• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Автономный инспекционный робот для линий электропередачи 110 кВ: проектирование и реализация трехручьевой подвесной системы

Аннотация

Для решения врожденных ограничений ручного осмотра и аэрофотосъемки высоковольтных линий электропередачи, данное предложение представляет автономного робота-инспектора, специально разработанного для линий 110 кВ. Обладая инновационной трехручьевой подвесной механической конструкцией, робот интегрирует автономное ползание, преодоление препятствий, онлайн-генерацию энергии и многопараметрическую диагностику неисправностей. Он направлен на автоматизацию и интеллектуализацию осмотра линий, значительно улучшая эффективность и безопасность эксплуатации и обслуживания сетей, а также снижая затраты.

I. Проектный фон и цели

1.1 Фон: Проблемы традиционных методов осмотра

Высоковольтные линии электропередачи, постоянно находящиеся в условиях открытой среды, подвержены дефектам, таким как обрыв проводников и износ вследствие механического напряжения, электрического пробоя и старения материалов, что требует регулярного осмотра. Текущие методы сталкиваются с значительными бутылочными горлышками:

  • Ручной осмотр:​ трудоемкий, неэффективный, высокорискованный и сильно зависящий от погодных условий и рельефа местности.
  • Аэрофотосъемка с помощью дронов:​ высокая стоимость эксплуатации, ограниченная продолжительность работы, зависимость от воздушного пространства и неблагоприятных погодных условий, а также сложность обнаружения дефектов на близком расстоянии.

1.2 Цели: Интеллектуальная альтернатива осмотра

Цель данного проекта - разработать автономного робота-инспектора для высоковольтных линий электропередачи 110 кВ, способного заменить ручной труд. Основные цели включают:

  • Функциональная автономия:​ достижение автономного ползания и точного преодоления препятствий (например, пересечение демпферов вибрации и зажимов).
  • Интеллектуальное обнаружение:​ интеграция визуальных и инфракрасных датчиков для автоматического обнаружения и диагностики типичных неисправностей, таких как обрыв проводников.
  • Энергетическая самодостаточность:​ использование технологии бесконтактного индуктивного генерирования энергии для онлайн-подзарядки, позволяющей проводить дальние осмотры.
  • Максимальная эффективность:​ значительное повышение эффективности осмотра и точности данных, что приводит к снижению эксплуатационных затрат и рисков безопасности.

II. Основные технические решения

2.1 Инновационный дизайн механической конструкции: Высокая мобильность и стабильность

  • Общая конструкция:​ использует трехручьевую подвесную конфигурацию, сочетающую преимущества многосегментной раздельной и колесно-ручьевой композитной механизмов, обеспечивая баланс между эффективностью движения на колесах и стабильностью ползания, подобного движению гусеницы. Общий вес составляет около 29 кг.
  • Ключевые компоненты:
    • Гибкие руки:​ передняя и задняя руки используют двойной четырехзвенный механизм, приводимый 16 двигателями, что позволяет независимое или координированное движение с возможностью плавного перехода жесткости-гибкости, адаптируясь к сложным условиям линий.
    • Приводной блок:​ использует мощные швейцарские DC-двигатели Maxon с центрально-разделенными ведущими колесами, обеспечивающими сильную способность преодолевать препятствия (способны проходить через демпферы вибрации) и подъем (обычно 60°, до 80° с торможением).
    • Тормозной блок:​ использует спирально-кривошипный механизм самофиксации, эффективно предотвращающий случайное скольжение или падение при преодолении склонов или препятствий.
  • Кинематическая проверка:​ обратный кинематический анализ на основе алгоритма CCD-итераций; моделирование показывает сходимость всего за 7 итераций, эффективно подтверждая способность робота выполнять сложные позы, такие как пересечение подвесных зажимов и прыжки на угле 45°.

2.2 Иерархическая интеллектуальная система управления: Бесшовная автономия и дистанционное управление

  • Архитектура системы:​ использует трехуровневую распределенную структуру управления (верхний уровень наземного управления, средний уровень планирования робота, нижний уровень выполнения), координируемую промышленным компьютером PC/104 и микроконтроллером ATmega128AU для принятия решений и выполнения в реальном времени.
  • Смешанная стратегия управления:
    • Автономный режим:​ офлайн-планирование маршрута на основе заранее установленной базы знаний, сочетаемое с обратной связью от датчиков в реальном времени для полностью автономного ползания и преодоления препятствий.
    • Режим дистанционного управления:​ в крайне сложных условиях операторы на земле могут выполнять точное манипулирование на уровне суставов или выдавать макрокоманды через дистанционное вмешательство, поддерживаемые HD-видео (25-30 Гц), передаваемым от робота.
  • Показатели производительности:​ одиночное расстояние осмотра ≥ 2 км, средняя скорость ≥ 0,9 м/ч, расстояние передачи изображения ≥ 2 км.

2.3 Онлайн-индуктивное генерирование энергии и интеллектуальное управление энергией: Безграничное время работы

  • Принцип генерирования энергии:​ использует раздельно-сердечниковый трансформатор тока для индуктивного генерирования энергии из магнитного поля вокруг высоковольтного проводника. Сердечник трансформатора выполнен из высоко-пермеабельного железосодержащего нанокристаллического сплава; оптимизированный дизайн обеспечивает низкий пороговый ток 32 А.
  • Энергетическая система:​ обеспечивает стабильное выпрямленное напряжение; выходная мощность покрывает диапазон тока линии от 32 А до 10 кА. Снабжена интеллектуальной литий-ионной батареей 24 В/12 А·ч, использующей трехступенчатый алгоритм зарядки, с защитой от перегрева для безопасности, эффективности и длительного срока службы.

2.4 Машино-визуальное распознавание препятствий: Точная навигация

  • Цели распознавания:​ точно распознает ключевые препятствия, такие как подвесные зажимы, прямолинейные зажимы-перемычки и угловые зажимы-перемычки.
  • Алгоритмический процесс:
    • Позиционирование:​ грубое позиционирование по анализу серых подблоков, точное распознавание линии электропередачи по выравниванию гистограммы и пороговой сегментации.
    • Извлечение признаков:​ извлечение контуров препятствий с использованием морфологических операций, анализ уклонов левых и правых кромок в качестве классификационных признаков.
    • Распознавание:​ применение алгоритма нечеткого распознавания образов на основе принципа максимального членства для быстрого и точного идентификации типа препятствия.
  • Производительность:​ время обработки одного изображения ≈ 108 мс; надежное распознавание типичных препятствий, предоставляющее входные данные в реальном времени для принятия решений о преодолении препятствий.

2.5 Интеллектуальная диагностика обрыва проводников: Точное предупреждение о неисправностях

  • Принцип обнаружения:​ основывается на явлении локального увеличения сопротивления и повышения температуры вследствие обрыва проводников, использует инфракрасный датчик для обнаружения сигналов теплового излучения.
  • Интеллектуальная модель диагностики:
    • Обработка сигналов:​ использует базу вейвлет-преобразования db4 для 6-слойной декомпозиции, чтобы фильтровать шум и сосредоточиться на частотных диапазонах, содержащих признаки неисправностей.
    • Извлечение признаков:​ вводится энергия вейвлет-энтропии для характеристики сложности сигнала, объединенная с пиковыми значениями детальных компонентов, формируя 4-мерный вектор признаков.
    • Принятие решения о диагностике:​ использует трехслойную нейронную сеть BP для диагностики. Экспериментальная проверка показала 100% точность на тестовых образцах и 98% успеха онлайн-обнаружения.

III. Сводка преимуществ решения

  • Высокая адаптивность:​ трехручьевая гибкая конструкция обеспечивает отличное преодоление препятствий и адаптивность к рельефу местности.
  • Высокая автономность:​ смешанная система управления обеспечивает долгое автономное обследование с возможностью дистанционного вмешательства.
  • Долгое время работы:​ инновационное онлайн-генерирование энергии фундаментально решает ограничения по времени работы.
  • Точное обнаружение:​ интеграция машинного зрения и инфракрасной термографии с интеллектуальными алгоритмами обеспечивает высокую точность распознавания неисправностей.
  • Безопасность и экономичность:​ заменяет высокорискованный ручной труд, снижая опасности безопасности и долгосрочные эксплуатационные затраты.

IV. Текущие ограничения и перспективы

4.1 Текущие ограничения

  • Требуется минимальная помощь человека в крайне сложных условиях линий.
  • Потенциал для дальнейшей оптимизации размера механизма и хода преодоления препятствий для более компактного дизайна.
  • Начальный ток энергетической системы остается относительно высоким, ограничивая применение на линиях с очень низкой нагрузкой.
  • Текущие типы обнаруживаемых неисправностей в основном сосредоточены на обрывах проводников; можно расширить диапазон обнаруживаемых неисправностей.

4.2 Будущие перспективы

  • Легковесность и оптимизация баланса механизма для улучшения эффективности и стабильности преодоления препятствий.
  • Интеграция многодатчиковой навигации для улучшения точности позиционирования и восприятия окружающей среды.
  • Оптимизация цепи генерирования энергии для дальнейшего снижения начального тока и расширения области применения.
  • Расширение библиотеки диагностики неисправностей, включая дефекты, такие как поврежденные изоляторы и загрязнение.
  • Улучшение надежности робота, повышение промышленной защиты (например, пыле- и влагозащита, а также EMC-способности).
10/11/2025
Рекомендуемый
Engineering
Интегрированное гибридное решение для ветро-солнечной энергии на удаленных островах
АннотацияДанное предложение представляет собой инновационное интегрированное энергетическое решение, которое глубоко объединяет ветровую энергию, фотоэлектрическую генерацию, накопление энергии с помощью насосно-аккумуляторных станций и технологии опреснения морской воды. Оно направлено на систематическое решение ключевых проблем, с которыми сталкиваются удаленные острова, включая сложности покрытия сетью, высокие затраты на генерацию электроэнергии дизельными генераторами, ограничения традицион
Engineering
Интеллектуальная гибридная система ветро-солнечного типа с управлением Fuzzy-PID для улучшенного управления аккумуляторами и МППТ
АннотацияДанное предложение представляет собой гибридную систему ветро-солнечной генерации электроэнергии на основе передовых технологий управления, направленную на эффективное и экономичное удовлетворение потребностей в энергии удаленных районов и специфических сценариев применения. Сердцем системы является интеллектуальная система управления, основанная на микропроцессоре ATmega16. Эта система выполняет отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) для ветровой и солнечной энергии и использу
Engineering
Экономичное гибридное решение на основе ветро-солнечной энергии: Buck-Boost преобразователь и интеллектуальная зарядка снижают стоимость системы
Аннотация​Это решение предлагает инновационную высокоэффективную гибридную систему ветро-солнечной генерации электроэнергии. Обращаясь к основным недостаткам существующих технологий, таким как низкая эффективность использования энергии, короткий срок службы аккумуляторов и нестабильность системы, система использует полностью цифровые контролируемые понижающе-повышающие DC/DC преобразователи, параллельную интерлированную технологию и интеллектуальный трехступенчатый алгоритм зарядки. Это позволяе
Engineering
Гибридная ветро-солнечная энергетическая система оптимизации: комплексное решение по проектированию для автономных применений
Введение и предыстория1.1 Проблемы систем генерации электроэнергии с одним источникомТрадиционные автономные фотоэлектрические (ФЭ) или ветроэнергетические системы имеют врожденные недостатки. Генерация ФЭ-энергии зависит от суточных циклов и погодных условий, а генерация ветровой энергии основана на нестабильных ветровых ресурсах, что приводит к значительным колебаниям выходной мощности. Для обеспечения непрерывного питания необходимы аккумуляторные батареи большой емкости для хранения и баланс
Запрос
Загрузить
Получить приложение IEE Business
Используйте приложение IEE-Business для поиска оборудования получения решений связи с экспертами и участия в отраслевом сотрудничестве в любое время и в любом месте полностью поддерживая развитие ваших энергетических проектов и бизнеса