Uchunguzi na Tafiti kuhusu Teknolojia ya Kusubiri Kwa Kutumia Droni kwa Matengenezo ya Mstari wa Umeme wa Kiwango Cha Juu Sana

Katika eneo fulani, baada ya ujenzi wa mstari wa kutuma umeme wa kiwango cha juu (UHV), zimekufundishwa masuala yafuatayo: vifaa vya ndege vya utafiti vilivyopo haviwezi kusaidia mikakati ya sasa za utafiti na ujenzi wa UHV. Katika matumizi ya kinyume, ndege vya utafiti vinapofanya kazi hawana usawa wa nishati, uwezo mdogo wa kupata picha, na ukosefu wa uwezo wa kupambana na magonjwa ya elektromagnetiki (EMI), ambayo inasababisha athari chungu katika ufanisi wa utafiti na kukosa kuidentifikia hitilafu za mstari wa UHV.

Kwa sababu ya urefu mkubwa wa mstari wa UHV na athari za mazingira ya mahali, ndege vya utafiti vilivyovimwa na vifaa vya utafiti hawawezi kukua kwa muda mrefu, hivyo kusababisha kupunguza ufanisi wa utafiti. Katika hesabu hiyo, hata ndege vya utafiti vilivyovimwa na mizizi ya mafuta na umeme hawawezi kukua zaidi ya saa tatu, kuhitaji mabadiliko mengi ya mizizi wakati wa utafiti. Pia, mfumo wa utafiti unaoungwa kwa kutumia ndege vya utafiti hauna tamatilifu ya faida—hawawezi kutunza ufanisi wa utafiti wa pande nyingi na faida nyingi—kisababisha kupunguza ufanisi wa utafiti. Hii inaweza kuletea muda mrefu wa kupata na kutatua hitilafu za mstari au matatizo mengine, kusababisha athari chungu kwenye kutumia umeme kwa utaratibu.

Kutokana na changamoto hizi, kampani yetu imeunda teknolojia mpya ya kutafuta mstari wa UHV iliyoundwa na mkono roboti unaochaguliwa kwa ndege. Suluhisho hili limeundwa kwa kutathmini muundo maalum wa msingi wa UHV na kujitunza ufanisi wa kutumia ndege vya utafiti katika ujenzi wa mstari. Lina lengo la kutatua changamoto zilizotajwa na kushirikiana na mapokeo muhimu: upatikanaji wa nishati mdogo, muda wa kukua mrefu, gharama chache, uwezo wa kupiga uzito mkubwa, na uwezo wa kupata mazingira.

1. Suluhisho la Teknolojia: Mkono Roboti unaochaguliwa kwa Ndege kwa Ujenzi wa Mstari wa UHV
1.1 Mawazo ya Undani
Mawazo muhimu kwa teknolojia hii ni undani wa ufumbuzi, ufikiaji wa mzunguko wa mkono roboti, na mfumo wa msingi. Kuhakikisha undani wa teknolojia ni muhimu kwa kutatua changamoto za ujenzi wa UHV na kupunguza changamoto za kutengeneza.

Kampani yetu imetathmini matarajio ya undani yanayohitajika kutokana na mazingira ya ujenzi wa UHV kwa mkono roboti. Tangu hivi, tumepanga nguvu ya king'ang'a na mabadiliko ya volts zinazopatikana kwa mkono, moto, mtaro, na mtaani wa ndege kwenye umbali tofauti kutoka kwa mitumizi ya volts. Tukipanga majaribio ya ufanisi ili kutoa maelekezo kwa mabadiliko ya suluhisho la teknolojia.

Tumekagua viwango vya ujenzi vya UHV kama mfano ili kutaja maelekezo ya kazi na sheria za usalama. Tumetathmini na kutengeneza muundo wa mkono roboti wa pande nyingi ili kutaja muundo wa ndege-mkono roboti unaofaa zaidi. Kutokana na mazingira ya kazi maalum, tumetaja mabadiliko ya mfumo wa kupata picha na programu za kutuma data ili kuboresha ubora wa picha kwa muda.

1.2 Hatua za Kuboresha Magonjwa ya Elektromagnetiki (EMI)
Mstari wa UHV katika hesabu hii una urefu mkubwa na misingi, kusababisha mazingira ya elektromagnetiki yenye tabaka na mabadiliko. Nguvu ya elektromagnetiki inayozidi kwenye mstari na ishara zinazozidi kutoka kwa steshoni za mawasiliano zinaweza kusababisha magonjwa sana kwa mawasiliano ya mfumo wa ndege-mkono roboti. Pia, kutuma data kwa urefu mrefu wakati wa kazi ya mkono roboti inaweza kusababisha magonjwa ya mawasiliano, kusababisha hatari kwa usalama wa kazi.

Kulengeza hii, kampani yetu imeelezea hatua zifuatazo za kuzuia EMI:

• Tathmini dhambi zinazoweza kutokana na nguvu ya elektromagnetiki inayozidi karibu na mstari wa UHV kwa silaha ya ndani ya ndege.

• Tumia hatua za kuzuia kwenye uso wa mtaani, mitengo ya ishara, na vitu vyote vya nyumba.

• Chupa kwenye nje ya ndege joto lenye urefu uliyotajwa ili kuzuia magonjwa ya elektromagnetiki. Kwa vifaa vingine vinalazimisha kuzuia, tumia kipa kwa kipa kwa copper ili kupata ufanisi sawa wa kuzuia.

1.3 Undani wa Muundo wa Mkono Roboti
Kama linavyoonekana kwenye Chapa 1, mkono roboti unapatikana:
(1) Mshikamano; (2) Sanduku la kulinda servo; (3) Kitambulisho cha zero-value; (4) Kitambulisho cha mvulaji wa volts; (5) Mtaro wa undani; (6) Mtaro wa kugawanya; (7) Kiwango cha undani cha epoxy resin; (8) Mfumo wa bearing wa kipepeo; (9) Mtaro wa kusambaza; (10) Mfumo wa bearing wa roll.

Kutokana na matarajio ya undani kwenye mazingira ya UHV, kampani yetu imeelezea kuweka bolts za undani kati ya chini ya ndege na kitufe cha kuweka chini. Mtaro wa fero unahusisha upande chini wa kiwango cha undani na mfumo wa bearing wa kipepeo, ambao unafikishwa nje ya bearing ya metali. Moto wa servo wa kipepeo unahudumia upande wa kulia wa bearing, anayemdogezesha mfumo wa kipepeo ili kusaidia mkono roboti kusonga juu na chini.

Kutokana na magonjwa yanayowekwa kwa nguvu za elektromagnetiki inayozidi kwenye nchi ya mstari, kampani yetu imeelezea kuweka mitengo ya mshirika wa servo ndani ya mtaro wa undani na kuweka servo kwenye sanduku la undani. Hii linaweza kuzuia magonjwa ya elektromagnetiki yanayowekwa kutoka nje ya mazingira ya volts inayozidi. Pia, kipa kwa kipa kwa copper imeelekezwa kwenye vipimo vya servo ili kupata ufanisi sawa wa voltage, kusaidia kupunguza hatari ya kusakinisha silaha ya ndani ya servo.

2. Majaribio ya Utaratibu wa Kutafuta Mstari wa UHV Kwa Kutumia Ndege na Mkono Roboti
2.1 Undani ya Majaribio
Kutokana na rekodi za ujenzi wa mstari wa UHV katika hesabu hii, tatizo limelipatikana: urefu wa jumla wa mbingu wa mstari wa moja ni 3200 mm; nusu duara kubwa ni 2400 mm; nusu duara cha kati ni 3200 mm; nusu duara ndogo ni 2700 mm; na uwidhi wa mitumizi ni 17.48 mm, kama inavyoonekana kwenye Chapa 2.

Katika majaribio ya utaratibu, mfumo wa drone ulichagua vyanzo vya mitali ya carbon fiber kwa ajili ya pembeni, sakafu na mwanga wa fuselage ili kuboresha ufanisi wake ukoo.

Kutokiana na athari ya chombo cha umeme wa nje kwenye shughuli za huduma za malipo ya ultra-high-voltage (UHV) kutumia drone, kampana yetu ilianza kuanza kujenga mtaro wa utaratibu wa roboti ambaye amekabiliana na drone. Kutumia utambuzi wa vipengele vilivyo hewa, tulipata maelezo ya athari kamili ya chombo cha umeme karibu na mstari wa UHV kwenye shughuli za huduma za drone. Pia, tuliangalia nguvu kamili ya umeme na mabadiliko ya voliti vingineko vya roboti, airframe, pembeni, na fuselage kulingana na umbali tofauti kati ya upande wa kushoto wa roboti na mshale. Hii inatufanya tuweze kuchukua hatua zetu kuhusu kuwa na hatari ya usalama wakati wa shughuli za utafiti karibu sana.

2.2 Mchakato wa Utaratibu
2.2.1 Ufanisi wa Mfumo wa Utaratibu wa Roboti wa Drone Ingawa ni 0.84 m Kutoka kwa Mstari wa UHV
Kampana yetu ilifanya majaribio ya utaratibu kwa ajili ya mfumo wa roboti wa drone ili kutathmini hali yake ya kazi na utambuzi wa chombo cha umeme karibu na mshale wakati unaotumika umbali wa 0.84 m kutoka kwa mstari wa UHV.

Matokeo ya utaratibu yalitonyesha kwamba, kwa hali hii ya kazi, hakukuwa na athari mbaya ya umeme kwa jumla ya mfumo wa utaratibu. Lakini, kulikuwa na ongezeko kidogo cha nguvu ya umeme kwenye upande wa kushoto wa roboti. Mara nyingi, ikiwa nguvu ya umeme ya eneo fulani inelekea juu zaidi ya nguvu ya kupata msongo wa umeme wa hewa (30 kV/cm), kwa hiyo inakuongeza hatari ya kusonga kwa sehemu, kudhibiti ustawi wa mfumo na usalama.

Pia, kutembelea utambuzi wa kilowati (voliti) wa sehemu za mfumo, tulipata kwamba kama umbali kati ya mfumo wa utaratibu wa drone na mstari wa UHV unongezeka, voliti wa sehemu zote hupunguza kwa kasi. Kulingana na mabadiliko haya ya voliti, tulipata kiwango cha voliti na nguvu kamili ya umeme ambayo kila sehemu inapata katika mazingira ya huduma.

Kama inavyoonyeshwa kwenye Meza 1, wakati mfumo wa utaratibu unapatikana umbali wa 0.84 m kutoka kwa mstari wa UHV, roboti anapata nguvu ya umeme ya 3712 V/m na voliti ya 2069 V. Ukilinganisha pembeni wa kushoto na pembeni wa kulia, tulipata kwamba pembeni la kushoto linadhibiti nguvu ya umeme na voliti zaidi kuliko pembeni la kulia. Data zote zinazopatikana zinatonyesha kwamba, kwa umbali wa kufanya kazi wa 0.84 m, nguvu ya umeme inabaki chini sana ya kiwango cha msongo wa hewa, bila hatari ya kupata kutosha na kutawala kwa usalama mfumo wa utaratibu wa roboti wa drone.

2.2.2 Ufanisi wa Mfumo wa Utaratibu wa Roboti wa Drone Ingawa ni 0.34 m Kutoka kwa Mstari wa UHV
Kampana yetu pia ilifanya majaribio ya utaratibu ili kutathmini hali ya kazi ya mfumo wa utaratibu wa roboti wa drone na utambuzi wa chombo cha umeme karibu na mshale wakati unaotumika umbali wa tu 0.34 m kutoka kwa mstari wa UHV.

Meza 1: Kiwango cha Ngao cha Nguvu ya Umeme na Voliti Vinavyotokana na Sehemu Yoyote ya Mfumo wa Utaratibu wa Roboti wa Drone

Matokeo ya uchanganuzi ulionyeshwa kuwa, chini ya hali hii ya kudhibiti umbali wa kuzunguka mstari wa kutumia umeme upande wa kushoto wa mikono ya roboti, ubora wa mazingira wa viwango vya umeme vilivyokosekana. Kwa sababu ya mazingira maalum ya mitandao ya kutumia umeme vya kiwango cha juu (UHV), viwango vya umeme vya kiwango cha juu ni wazi sana kusababisha matatizo ya kufanya arc na flashover.

Pia, kwa kuchambua mabadiliko ya potential ya sehemu mbalimbali katika mfumo, limetambuliwa kwamba kama umbali kati ya mfumo wa uchanganuzi wa mikono ya roboti iliyowekwa kwenye drone na mitandao ya UHV utaraji, potential ya umeme wa sehemu zote inaongezeka kulingana na umbali.

Kulingana na data katika Jibu la 2, wakati mfumo wa uchanganuzi unaenda umbali wa 0.34 m kutoka kwenye mitandao ya UHV, nguvu za umeme zinazopata kila sehemu katika mfumo hayawekumbukumbuku nguvu za dielectric breakdown za hewa. Kwa hiyo, imetolewa kwamba hakutakuwa na hatari ya kubreakdown wakati wa kufanyika kwa shughuli za huduma, kuhakikisha usalama na ulimwengu wa mfumo wa uchanganuzi wa mikono ya roboti iliyowekwa kwenye drone katika matumizi ya kinyume.

Jibu 2: Nguvu Mfupi ya Umeme na Thamani za Voltage Zinazosambazana na Sehemu Yoyote ya Mfumo wa Uchanganuzi wa Mikono ya Roboti Iliyowekwa kwenye Drone

2.3 Maelezo ya Ujuzi wa Kuzuia Upweke wa Mkono wa Roboti uliozwa kwenye Droni katika Huduma za Umeme

Kwa ajili ya utafiti wa ufanisi wa kuzuia upweke wa droni, vifaa vya utafiti vilikuwa ni droni iliyochapishwa na rangi ya mchakato na mshau wa mapana. Rangi ya mchakato ilichapishwa kwa usawa kwenye pembeni la droni kwa ukubwa usio zaidi ya 0.05 mm. Katika mashariki yasiyofanikiwa, umbo la mshau ulikuwa unamalizika kati ya sehemu mbili kwenye pembeni la droni; thamani isiyozidi 1 Ω ina maana kuwa imefufuka kwa msingi uliotakribwa.

Utambuzi wa piga picha: Waktu kutumia teknolojia ya mkono wa roboti uliozwa kwenye droni kwa ajili ya tathmini ya mstari, inaweza kutokea utambuzi wa piga picha kutokana na sifa kama ufafanulizo wa mguu wa kamera na ubora wa muundo. Hii inaweza kusababisha tofauti kati ya picha zilizopigwa na hali halisi, ambayo inaweza kupunguza uwezo wa wafanyikazi wa huduma kuthibitisha kwa uhakika matukio au madhara kwenye mistari ya umeme wa kiwango cha juu (UHV).

Ili kukabiliana na tatizo hili, timu yetu ya teknolojia imetengeneza mfano wa kurekebisha utambuzi wa piga picha kutegemea kwa sifa za utambuzi wa mguu wa kamera. Mfano huu unaelezwa kwa kutumia formula ifuatayo:

Katika formula:
x,y ni namba za asili za sehemu yenye utambuzi wa tangential katika mfumo wa kuchapisha;
x′,y′ ni namba mpya za sehemu baada ya kurekebisha utambuzi;
p1,p2 ni viwango vya utambuzi wa tangential;
r ni umbali radial kutoka kwenye kitovu cha picha.

Utambuzi wa mguu wa kamera unaweza kutengenezwa kwa njia mbili: tangential na radial. Utambuzi wa tangential unatokana kwa sababu ya mifumo ya mguu na eneo la kuchapisha cha kamera kusikia kwa usawa. Radial utambuzi unatokana kwa sababu ya mshangao wa mwanga kukua zaidi kwenye maeneo mbali kutoka kwenye kitovu cha mguu, ambayo huongeza utambuzi unayotembelea mzunguko wa mguu. Radial utambuzi unaweza kutajwa kwa kutumia formula ifuatayo:

Katika formula:
x,y ni namba za asili za sehemu yenye utambuzi wa radial katika mfumo wa kuchapisha;
x′,y′ ni namba mpya za sehemu baada ya kurekebisha utambuzi;
k1,k2,k3 ni viwango vya utambuzi wa radial;
r ni umbali radial kutoka kwenye kitovu cha picha.

Kulingana na hii, kampani yetu inatafsiri kwa kutumia njia ya Zhang ili kuthibitisha sehemu zenye athari kubwa zaidi za utambuzi wa radial na kurudia viwango vya mfano. Hii inawezesha kunywesha namba za asili za vitu katika mfumo wa dunia uliotakribwa na namba za pixel katika eneo la kuchapisha, kwa hivyo kumaliza kutakriba mguu wa kamera. Njia hii inaweza kusaidia kuleta madhara ya ubora wa mguu na muundo wa kamera, kutimiza ubora wa picha, na kuhakikisha kwamba picha za kiwango cha juu za umeme zinatumika kwa haraka kutoka kwenye mfumo bila ongezeko la muda. Hii hutumaini data ya kuvuliwa kwa wafanyikazi wa huduma ili kuthibitisha kwa uhakika ikiwa matukio au madhara yanavyoonekana kwenye mistari.

Kwa ujumla, teknolojia ya tathmini ya mkono wa roboti uliozwa kwenye droni iliyotakribwa katika makala haya inafanya kazi na mahitaji ya sasa ya huduma za umeme wa kiwango cha juu kwa upatikanaji wa nguvu ndogo, muda mrefu, gharama chache, uwezo wa kubeba uzito mkubwa, na uwezo mkubwa wa kuelewa mazingira. Inavunjika nyuma ya majanga muhimu ya teknolojia ya kubadilisha njia za kienyeji za tathmini kwa kutumia droni, kuboresha tofauti ya kazi za huduma, na kuboresha usalama na uwepo wa umeme wa kiwango cha juu.