一种用于输电线路检查的新型低成本无人机平台

电力是我们日常生活中不可缺少的资源;它为我们的家庭、工业和农业等提供动力。出于安全和环境考虑，发电站通常位于偏远地区。产生的电力然后通过输电线路输送到住宅区和工业区。然而，这些偏远地区的恶劣环境带来了挑战，很容易损坏输电线路。因此，定期检查和维护这些线路对于维持不间断的电力供应至关重要。

微电子学的快速发展导致无人机(UAV)广泛用于此类任务。然而，由于输电线路尺寸小、跨度大，且磁场干扰严重影响无人机微电子，输电线路的检测十分复杂。目前的方法使用高精度传感器和精密设备来解决这些挑战，但这使得无人机笨重且成本高昂，并增加了安全风险。

现在，由日本千叶大学工程研究生院铃木聪副教授领导的研究小组开发了一种创新的低成本无人机，用于检查输电线路。与其他方法中使用的昂贵组件相比，该方法利用全球导航卫星系统 (GNSS) 接收器、RGB 摄像头和毫米 (mm) 波雷达。铃木博士强调：“我们提出的系统首次使小型无人机能够近距离检查输电线路。这项创新可以实现电力设施检查的自动化，促进更可持续的电力供应。”他们的研究结果发表在 2023 年 10 月 6 日《遥感》杂志第 15 卷第 19 期上。该研究的贡献者包括来自理科研究生院的 Qi Wang(第一作者)、Akio Namiki 教授(最后作者)和 Ziran Li千叶大学工学学士、南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心王伟教授科技，中国。

所提出的系统利用传感器来表征传输线并实现基于知识的线路识别系统，该系统采用一种称为霍夫变换的专门技术来识别和测量传输线与无人机的距离，使其能够近距离飞行。此外，航向校正模块可以对抗影响无人机罗盘的磁场干扰，根据识别的传输线的起点和终点计算所需的方向，并相应地校正无人机。

此外，航路点校正系统解决了由于 GNSS 接收器精度低而导致的无人机计划路径与实际路径之间的不匹配问题。辅助控制器还用于解决检查过程中的未知干扰，例如强风，这可能会使无人机偏离计划路径。

该团队测试了他们设计的无人机来检查 10 kV 带电输电线路。他们的实验表明，该方法有效解决了磁干扰问题以及规划路径与实际路径不匹配的问题，并抵抗了风干扰。尽管如此，该团队承认所提出的方法还有进一步改进的空间，表明更先进的控制算法可以增强风阻。

“通过解决远程检查的挑战，这种方法可以确保不间断的电力供应，有助于实现确保获得清洁和负担得起的能源的可持续发展目标。此外，这种方法还具有执行自动化维护工作的潜力，”铃木博士强调说。

总之，这种新型低成本无人机平台的开发代表了输电线路自动化检查的重大进步，确保定期监控并减少人工工作。