远程飞行轨迹可视化装置的开发及在轻微型无人机中的应用＊

陈鹏文



远程飞行轨迹可视化装置的开发及在轻微型无人机中的应用＊

陈鹏文

（广东电网有限责任公司清远供电局，广东 清远 511500）

随着城市化进程的加快和信息设备应用的扩展，人民生产生活当中对电力资源的需求显著上升，电力设备和线路的敷设范围也随之扩大，伴随而来的是电力巡检工作量的激增。在这种背景下，轻微型无人机开展电力巡检工作成为解决问题的有效方式，但是无人机巡检中发生的误入等风险，对于无人机的有效应用造成了限制。简要阐述了无人机技术，分析了远程飞行轨迹可视化装置的开发，并对远程飞行轨迹可视化装置在轻微型无人机中的应用进行了研究。通过分析，对远程飞行轨迹可视化装置的开发提供一定的参考与指导，为轻微型无人机在电力巡检工作中的广泛应用，提供更加科学的保障，促进我国电力巡检和供电行业的长效发展。

远程监测；飞行轨迹；轻微型无人机；电力巡检

电力设备和输电线路范围的扩大，使得输电线路巡检工作面临着前所未有的压力，传统的人力巡检方式已经不能满足电力事业的发展。在这种背景下，无人机成为电力巡检工作的首要选择，目前在电力行业中的应用范围也较为广泛。但是由于对无人机巡查区域不能及时定位和调整，导致巡检中存在一定的风险事件，远程飞行轨迹可视化系统的研发势在必行。

1 无人机技术概述

无人机（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）即为无人驾驶飞机，其主要是指通过对无线电遥控设备或自身程序控制装置的利用，以此来操控不载人的飞机进行稳定驾驶的一项现代化技术。相较于有人驾驶飞机，无人机更适用于过于危险或肮脏的任务工作。目前，根据无人机的应用领域不同，其主要可以分为军用无人机和民用无人机两种[1]。其中，军用无人机主要包括侦察机和靶机，而民用无人机多被应用于行业领域内，目前被广泛应用于农业、航拍、灾难救援、新闻报道、野生动物的观察中，且发挥出了较好的应用效果，并为提高人们的生活水平产生了积极的影响。

2 远程飞行轨迹可视化装置的开发

2.1 开发背景

随着自动控制技术的不断发展，无人机技术获得较为显著的发展，进入技术发展和创新的新时期，并且各个行业对无人机的应用范围也显著增加，尤其是在电力行业当中，无人机在电力巡检等工作中发挥着越来越重要的作用。随着电力巡检中对无人机的广泛应用，也逐渐出现了很多的问题，无人机常常会误入人员密集区域以及禁飞区，对人民群众的生活产生一定的干扰，同时，无人机在使用中出现故障后，由于定位系统和装置的不足，坠落和丢失后很难寻回[2]。除此之外，无人机无法实现对输电线路的精细巡检，并且对通道巡检过程的管控，也不具备稳定有效的技术支撑。随着电力事业的发展和电力公司管理运营理念的完善，无人机巡检将逐渐成为输电线路运维的重要方式，南方电网公司就提出了“机巡为主，人巡为辅”的线路运维模式，无人机的应用范围将会逐渐扩大。因此，解决当下无人机巡检当中存在的轨迹和定位问题是十分必要和迫切的。通过远程飞行轨迹可视化装置的研发和应用，能够在很大程度上解决以上问题，通过对无人机分巡视作业实施集中的远程监控，来避免误入禁飞区等问题。

2.2 开发构成

通过分析可以发现，远程飞行轨迹可视化装置的开发已经迫在眉睫，而本研究所开发的远程飞行轨迹可视化装置正是基于轻微型无人机所开发的一款新型技术，系统的主要构成为：无人机、设置于无人机上的定位装置、图像采集装置、通讯装置、调度控制设备、控制芯片。其中，定位装置可以用于获取无人机的位置信息，并可以通过信息位置保存以及传送的方式将其传输至通讯装置；图像采集装置可以获取无人机在使用过程中所处环境的图像信息，并将其传输至通讯装置；通讯装置则可以将所接到的位置信息和图像信息整合后，统一发送至调度控制设备；调度控制设备负责根据预设电力杆塔的位置数据、图像信息等，向通讯装置发送相应的控制信号。通讯装置可以将信号进行传送，使信号传输值控制芯片，利用控制芯片实现对无人机飞行方向的控制，远程飞行轨迹可视化装置的开发构成如图1所示。

同时，远程飞行轨迹可视化装置当中共包括三个基本模块，分别为数据收集模块、数据传输模块和数据后台处理模块。其中，数据收集模块主要是以自控芯片为核心的GPS信息采集终端，根据无人机飞行的位置实时采集坐标，并通过数据传输模块无线发送到后台数据处理中心，而后台数据处理中心在经过数据处理后，根据该无人机的ID标识把无人机轨迹信息呈现在无人机监控平台上，通过在无人机监控平台上的无人机远程轨迹监控，以此来实现对无人机飞行方向的有效控制。

3 远程飞行轨迹可视化装置在轻微型无人机中的应用

在研究远程飞行轨迹可视化装置在轻微型无人机中的应用时，本研究针对每一部无人机进行ID注册，以此来确保在巡视作业时，可以通过对系统的利用实时反馈无人机的当前位置[3]。在无人机实际作业的过程中，无人机可以利用远程飞行轨迹可视化装置实时将无人机所在的位置发送到无人机监控台，方便输电线路管理人员实时掌握无人机飞手有无根据飞行计划进行巡视作业，而当无人机飞进人员密集区或者军事禁飞区时，管理人员可快速发出告警信息，以免出现触犯国家法律法规相关条款的问题。除此之外，当无人机特别是在山区环境下因故障而坠机时，也可通过定位功能快速找到无人机送回返修，在轻微型无人机中的应用发挥出了较好的应用效果。

在实际应用中，远程飞行轨迹可视化装置可以作为一种无人机电力线路巡视动态位置记录系统使用，形成包含无人机、调度控制设备、定位装置、图像采集装置、通讯装置以及控制芯片的电力巡视系统，其中还可以加入与图像采集装置相连接的转动装置，这种转动装置能够实现对图像采集装置的转动控制。

在实际应用中，还可以加入和定位装置有线及无线连接的储存设备，利用储存设备实现对无人机位置信息的记录和储存。另外，在远程飞行轨迹可视化装置为基础的电力巡视系统中，还可以加入与调度控制设备连接的警报装置，在对图像信息进行分析的基础上，通过调度控制设备启动警报装置，完成系统报警，提醒相关人员问题与故障的发生。

在远程飞行轨迹可视化装置为基础的电力巡视系统实际应用中，还可以将移动端纳入进来，利用无线通信连接电力巡视系统与移动端。在此基础上，移动端能够通过无线通信接收巡视系统中通讯装置传送的位置与图像信息，而相对应的移动端能够通过无线通信，将电力杆塔位置数据信息，传送到系统中的调度控制设备。这种新型电力监控与上述的电力巡视系统具有相同的技术特征，并且能够达到同样的技术效果。

4 结论

综上所述，远程飞行轨迹可视化装置，是解决当下无人机应用中误入不合理区域、故障后难以追回等问题的重要途径，也是实现输电线路精细巡检和通道巡检过程管控的重要条件，在电力事业不断发展的背景下，研究和应用远程飞行轨迹可视化装置是十分必要的。远程飞行轨迹可视化装置的开发，主要包含无人机、调度控制设备、无人机定位装置、图像采集装置、通讯装置与控制芯片几个部分，利用ID注册和可视化系统，能够实现对无人机飞行区域的监测，以及对无人机飞行方向的控制，进而有效解决当下无人机巡检中存在的问题。

［1］许江阴，赵宏强，邓宇，等.四旋翼无人机可视化轨迹跟踪仿真系统［J］.计算机测量与控制，2017，29（3）：130-133.

［2］黄建峰，姜云土，时满宏，等.全真可视化虚拟无人机巡线控制技术研究［J］.空军预警学院学报，2016，30（1）：49-52.

［3］李一波，王仓库，姬晓飞.有人/无人机编队三位可视化系统的软件设计与实现［J］.智能系统学报，2016，11（2）：272-278.

清远供电局职工技术创新项目“轻微型无人机远程轨迹可视化装置开发”（编号：031800KK52180019）

2095－6835（2019）01－0158－02

V279

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.01.158

〔编辑：严丽琴〕