遠程飛行軌跡可視化裝置的開發及在輕微型無人機中的應用＊

陳鵬文

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遠程飛行軌跡可視化裝置的開發及在輕微型無人機中的應用＊

陳鵬文

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511500）

隨著城市化進程的加快和信息設備應用的擴展，人民生產生活當中對電力資源的需求顯著上升，電力設備和線路的敷設范圍也隨之擴大，伴隨而來的是電力巡檢工作量的激增。在這種背景下，輕微型無人機開展電力巡檢工作成為解決問題的有效方式，但是無人機巡檢中發生的誤入等風險，對于無人機的有效應用造成了限制。簡要闡述了無人機技術，分析了遠程飛行軌跡可視化裝置的開發，并對遠程飛行軌跡可視化裝置在輕微型無人機中的應用進行了研究。通過分析，對遠程飛行軌跡可視化裝置的開發提供一定的參考與指導，為輕微型無人機在電力巡檢工作中的廣泛應用，提供更加科學的保障，促進我國電力巡檢和供電行業的長效發展。

遠程監測；飛行軌跡；輕微型無人機；電力巡檢

電力設備和輸電線路范圍的擴大，使得輸電線路巡檢工作面臨著前所未有的壓力，傳統的人力巡檢方式已經不能滿足電力事業的發展。在這種背景下，無人機成為電力巡檢工作的首要選擇，目前在電力行業中的應用范圍也較為廣泛。但是由于對無人機巡查區域不能及時定位和調整，導致巡檢中存在一定的風險事件，遠程飛行軌跡可視化系統的研發勢在必行。

1 無人機技術概述

無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）即為無人駕駛飛機，其主要是指通過對無線電遙控設備或自身程序控制裝置的利用，以此來操控不載人的飛機進行穩定駕駛的一項現代化技術。相較于有人駕駛飛機，無人機更適用于過于危險或骯臟的任務工作。目前，根據無人機的應用領域不同，其主要可以分為軍用無人機和民用無人機兩種[1]。其中，軍用無人機主要包括偵察機和靶機，而民用無人機多被應用于行業領域內，目前被廣泛應用于農業、航拍、災難救援、新聞報道、野生動物的觀察中，且發揮出了較好的應用效果，并為提高人們的生活水平產生了積極的影響。

2 遠程飛行軌跡可視化裝置的開發

2.1 開發背景

隨著自動控制技術的不斷發展，無人機技術獲得較為顯著的發展，進入技術發展和創新的新時期，并且各個行業對無人機的應用范圍也顯著增加，尤其是在電力行業當中，無人機在電力巡檢等工作中發揮著越來越重要的作用。隨著電力巡檢中對無人機的廣泛應用，也逐漸出現了很多的問題，無人機常常會誤入人員密集區域以及禁飛區，對人民群眾的生活產生一定的干擾，同時，無人機在使用中出現故障后，由于定位系統和裝置的不足，墜落和丟失后很難尋回[2]。除此之外，無人機無法實現對輸電線路的精細巡檢，并且對通道巡檢過程的管控，也不具備穩定有效的技術支撐。隨著電力事業的發展和電力公司管理運營理念的完善，無人機巡檢將逐漸成為輸電線路運維的重要方式，南方電網公司就提出了“機巡為主，人巡為輔”的線路運維模式，無人機的應用范圍將會逐漸擴大。因此，解決當下無人機巡檢當中存在的軌跡和定位問題是十分必要和迫切的。通過遠程飛行軌跡可視化裝置的研發和應用，能夠在很大程度上解決以上問題，通過對無人機分巡視作業實施集中的遠程監控，來避免誤入禁飛區等問題。

2.2 開發構成

通過分析可以發現，遠程飛行軌跡可視化裝置的開發已經迫在眉睫，而本研究所開發的遠程飛行軌跡可視化裝置正是基于輕微型無人機所開發的一款新型技術，系統的主要構成為：無人機、設置于無人機上的定位裝置、圖像采集裝置、通訊裝置、調度控制設備、控制芯片。其中，定位裝置可以用于獲取無人機的位置信息，并可以通過信息位置保存以及傳送的方式將其傳輸至通訊裝置；圖像采集裝置可以獲取無人機在使用過程中所處環境的圖像信息，并將其傳輸至通訊裝置；通訊裝置則可以將所接到的位置信息和圖像信息整合后，統一發送至調度控制設備；調度控制設備負責根據預設電力桿塔的位置數據、圖像信息等，向通訊裝置發送相應的控制信號。通訊裝置可以將信號進行傳送，使信號傳輸值控制芯片，利用控制芯片實現對無人機飛行方向的控制，遠程飛行軌跡可視化裝置的開發構成如圖1所示。

同時，遠程飛行軌跡可視化裝置當中共包括三個基本模塊，分別為數據收集模塊、數據傳輸模塊和數據后臺處理模塊。其中，數據收集模塊主要是以自控芯片為核心的GPS信息采集終端，根據無人機飛行的位置實時采集坐標，并通過數據傳輸模塊無線發送到后臺數據處理中心，而后臺數據處理中心在經過數據處理后，根據該無人機的ID標識把無人機軌跡信息呈現在無人機監控平臺上，通過在無人機監控平臺上的無人機遠程軌跡監控，以此來實現對無人機飛行方向的有效控制。

3 遠程飛行軌跡可視化裝置在輕微型無人機中的應用

在研究遠程飛行軌跡可視化裝置在輕微型無人機中的應用時，本研究針對每一部無人機進行ID注冊，以此來確保在巡視作業時，可以通過對系統的利用實時反饋無人機的當前位置[3]。在無人機實際作業的過程中，無人機可以利用遠程飛行軌跡可視化裝置實時將無人機所在的位置發送到無人機監控臺，方便輸電線路管理人員實時掌握無人機飛手有無根據飛行計劃進行巡視作業，而當無人機飛進人員密集區或者軍事禁飛區時，管理人員可快速發出告警信息，以免出現觸犯國家法律法規相關條款的問題。除此之外，當無人機特別是在山區環境下因故障而墜機時，也可通過定位功能快速找到無人機送回返修，在輕微型無人機中的應用發揮出了較好的應用效果。

在實際應用中，遠程飛行軌跡可視化裝置可以作為一種無人機電力線路巡視動態位置記錄系統使用，形成包含無人機、調度控制設備、定位裝置、圖像采集裝置、通訊裝置以及控制芯片的電力巡視系統，其中還可以加入與圖像采集裝置相連接的轉動裝置，這種轉動裝置能夠實現對圖像采集裝置的轉動控制。

在實際應用中，還可以加入和定位裝置有線及無線連接的儲存設備，利用儲存設備實現對無人機位置信息的記錄和儲存。另外，在遠程飛行軌跡可視化裝置為基礎的電力巡視系統中，還可以加入與調度控制設備連接的警報裝置，在對圖像信息進行分析的基礎上，通過調度控制設備啟動警報裝置，完成系統報警，提醒相關人員問題與故障的發生。

在遠程飛行軌跡可視化裝置為基礎的電力巡視系統實際應用中，還可以將移動端納入進來，利用無線通信連接電力巡視系統與移動端。在此基礎上，移動端能夠通過無線通信接收巡視系統中通訊裝置傳送的位置與圖像信息，而相對應的移動端能夠通過無線通信，將電力桿塔位置數據信息，傳送到系統中的調度控制設備。這種新型電力監控與上述的電力巡視系統具有相同的技術特征，并且能夠達到同樣的技術效果。

4 結論

綜上所述，遠程飛行軌跡可視化裝置，是解決當下無人機應用中誤入不合理區域、故障后難以追回等問題的重要途徑，也是實現輸電線路精細巡檢和通道巡檢過程管控的重要條件，在電力事業不斷發展的背景下，研究和應用遠程飛行軌跡可視化裝置是十分必要的。遠程飛行軌跡可視化裝置的開發，主要包含無人機、調度控制設備、無人機定位裝置、圖像采集裝置、通訊裝置與控制芯片幾個部分，利用ID注冊和可視化系統，能夠實現對無人機飛行區域的監測，以及對無人機飛行方向的控制，進而有效解決當下無人機巡檢中存在的問題。

［1］許江陰，趙宏強，鄧宇，等.四旋翼無人機可視化軌跡跟蹤仿真系統［J］.計算機測量與控制，2017，29（3）：130-133.

［2］黃建峰，姜云土，時滿宏，等.全真可視化虛擬無人機巡線控制技術研究［J］.空軍預警學院學報，2016，30（1）：49-52.

［3］李一波，王倉庫，姬曉飛.有人/無人機編隊三位可視化系統的軟件設計與實現［J］.智能系統學報，2016，11（2）：272-278.

清遠供電局職工技術創新項目“輕微型無人機遠程軌跡可視化裝置開發”（編號：031800KK52180019）

2095－6835（2019）01－0158－02

V279

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.158

〔編輯：嚴麗琴〕