110kV tranziyya xətləri üçün avtonom inspeksiya robotu: üç qollu asılı sistemın dizaynı və tətbiqi

Xülası

İnkişaf etmiş güc istifadəsi və havadan səylərin limitlərini həll etmək üçün bu təklif 110 kV elektrik xətləri üçün öz-özünü idarə edən robotu təqdim edir. İnovativ üç qollu asılı mexaniki strukturunun özündə, robot avtomatik sürüş, maneələrin üstələnməsi, onlayn enerji toplama və çoxsaylı arızaların diaqnostikasını birgələyir. Bu, xətt yoxlamasını avtomatlaşdırmaq və intellektuallaşdırmak, şəbəkənin işləmə və inzibatının effektivliyini və təhlükəsizliyini nəticə ilə artıraraq maliyyətə endirmək hədəfindədir.

I. Layihənin Fəaliyyət Sahəsi və Məqsədləri

1.1 Fəaliyyət Sahəsi: Gəmişək Yoxlama Metodlarının Zövqləri

Daima açaqlı mühitlərə maraq olan yüksək voltajlı elektrik xətləri, mekanik gerginlik, elektrik flaşları və materialların yaşlanmasına görə parçalanma və aşırma kimi defektlərə məruz qalmağa meyllidirlər, buna görə də müntəzəm olaraq yoxlanılması lazımdır. Cari metodlar ciddi engəllərlə üzləşir:

• Əl ilə Yoxlama: İşçilik-intensiv, nəzarət edilməyən, yüksək riskli və hava və relief tərəfindən ciddi şəkildə məhdudlaşdırılır.
• Drone Havadan Səyl: Yüksək iştirak maliyyəti, məhdud dayanıklılıq, hava sahası idarəsinə və pis hava şəraitinə tabe olma və yaxın məsafədə defekt tapmaqda çətinliklər.

1.2 Məqsədlər: İntellektual Yoxlama Alternativi

Bu layihə 110 kV yüksək voltajlı elektrik xətləri üçün əl ilə işi əvəz edə bilən öz-özünü idarə edən robot yaratmağı hədəf edir. Asılı məqsədlər aşağıdakılardır:

• Funksional Avtonomiyası: Xətt üzərində avtomatik sürüş və maneələrin (məsələn, titrəmə kampanı və klamlar) üstələnməsinin dəqiq həllinə nail olmaq.
• İntellektual Tapşırığı: Görsəl və infraqırm sensorların təkmilləşdirilməsi ilə, parçalanma kimi tipik arızaların avtomatik tapılmasını və diaqnostikasını həyata keçirərək.
• Enerji Öz-Özünü Təmin Etme: Onlayn öz-özünü təmin etmək üçün kontaktsız induksiya enerji toplama texnologiyasından istifadə edərək, uzun məsafə yoxlamalarına imkan verir.
• Maksimal Effektivlik: Yoxlama effektivliyini və məlumat dəqiqliyini nəticə ilə artıraraq, iştirak maliyyətini və təhlükə riskini azaltmaq.

II. Asılı Texniki Həllər

2.1 İnovativ Mexaniki Struktur Dizaynı: Yüksək Mobil və Stabil

• Ümumi Struktur: Üç qol asılı konfiqurasiyasını tətbiq edir, bu, çox hissəli ayrılmış və teker-qol kombinasiya mexanizmlərinin üstünlüklərini birləşdirir, tekerleklərin sürüş effektivliyini inchworm kimi sürüşün stabiililiyi ilə balanslaşdırır. Ümumi ağırlığı təxminən 29 kg-dır.
• Əsas Komponentlər:
• Müxtəlif Qollar: İrəli və arxa qollar iki dörd-baqlı qoşma mexanizmindən istifadə edir, 16 motor tərəfindən sürüklənir, baqların neqativ-mürəkkəb fəaliyyətini müstəqil və ya uyğunlaşdırılmış qaynaqlaşdırma ilə həll edərək, mürəkkəb xətt şəraitinə uyğunlaşdırır.
• Sürücü Vahidi: Güclü Swiss Maxon DC motorlarından istifadə edir, mərkəzi ayrılmış sürüş tekerlərlə, güclü maneələrin üstələnmə yetərincisi (titrəmə kampanı keçmək) və qaynaqlanma (adi 60°, frenlə 80°-ə qədər).
• Fren Vahidi: Spiral-lola sürətli kilitləmə mexanizmasından istifadə edir, eyni zamanda eyni zamanda ehtiyatlı sürüş və ya maneələrin üstələnməsi zamanı tesadüfi sürüş və ya düşməni effektiv şəkildə önəməkdir.
• Kinematik Təsdiqləmə: CCD iterativ alqoritmi əsasında tərs kinematika analizi; simulyasiyalarda robotun asılı kampanı keçməsi və 45° buraxılış sıçrayış kimi mürəkkəb pozisyonları effektiv şəkildə təsdiqləmək üçün yalnız 7 iterasiyada yığılması göstərilir.

2.2 Hierarxik İntellektual İdarəetmə Sistemi: Bütün Autonomiya və Uzaqdan İdarəetmə

• Sistem Arxitekturası: Üç qatlı paylaşılan idarəetmə strukturu (üst zərər idarəetmə qatı, orta robot planlaşdırma qatı, aşağı icra qatı), PC/104 endüstriy kompüteri və ATmega128AU mikrocontrolleri tərəfindən real vaxt idarəetmə və icra üçün koordinasiya edilir.
• Qarışıq İdarəetmə Strategiyası:
• Autonom Rejim: Oldindən təyin edilmiş məlumat bazası əsasında offline yoldaş planlaşdırma, real vaxt sensör geri bildirimləri ilə birgə tam autonom sürüş və maneələrin üstələnməsi.
• Uzaqdan İdarəetmə Rejimi: Qiymətən mürəkkəb mühitlərdə, zərər idarəçiləri robotdan gələn HD video (25-30 Hz) ilə dəstəklənən, qapı-səviyyəsi ince manipulyasiya və ya makro emrlər verə bilər.
• Performans Mərhələləri: Tək yoxlama məsafəsi ≥ 2 km, ortalama sürət ≥ 0.9 m/saat, şəkil nəql məsafəsi ≥ 2 km.

2.3 Onlayn Induksiya Enerji Toplama və İntellektual Enerji İdarəetməsi: Sınırsız Dayanıklılıq

• Enerji Toplama Prinsipi: Yüksek voltajlı konsultorun etrafındakı maqnit sahədən induksiya enerji toplamaq üçün yarı-açılı amperiometrdən istifadə edir. Amperiometr niyanəsi yüksək permeabilitəli demir bazlı nanokristallik alløydan hazırlanmışdır; optimallaşdırılmış dizayn 32 A-nın aşağı başlama mənbəyi ilə mümkün edir.
• Enerji Sistemi: Stabil diodlaşdırılmış voltaj təmin edir; 32 A-dan 10 kA-ya qədər xətt cərəyan aralığını örtür. Üç mərhələli zəng qoyuluq alqoritmi ilə donatılmış 24 V/12 A·saat intellektual Li-ion pillə paketi, təhlükəsizlik, effektivlik və uzun xidmət müddəti üçün artıq temperatur qoruyucusu ilə donatılmışdır.

2.4 Maşın Görüsü Maneə Tanınması: Dəqiq Navigasiya

• Tanınma Obiektləri: Asılı kampanı, düz xətt sıçrayış kampanı və buraxılış sıçrayış kampanı kimi əsas maneələri dəqiq tanır.
• Alqoritm Sıralaması:
• Yerləşmə: Alt hissələrin siyah-bəyaz analizi ilə geni yeri təyin edir, transmisson xəttinin dəqiq tanınması üçün histogram tənlikləndirilməsi və limit segmentlərindən istifadə edir.
• Özəl Xüsusiyyət Çıxarma: Morfoloji əməliyyatlardan istifadə edərək maneə konturlarını çıxarır, sol/sağ kenar egriliyi kimi klassifikasiya xüsusiyyətlərini analiz edir.
• Tanınma: Maksimum üzvlük prinsipi əsasında bulanlıq model tanınma alqoritmindən istifadə edir, tez və dəqiq maneə növü tanınması üçün.
• Performans: Tək şəkil prosesləmə vaxtı ≈ 108 ms; tipik maneələri nəticə ilə tanır, maneələrin üstələnməsi qərarları üçün real vaxt məlumat təmin edir.

2.5 Parçalanma İntellektual Diaqnostikası: Dəqiq Arıza Xəbərdarlığı

• Aşkarlanma Prinsipi: Parçalanmanın lokal direnç artırılması və temperatur yüksəlmesi nəticəsində, infraqırm sensorundan istifadə edərək termal radyasiya signalını aşkarlayır.
• İntellektual Diaqnostika Modeli:
• Signal Prosessinqi: db4 dalgacık bazasından istifadə edərək 6-qatlı dekompozisiya etməklə, arıza xüsusiyyətlərini ehtiva edən frekvens bandlarına noise filtrləməsi və fokuslanmaq.
• Özəl Xüsusiyyət Çıxarma: Dalgacık enerji entropiyasını təqdim edərək, detalların detal componentlərinin zirvə-zirvə dəyərləri ilə birgə 4-boyutlu xüsusiyyət vektorunu formalaşdırır.
• Diagnostik Qərar: 3-qatlı BP növ şəbəkəsindən istifadə edərək diaqnostika həyata keçirir. Test nümunələri üzərində 100% dəqiqlik və onlayn aşkarlanma 98% uğurlu nəticə göstərir.

III. Həllin Üstünlükləri Məzmunu

• Yüksək Uyğunlaşma: Üç qol fleksibil struktur, maneələrin üstələnməsi və relief uyğunlaşması üçün idealdir.
• Yüksək Avtonomiya: Qarışıq idarəetmə sistemi, uzaqdan intervensiya imkanı ilə uzun məsafəli avtonom yoxlamaya imkan verir.
• Uzun Dayanıklılıq: İnovativ onlayn enerji toplama, dayanıklılıq limitlərini nəticə ilə həll edir.
• Dəqiq Aşkarlanma: Maşın görüşü və infraqırm termografiyanın intellektual alqoritmlərlə birləşdirilməsi, yüksək arıza-tanınma dəqiqliyini təmin edir.
• Təhlükəsiz və Ekonomik: Yüksək riskli əl ilə işi əvəz edir, təhlükə riskini və uzun məsafədəki iştirak maliyyətini azaltır.

IV. Cari Limitlər və Gelecek Perspektivlər

4.1 Cari Limitlər

• Qiymətən mürəkkəb xətt mühitlərində minimal əl ilə kömək hələ də tələb olunur.
• Mexanizmin ölçüsü və maneələrin üstələnmə məsafəsinin daha da optimallaşdırılması, daha kompakt dizayn üçün.
• Enerji sisteminin başlama mənbəyi hələ də nisbətən yüksəkdir, çox aşağı yük xətlərinə tətbiqinə məhdudlaşdırır.
• Hazırkı arıza aşkarlanma növləri, əsasən parçalanmağa yönəlmişdir; aşkarlanma növləri aralığı genişləndirilə bilər.

4.2 Gelecek Baxış

• Mexanizmin hafifləşdirilməsi və balans optimallaşdırılması, maneələrin üstələnmə effektivliyini və stabiililiyini artırmaq.
• Birdən fazla sensor naviqasiyanın integrasiyası, yerləşmə və mühit anlayış dəqiqliyini artırmaq.
• Enerji toplama devresinin optimallaşdırılması, başlama mənbəyini daha da azaltmaq və tətbiq aralığını genişləndirmək.
• Arıza diaqnostika kitabxanasının, isolatorların zədələnməsi və kirletmə kimi arızaları daxil etmək.
• Robotun təhlükəsizliyinin artırılması, endüstriy səviyyəsi koruma (məsələn, tozu, suyu və EMC imkanları) ilə.