引言
目前,隨著社會發(fā)展,我國的5G技術(shù)愈來愈成熟,可以隨時隨地與網(wǎng)絡(luò)進行連接,不僅能耗較少,而且能夠有效緩解數(shù)據(jù)傳輸卡頓的現(xiàn)象,將5G技術(shù)與無人機結(jié)合起來,將有較大的發(fā)展空間和廣闊的應(yīng)用前景。在電力行業(yè)應(yīng)用中,變電站內(nèi)龍門架、導(dǎo)線、絕緣子等設(shè)備位處高空,應(yīng)用無人機巡查,既能避免高空作業(yè)的安全風(fēng)險,又可以3609全視角查看設(shè)備細節(jié)情況,提高巡視質(zhì)量,而5G通信技術(shù)的應(yīng)用,將為無人機應(yīng)用帶來新機遇。
1無人機巡檢＋5G應(yīng)用
第五代移動通信技術(shù)（5th Generation Mobile Com-munication Technology,簡稱5G）是具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù),是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
目前正在廣泛使用的4G網(wǎng)絡(luò)在圖片數(shù)據(jù)傳輸時的最大帶寬只有1K,因此對于細節(jié)要求高的場合,圖片傳輸清晰度不足的問題嚴重制約了其高端應(yīng)用。5G技術(shù)理論上可實現(xiàn)帶寬為100Mb/s以上的單用戶數(shù)據(jù)傳輸,且其時延僅有10ms,所以通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l和照片將更加清晰、流暢。當(dāng)下正在各個場合逐漸普及的多旋翼無人機通過搭載高清攝像機、紅外鏡頭、夜視鏡頭等多種傳感器,可實現(xiàn)不同場合的業(yè)務(wù)應(yīng)用。在輸電、變電等站端線路,利用CPE設(shè)備連入?yún)^(qū)域5G網(wǎng)絡(luò),將數(shù)據(jù)流傳輸?shù)綄?yīng)服務(wù)器中,用戶通過PC客戶端登錄服務(wù)器進行查看,就能夠?qū)崿F(xiàn)無人機拍攝的高清視頻和照片的即拍即傳即看。
1.1綜合應(yīng)用解決方案
智能化巡檢集控飛行系統(tǒng)是為電力用戶創(chuàng)新打造的一套以多無人機超視距集控飛行為核心功能的綜合應(yīng)用解決方案,如圖1所示。智能化巡檢集控飛行系統(tǒng)由集控中心子系統(tǒng)、一體化航飛信服子系統(tǒng)、智能航空站子系統(tǒng)、集控?zé)o人機子系統(tǒng)、機載任務(wù)系統(tǒng)、輔助網(wǎng)絡(luò)與通信子系統(tǒng)和智能化巡檢綜合管控平臺7個部分組成。
該解決方案的核心功能包括多無人機超視距集控飛行、多智能航空站無人值守作業(yè)、集中式飛行信息服務(wù)等,其包含航飛管理、飛行控制、充換電管理、網(wǎng)絡(luò)管理、視頻管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸、環(huán)境監(jiān)控、電源管理等功能模塊。該解決方案由一體化航飛信服系統(tǒng)、智能航空站、移動航空站、機載任務(wù)系統(tǒng)、集控飛行座艙等核心產(chǎn)品構(gòu)成,可按用戶應(yīng)用配置需求,量身定制具體實施方案,搭建最契合用戶實際需求的實戰(zhàn)化無人機集控飛行作業(yè)系統(tǒng)。該解決方案采用模塊化設(shè)計,各前端模塊既可以單獨使用,又可以與其他模塊組網(wǎng)應(yīng)用,解決不同行業(yè)無人機飛行作業(yè)的集控飛行系列問題。
在變電站等電力設(shè)施場所部署智能航空站或移動航空站,可以實現(xiàn)風(fēng)電設(shè)備、輸電線路及變電站的智能化巡檢,在智能航空站部署的管控區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)輸電線路通道巡檢、桿塔精細化巡檢及管控區(qū)域內(nèi)的變電站設(shè)施精細化巡檢功能。采用5G無人機集控飛行的巡檢模式,大大節(jié)省了人力成本,提高了巡檢效率,有效解決了巡檢無人機統(tǒng)一調(diào)度指揮、數(shù)據(jù)實時回傳、數(shù)據(jù)分析等問題,切實保障了巡檢無人機及電力設(shè)施的安全。
1.2網(wǎng)絡(luò)通信方案
當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)只能支持1K的圖傳,對于某些細節(jié)檢查,視頻和圖片的清晰度明顯不足,而5G網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)上行單用戶體驗速率100Mb/s以上,空口時延10ms,將使得實時視頻更加流暢、更加清晰,巡查效果更優(yōu)。
無人機智能航空站可提供多種網(wǎng)絡(luò)連接模式,通過輔助網(wǎng)絡(luò)與通信子系統(tǒng)提供多種管理方式、自由選擇。無人機具體各連接方式情況如表1所示。
1.3視頻傳輸拓撲結(jié)構(gòu)
視頻傳輸拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示,變電站智能巡檢無人機和無人機集控地面站部署在變電站內(nèi),圖像信息加密后,通過5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。解密后,可在電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)訪問進行展示。其中編碼器將無人機提供的視頻信號轉(zhuǎn)換為視頻流,并向云端服務(wù)器推送視頻:5GCPE通過5G網(wǎng)絡(luò)為編碼器提供低延遲、高帶寬的穩(wěn)定傳輸環(huán)境:公網(wǎng)云端服務(wù)器通過云端服務(wù)器接收視頻流,轉(zhuǎn)儲后重新編碼,用戶再通過PC從該服務(wù)器拉流觀看巡查。
"無人機+5G"巡檢可以預(yù)先設(shè)定好無人機巡檢航線,無人機現(xiàn)場巡檢的實時圖像、視頻可以實時傳輸?shù)街骺厥?供運維人員分析處理。同時,無須人力現(xiàn)場"盯梢",大幅提高了變電站運維質(zhì)量和效率,降低了電力員工工作強度,減少了工作風(fēng)險。
2智能無人機巡檢應(yīng)用
采用智能航空站控制具有RTK功能的無人機,搭配TSK二次開發(fā)的專業(yè)電力飛巡軟件作為地面遙控站,整套系統(tǒng)即可成為變電站無人機智能巡檢的主.飛巡工具。通過手動飛行記錄飛行空間航跡、云臺姿態(tài)信息,生成自主飛巡航跡,將航跡導(dǎo)入變電站三維實景模型,查看其相對位置,模擬飛巡路線,可適當(dāng)編輯修改。此后可將航跡通過無人機集控系統(tǒng)導(dǎo)入無人機,實現(xiàn)一鍵起飛、全自主飛巡、成果影像自動回傳等。
智能巡檢無人機具有操控靈活、可多角度調(diào)節(jié)視角等特點,可對變電站設(shè)備從不同空間角度進行巡視檢查,能夠彌補固定機位的不足,例如,通過智能巡檢無人機能發(fā)現(xiàn)高空金具缺陷,如圖3所示。與此同時,智能巡檢無人機能夠在降低運維人員巡視工作強度的基礎(chǔ)上,有效提高高空金具類設(shè)備缺陷檢出率,防止因人員疏忽、技能欠缺、巡視角度限制等情況造成的缺陷未及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象。
圖3無人機在某變電站發(fā)現(xiàn)缺陷示意圖
3結(jié)語
"5G+無人機"的使用充分利用了5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸快、視頻/圖片數(shù)據(jù)流清晰度高的特點和無人機巡檢全方位、多角度的優(yōu)點,實現(xiàn)了變電站內(nèi)設(shè)備巡檢的智能化和全景化。由于設(shè)定了無人機安全起飛的氣象實時監(jiān)測條件,在無須人工干預(yù)的情況下,無人機可自動完成計劃巡檢任務(wù),真正實現(xiàn)了電力巡檢成本低、維護費用低以及安全性能高的目標。
另外,5G無人機的使用不僅使電力巡檢速度大幅提升,還有效解決了自然條件的局限問題,實現(xiàn)了不同任務(wù)、不同組合優(yōu)化運行的不同操作機制,優(yōu)化了5G無人機在電力巡檢方面的應(yīng)用效果。
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