Индивидуальные решения на базе дронов: новый метод решения проблем при проверке линий электропередачи
Традиционная ручная проверка имеет такие недостатки, как низкий уровень автоматизации, высокая стоимость, низкий охват, а также невозможность накопления пространственных данных и отсутствие совместимости.
Благодаря своим преимуществам в части получения пространственной информации, эффективности и экономии времени, инспекции с помощью дронов постепенно нашли свое применение, стали важным техническим средством обслуживания электросетей и за последние пять лет получили широкое распространение.
Однако и сейчас процесс инспектирования ЛЭП с использованием БПЛА по-прежнему сталкивается с некоторыми проблемами, которые в основном проявляются в следующих аспектах:
1. Используемые сенсоры инспекционного оборудования как правило относятся к какому-то одному типу, что не может удовлетворить потребности линейного контроля (требуется одновременное использование нескольких сенсоров).
2. Нынешняя технология автономного ведения дрона в значительной степени зависит от сигналов позиционирования и слабо адаптирована к автономному позиционированию.
3. Возможности обработки в реальном времени получаемой информации недостаточны, обнаружение крупных дефектов и препятствия в виде деревьев в режиме реального времени невозможно.
4. Уровень интеллектуализации БПЛА-комплексов недостаточен, что затрудняет адаптацию к потребностям проверок с помощью беспилотных летательных аппаратов в сложных условиях.
Четыре основных преимущества решений Powerline
Для решения вышеуказанных проблем, в сотрудничестве с подразделением одного из пользователей оборудования GreenValley, чьей задачей была разработка компактной, высокопроизводительной интегрированной интеллектуальной патрульной системы БПЛА (с возможностью передачи данных), и ее функциональные возможности были проверены в нескольких тестах:
Внешний вид патрульной системы БПЛА
1. Поддержка следования вдоль грозотроса в сложных условиях. Он может автоматически отслеживать грозотрос во время полета, поддерживать автоматическую идентификацию боковых отводов ЛЭП, интерактивно выбирать маршруты полета и автоматически поворачивать в нужную сторону.
2. Синхронный и автономный сбор данных с использованием нескольких сенсоров. Комплекс состоит из глубоко интегрированных между собой компонентов: воздушный лазерный сканер, инерциальная навигационная система, камеры, работающие в видимом и тепловом диапазонах, а также платформа для периферийных вычислений. Этим достигается синхронный сбор таких данных как: облака точек лазерных отражений, данных траектории, растровые изображения в двух спектральных диапазонах. Связь компонентов и сенсоров осуществляется по меткам времени, все сенсоры откалиброваны и соответствующим образом ориентированы.
3. Вывод трехмерного облака точек в реальном времени. На основе разработанной наземной станции инспекции и интеллектуального программного обеспечения для инспекций LiPowerline в сочетании с алгоритмами обработки облака точек в реальном времени создается трехмерная модель ЛЭП на базе облака точек. Модель строится в режиме реального времени на наземной станции для мониторинга состояния ЛЭП.
4. Интеллектуальная идентификация типичных дефектов ЛЭП на борту БПЛА. Система поддерживает обнаружение препятствий в виде деревьев в полосе отвода ЛЭП в реальном времени, а также обеспечивает обнаружение и распознавание типичных дефектов ЛЭП. Имеется возможность отображения скрытых опасностей и опасных участков в режиме реального времени на пульте дистанционного управления, что упрощает работу оператора-инспектора.
Примеры выполненных работ
Для проверки функциональности разработанного комплекса были проведены пробные запуски на линиях 10 кВ, 110 кВ, 220 кВ и других. Полученные по итогам работ различные функциональные показатели и данные проверки соответствовали требованиям Заказчика. Конкретные детали следующие:
Одновременная съемка с использованием воздушного лазерного сканера, тепловизора и фотокамеры видимого диапазона.
Система объединяет камеры видимого диапазона и тепловые инфракрасные камеры высокого разрешения, которые могут одновременно получать изображения проводов и опор в обоих спектральных диапазонах, а также одновременно фиксировать облака лазерных точек. Качество данных соответствует требованиям проверки.
Изображение опор ЛЭП в двух диапазонах (видимый и тепловой)
Детектирование и распознавание дефектов: быстро и без усилий
Система поддерживает обнаружение препятствий в виде деревьев в полосе отвода ЛЭП в режиме реального времени. В ходе пробной эксплуатации были обнаружены многочисленные аварийные препятствия из деревьев и другие неочевидные, но опасные объекты. Все это значительно повысило эффективность обнаружения потенциально опасных объектов.
Детектирование в реальном времени препятствий в полосе отвода ЛЭП
Универсальное техническое решение с исключительным качеством облака точек
Используя разработанное GreenValley программное обеспечение для обработки облаков точек LiPowerline, удалось избежать смещений или искажений облаков точек в процессе их обработки. В процессе сбора данных сигнал ГНСС принимался с хорошим качеством, что позволило выполнить сканирование вышек и проводов с высокой плотностью и полнотой. После тестовых измерений было обнаружено, что средняя плотность точек превышает 400 точек/м². Точность позиционирования составила лучше 5 см, что соответствует требованиям Заказчика.
LiPowerline — это программное обеспечение для проверки линий электропередач с помощью лазерного сканера, независимо разработанное GreenValley. Обрабатывая и анализируя данные облака точек, данное ПО быстро и точно извлекает сведения о скрытых опасностях в полосе отвода ЛЭП. Пользователю предоставляются такие функции, как моделирование предупреждений об опасных рабочих условиях, оценка степени полноты съемки, точное планирование маршрута обследования, и т.п. Все это призвано обеспечить гарантии безопасности. эксплуатация ЛЭП.
Чистое и полное облако точек отражений от ЛЭП
Итоговые результаты реализации проекта «Исследование и применение высокопроизводительных интегрированных малых интеллектуальных дронов для проверки ЛЭП» позволяют обеспечить выполнение интеллектуальных проверок воздушных линий электропередач в энергосистеме, а также позволят приступить к внедрению инноваций в традиционных технологиях контроля и управления электросетями. Полученные решения позволяют расширить возможности отдела эксплуатации и технического обслуживания, более точно определить фактическое состояние ЛЭП, снизить объем работ по ручной проверке линий, повысить эффективность этих проверок, а также повысить безопасность и надежность электросетей в целом.