunzjonali – bil-ħolqa li jikbrux l-akkużat tal-ispezzjoni. Dan jista’ jiżdied il-tempo tal-detekzjoni u l-għanġis tal-falti tal-linja jew difetti oħra, affettando direttament it-trasferiment normali tal-enerġija.

Biex jindirizzaw dawn l-imħell, l-IEE-Business tagħha sviluppaw teknoloġija ġdid ta’ ispezzjoni ta’ linji ta’ trasferiment UHV li integra bracc mekaniku montat fuq dron. Din is-solużzjoni hija personalizzata għall-infrastruttura speċifiċa ta’ UHV fir-regioni u informata mill-prestazzjoni attuali ta’ applikazzjonijiet ta’ droni fl-ahħar tal-linji. Tassemmagħ biex jirriżolvu l-imħell menzjonati waqt li jissoddisfana r-richiesti klienti: konsum miżur, enduranza estesa, koszt bass, kapabbiltà ta’ karig għoli, u perċezzjoni ambientali forte.

1.Solużzjoni Tekniċa: Bracc Mekaniku Montat fuq Dron għal Manutenzjoni ta’ Linji UHV
1.1 Konċett Design
Il-kunsiderazzjonijiet kritici għal din it-teknoloġija inkludu l-disinn tal-insulazzjoni, il-kontroll tal-moviment tal-bracc mekaniku, u s-sistemi sovrapportanti. L-assigurazzjoni ta’ disinn tekniku raġonevol huwa essenzjali biex jirriżolvu effiċjentement l-imħell esistenti ta’ manutenzjoni UHV u is-superaw l-kolkjotturi ta’ implementazzjoni.

L-IEE-Business evalwaw komprensivament ir-richiesti ta’ insulazzjoni imposti mill-ambjent ta’ manutenzjoni UHV fuq il-bracc mekaniku. B’base għal dan, inkalkularaw l-forza elettrika massima u varjazzjonijiet tal-volttagh li jirriżultaw fil-bracc, rotori, struttura, u fuselage fl-ħolqiet diversi mid-distributori attivi. Il-test tal-prestazzjoni mirati ġew allura disegnat biex jinformaw l-riġistrazzjoni subbsequenti tas-solużzjoni teknika.

Selezjonaw scenari rappreżentativi ta’ manutenzjoni UHV biex jdefinaw protokolli operativi u normi ta’ sigurtà standard. Il-struttura multi-gradi ta’ libertà tal-bracc mekaniku ġiet ottimizzata biex tiddeffinaw il-konfigurazzjoni tal-dron-manipulator ikkumpatibli l-iżjed. Għall-ambjent operattiv uniku, proponnu wkoll l-aġġornament tal-hardwar ta’ aċkwiżizzjoni tal-immaġini u tal-software/hardwar ta’ trasferiment tad-data fit-tqsira sabiex jagħmlu aqbel l-qualità real-time tal-immaġini.

1.2 Misuri ta’ Mitigazzjoni tal-Interferenza Elettromagnetika (EMI)
Il-linji UHV fit-tqsira involvu spanz longhi u passaggi, bil-ħolqa li jikkrejaw ambjent elettromagnetiku komplikat u dinamiku. Il-kamps elettromagnetiku forti ħafna ħawl il-linji u s-segnali intensi mill-stazzjonijiet tal-komunikazzjoni ħad-dien jistgħu jinterferiscu serjament mal-kommunikazzjoni tas-sistema tal-dron-manipulator. Fuq il-bord, il-trasferiment tal-data ta’ distanza lunga waqt l-operazzjonijiet tal-manipulator jista’ jkollu effett ta’ crosstalk, bil-ħolqa li jikbrux is-sigurtà operattiva.

Biex jindirizzaw dan, l-IEE-Business proponnu l-misuri segwenti ta’ skildjar EMI:

• Analizza l-danni potenzjali tal-kamps elettromagnetiku ta’ intensità alta ħafna ħawl il-linji UHV għal il-kitba interna tal-dron.

• Aplika trattamenti ta’ skildjar għal is-superficie tal-fuselage, il-kabli tal-segnali, u kull seam tal-kasament.

• Spray uniforment spessor specifik ta’ rivestiment konduttiv fuq l-estern ta’ d-dron biex jmitiga l-interferenza elettromagnetika. Għal komponenti li ma jistgħux jiġu rivestiti, tintuża l-agganci tal-fil tal-ram tal-kooper biex tirriżolvu l-effiċjenza ekwivalenti tal-skildjar.

1.3 Disinn Strutturali tal-Bracc Mekaniku
Komme jrid Figure 1, il-bracc mekaniku ikkonsisti:
(1) Gripper; (2) Kasament protezzjoni servu; (3) Adattatur detettur valur zero; (4) Adattatur tester volttagh għoli; (5) Asta insulata; (6) Asta limitant; (7) Stratum insulanti tal-resina epoksidi; (8) Manika cuscinetto specifica pitch; (9) Asta legatura; (10) Manika cuscinetto specifica roll.

Fl-iktar ta’ l-irrichiesti ta’ insulazzjoni fir-ambjent UHV, l-IEE-Business proponnu l-installazzjoni ta’ bulli insulanti bejn il-parti inferiori tal-dron u l-atterraggio. Framment tal-ġirb tal-kasament inkonnessa mal-parti inferiori tal-stratum insulanti mal-manika cuscinetto specifica pitch, li tkun fissata esternament ħawl cuscinetto metaliku. Il-motor servu pitch huwa montat fuq is-silġa destra tal-cuscinetto, drivja l-mekanizmu pitch biex jippermetti l-moviment suw/wara tal-bracc mekaniku.

Fl-iktar ta’ l-interferenza moħda mill-kamps elettromagnetiku ta’ intensità alta nispazju ħawl il-linji ta’ trasferiment, l-IEE-Business proponnu l-installazzjoni tal-linee driv motor servu fi l-intern tal-asta insulata u l-equipaggi tal-servu b’kasament protettiv insulat dedikat. Dan jisolaxxi effettivament is-servu mil-surges elettromagnetiki moħda mill-ambjent ektarni tal-volttagh għoli. Fuq il-bord, tintuża l-agganci tal-fil tal-ram tal-kooper għal il-gap dwar is-servu biex tiġi raggiunta l-ekwipotenzjalita', bil-ħolqa li tikbrux ir-riskju ta’ breakdown indotti mill-ondata elettromagnetika fil-kitba interna tal-servu.

2.Esperiment Simulazzjoni ta’ Ispezzjoni ta’ Linji ta’ Trasferiment UHV Biex Użu ta’ Bracc Mekaniku Montat fuq Dron
2.1 Disinn Simulazzjoni
Bażat fuq ir-records ta’ manutenzjoni tal-linji ta’ trasferiment UHV fit-tqsira, inkittbu l-parametri strutturali segwenti: l-altitudine totali tal-torretta drittjalinja hi 3200 mm; ir-raddju tal-shed kbir huwa 2400 mm; ir-raddju tal-shed medju huwa 3200 mm; ir-raddju tal-shed żgħir huwa 2700 mm; u d-diametru tal-distributur huwa 17.48 mm, kif mur fis-Figure 2.

Flimkien ma’ simulażzjoni, il-sistema tal-drone seleżjonat ġiet karatterizzata mill-użu ta’ materjali ta’ fibra tal-karbon għal l-ippellott, il-struttura u l-fuselage biex tigħmel ikbar performanġi.

Ftittib il-influwenza tal-kamp elektrika spazjali ċirkuċanti fuq l-operazzjonijiet ta’ manutenzjoni bsieġa droni għal linji ta’ trasport elettriku ta’ ultra-voltiġi (UHV), l-IEE-Business żviluppà l-aħwa modell tas-simulazzjoni ta’ sistema ta’ ispezzjoni robottika montata fuq droni. Tul analizz finit elementar, sselezzjonajna l-impat speċifiċi tal-kamp elektrika ċirkuċanti linji ta’ UHV fuq l-operazzjonijiet ta’ manutenzjoni tal-droni. Aħar, analizzajna l-forza massima tal-kamp elektrika u varuzzjonijiet ta’ votaġġ li ssilġu l-bracc mekaniku, l-airframe, l-rotori u l-fuselage taċ-ċirkostanzi diversi bejn is-silġ tal-ewwel tal-bracc mekaniku u l-konduċtur. Dan jippermettilna li nivvalwaw jekk jeżistu riskju potenzjali ta’ sigurtà waqt it-tasgħija tal-ispezzjoni bl-iżdied.

2.2 Proċess tas-Simulazzjoni
2.2.1 Performanġi tas-Sistema ta’ Ispezzjoni f’0.84 m mill-Linja ta’ Trasport Elettriku ta’ UHV
L-IEE-Business reġistra simulazzjonijiet fuq is-sistema ta’ ispezzjoni tal-bracc mekaniku montat fuq droni biex tfassilja aktar l-analiżi tal-statu operattiv u t-distribuzzjoni tal-kamp elektrika spazjali ċirkuċanti l-konduċtur meta tkun posta f’distanza ta’ 0.84 m mill-linja ta’ trasport elettriku ta’ UHV.

Ir-riżultati tas-simulazzjoni indikaw li, taħt din il-kondizzjoni operattiva, ma sarx osservati effetti negativi ta’ kamp elektrika signifikanti fuq is-sistema ta’ ispezzjoni komplet. Imma, sar detettata ziduta qisien ta’ intensità tal-kamp elektrika fl-ewwel tal-bracc mekaniku. Għalissa, jekk l-intensità lokali tal-kamp elektrika supera l-forza ta’ rottura dielettrika ta’ l-aria (30 kV/cm), jiżdied ir-riskju ta’ rottura ta’ komponenti, b’modi li jkomplika l-stabilità u l-sigurtà tas-sistema.

Aħar, billi esaminajna t-distribuzzjoni tal-potentjal (votagġ) tra l-komponenti tas-sistema, ascertanajna li, skont id-distannja bejn is-sistema ta’ ispezzjoni montata fuq droni u l-linja ta’ UHV, it-tensjun elektriku ta’ kull komponent diminixxi rrispettivament. Tul dawn il-varuzzjonijiet ta’ potentjal, determinajna livelli ta’ votaġġ u forzi massimi tal-kamp elektrika li kwalunkwe komponent issilġu f’ambjent tal-manutenzjoni.

Kif mostrat ftabel 1, meta is-sistema ta’ ispezzjoni tkun 0.84 m mill-linja ta’ UHV, il-bracc mekaniku issilġu forza tal-kamp elektrika ta’ 3712 V/m u votaġġ ta’ 2069 V. B’konfrontu bejn ir-rotor sinistra u d-destra, sar detettat li l-rotor sinistra konsistentement issilġu forza tal-kamp elektrika u votaġġ iktar elevati minn d-destra. Kull data indikaw li, taħt din id-distannja operattiva ta’ 0.84 m, il-kamp elektrika qabżet sustenabilment xiema lill-limiti ta’ rottura tal-aria, b’modi li ma jippermettex riskju ta’ disġarġ tal-elettriku u assigurat l-operazzjoni sigura tas-sistema ta’ ispezzjoni tal-bracc mekaniku montat fuq droni.

2.2.2 Performanġi tas-Sistema ta’ Ispezzjoni f’0.34 m mill-Linja ta’ Trasport Elettriku ta’ UHV
L-IEE-Business reġistra wkoll simulazzjonijiet biex tfassilja l-analiżi tal-statu operattiv tas-sistema ta’ ispezzjoni tal-bracc mekaniku montat fuq droni u t-distribuzzjoni tal-kamp elektrika spazjali ċirkuċanti l-konduċtur meta tkun posta bl-iżdied ta’ 0.34 m mill-linja ta’ trasport elettriku ta’ UHV.

Tabel 1: Forza Massima tal-Kamp Elektrika u Valuri ta’ Votaġġ Korrispondenti għal Kull Komponent tas-Sistema ta’ Ispezzjoni tal-Bracc Mekaniku Montat fuq Droni

Ir-riżultati tas-simulazzjoni wrew li, taħt din il-kondizzjoni ta’ mantennuta tad-distanza ta’ separazzjoni, bidlet id-distribuzzjoni tal-qiegħa elettrika spazjali madwar il-linja tat-trasmissjoni fuq in-naħa tax-xellug tal-armi rrobotika. Minħabba l-ambjent uniku tal-linji tat-trasmissjoni ta’ voltagġ ultra għoli (UHV), il-qiegħa elettriċi ta’ voltagġ għoli huma estremament predisposti li jikkawżaw arku u problemi ta’ flashover superficjali.

Fil-livell istess, bill-analisi tal-varjazzjonijiet tal-potenzjal ta’ komponenti differenti fis-sistema, ikkonstat li meta t-zdieda tad-distanza bejn is-sistema ta’ inspezzjoni b’armi rrobotika montata fuq dron u l-linja tat-trasmissjoni UHV tizdied, il-potenzjal elettriku tat-tutti komponenti jitnaqqas korrispondenti.

Skont id-data fit-Tabella 2, meta s-sistema ta’ inspezzjoni tkun posizzjonata 0.34 m lil hinn mil-linja tat-trasmissjoni UHV, l-intensità massima tal-qiegħa elettriku esperjenzjata minn kwalunkwe komponent fis-sistema ma jtlaqx l-intensità ta’ skariga dielettrika tal-ajru. Għalhekk, jintuża konklużjoni li ma jkunx ikollu riskju ta’ skariga matul l-operazzjoni ta’ mantennuta, jiżgura s-sigurtà u l-oħxonija tas-sistema ta’ inspezzjoni b’armi rrobotika montata fuq dron fl-applikazzjonijiet prattiċi.

Tabella 2: Valuri Massimi tal-Intensità tal-Qiegħa Elettriku u tal-Voltatġ Korrispondenti għal Kull Komponent tas-Sistema ta’ Inspezzjoni b’Armi Rrobotika Montata fuq Dron

2.3 Prova tal-Anti-Interferenza tas-Silġ tal-Bracc Meċkaniku tal-Drone fl-Ixkis għal Linji ta’ Trasferiment

Għal it-test tal-prestazzjoni tas-silġ tal-drone, l-imxejgħ ġie inkluż fih dron miftuħ b’versjon tintingenti u multimeter. Il-tingment tintingenti infurzat fuq is-silġ tal-drone b’danxjiet mhux ikbar minn 0.05 mm. Taħt kundizzjonijiet ambiјentali normali, saret il-misurazzjoni tar-resistanza interna bejn żewġ punti fuq is-silġ tal-drone; valur infeqlaq minn 1 Ω jindika li huwa konformi mal-standard speċifikat.

It-test tal-distorsjoni tal-immagini: meta jintużaw it-teknoloġija tal-bracc meċkaniku tal-drone għal ixkis linji, tista’ tkun hemm distorsjoni tal-immagini għall-raqs tal-kamra tal-gimbal u l-qualità tal-proċess tad-diklazzjament. Din id-distorsjoni tiffrinka l-bidla bejn l-immagini rreġistrate u l-skena reali, possibilment tiffranka l-faċoltà tal-personal ta’ manutenzjoni biex jagħmlu dinjura esatti jew defetti fuq linji ta’ trasmizzjoni UHV.

Biex jiġi solvut dan l-is-suġġett, l-equipe teknika tagħna sviluppaw modell ta' korrezzjoni tal-distorsjoni tal-immagini bsedja ‘l-karatteristiċi tal-distorsjoni tal-kamra tal-gimbal. Dan il-modell hu expressim bl-formula segwenti:

Fil-formula:
x,y huma l-koordinati oġġinjali ta’ punt tanġenzjali distort fil-sistema tal-immagini;
x′,y′ huma l-koordinati ġodda tal-punt wara t-tixkorrezjoni tal-distorsjoni;
p1,p2 huma l-parametri tanġenzjali tad-distorsjoni;
r huwa l-distanza radjali mil-qosor tal-immagini.

Id-distorsjoni tal-kamra tal-fotografija hi prinċipalment klassifikata fi żewġ tipi: tanġenzjali u radjali. Id-distorsjoni tanġenzjali tinqasam primarjament għax-xorta tal-elementi tal-lens u l-pjan tal-immagini tal-kamera ma jsibu mhux perfettament paralleli. L-ebda waħda, id-distorsjoni radjali ssir għax ir-raqs tal-lum jinfuqu aktar signifikantement fl-postijiet akkurdat mill-qosor optiku tal-lens, bil-resultat ta’ distorsjoni distribuita lung il-direzzjoni radjali tal-lens. Id-distorsjoni radjali tista’ tkun expressim bl-formula segwenti:

Fil-formula:
x,y huma l-koordinati oġġinjali ta’ punt radjali distort fil-sistema tal-immagini;
x′,y′ huma l-koordinati ġodda tal-punt wara t-tixkorrezjoni tad-distorsjoni;
k1,k2,k3 huma l-parametri radjali tad-distorsjoni;
r huwa l-distanza radjali mil-qosor tal-immagini.

Bazat fuq dan, l-IEE-Business proponi l-użu tal-metodu tal-kalibratur Zhang biex identifikaw l-komponenti radjali tad-distorsjoni li jaffettwaw iktar l-formazzjoni tal-immagini, u biex ibnew l-parametri tal-modell. Dan jippermetti l-mapping mutwal bejn koordinati tal-oġġett fit-tisim koordinativ tal-aħwa u koordinati tal-pixel fis-silġ tal-immagini, bil-fiha t-tixkalibratura tal-kamra tal-gimbal tikkumpli. Dan l-approċċ jeffigħa l-impatt tal-tolleranza ta’ iffabrikazzjoni tal-lens u t-proċess tad-diklazzjament fuq l-assigurta tal-immagini, jżid l-klarità tal-immagini, u jassigura li l-immagini ta’ alta definizzjoni tal-linji ta’ trasmizzjoni UHV jiġu mittbula llura lis-sistema fid-daqqa mingħajr ritard. Dan jipprovdi l-personal ta’ manutenzjoni b’dati vizwali affidabbli biex jagħmlu dinjura esatti jew defetti fuq il-linji.

Fl-infermat, it-teknoloġija tal-ixkis tal-bracc meċkaniku tal-drone proponuta hawn ikseb l-ebda waħda tal-richiesti attwali ta’ manutenzjoni ta’ linji ta’ trasmizzjoni UHV għal konsum ta’ energija bass, dawkta tajba, kos ta’ bass, kapacita’ ta’ lasta’ għoli, u persezzjoni ambientali qawi. Tissolvi l-kuluri tekniki kritici f’sostituwwa l-metodi tradizzjonali ta’ ixkis manuali b’droni, jirriżolu l-livell kulli ta’ operazzjonijiet ta’ manutenzjoni, u jqassin il-sigurtà u r-affidabilità tas-silġ u t-tfarrid tal-enerġija.