[發明專利]基于人工勢場與粒子優化的室內變電站無人機多機協同巡檢方法

有效

• 申請號: 202011236701.7
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112527010B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 江灝;黃仕程;陳靜;繆希仁
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

本發明涉及基于人工勢場與粒子優化的室內變電站無人機多機協同巡檢方法，包括步驟：在室內變電站布設UWB定位系統；在每臺無人機上搭載不同的巡檢設備及UWB標簽；根據無人機所搭載的傳感器為無人機分配巡檢任務，對每臺無人機，根據其對應的巡檢任務以及室內變電站中的靜態障礙物，進行路徑預規劃；在無人機巡檢的過程中，采用人工勢場法對無人機群進行實時避障控制。本發明能夠實現電力無人機多機協同對室內變電站進行安全、穩定和高效的巡檢。

技術領域

本發明涉及變電站巡檢技術領域，特別是基于人工勢場與粒子優化的室內變電站無人機多機協同巡檢方法。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的迅速發展，對電能質量的要求不斷提高，電網的規模不斷擴大，隨之室內變電站的數量急劇增加。為了最大限度地保障室內變電站的日常運行，及時排查電力設備存在的安全隱患和缺陷，應全力實行變電站設備的巡檢維護。變電站傳統的單一巡檢方式為人工巡檢，存在勞動強度大、工作效率低、巡檢不到位、手段單一、雨雪惡劣環境或者偏遠山區等巡視困難的問題，并且簡單依靠巡檢人員的感官和經驗，很難做到客觀、全面、準確的評判，給設備的安全運行埋下了巨大的隱患。

隨著科技的不斷發展，使用機器人對變電站進行巡檢已經屢見不鮮。機器人可以有效減輕變電站巡檢人員的工作強度，提高巡檢效率，保證較高的巡檢質量，保障電力設備安全可靠運行。然而機器人巡檢對變電站的地形要求很高，需在變電站鋪設專用通道，并且對于位于高處和被遮擋的電力設備無法近距離巡檢，導致對電力設備的安全狀態出現評估的失誤。

相比之下，對于傳統電力工人的巡檢，無人機具有降低巡檢難度、提高巡檢效率、降低人力成本等優點；對于變電站中的機器人巡檢，多旋翼無人機具有原地起降和高空懸停的特性，能夠近距離觀察設備，有效解決了電力設備被遮擋的問題，彌補了機器人對巡檢地形要求高的缺陷。盡管電力無人機能夠很大程度上彌補了傳統電力巡檢的不足，但由于單架無人機存在續航時間、攜帶傳感器數量和種類等限制，難以以單架無人機完成變電站巡檢中的所有任務。因此，在面對復雜繁瑣的室內變電站巡檢任務時，考慮一種采用多無人機對室內變電站進行協同巡檢是非常必要的。

考慮到電力無人機多機協同對室內變電站進行巡檢需要依賴高精度的定位信息，現階段提供高精度的定位信息主要包括差分GPS定位、視覺定位以及激光定位等。差分GPS定位技術在室外的定位精度很高，但在室內變電站巡檢環境中，由于建筑物的隔檔，接收機接收到的信號過差，定位不準確。視覺、激光定位對無人機的性能要求過高，而且成本也高，無法得到廣泛的應用。超寬帶(UWB)技術具有成本低，精度高，功耗小，適用于室內定位等優點而受到廣泛應用。然而，面對室內變電站環境復雜，容易對UWB定位系統產生干擾，所以應用到室內變電站的UWB定位系統需要加入容錯定位技術。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出基于人工勢場與粒子優化的室內變電站無人機多機協同巡檢方法，能夠實現電力無人機多機協同對室內變電站進行安全、穩定和高效的巡檢。

本發明采用以下方案實現：基于人工勢場與粒子優化的室內變電站無人機多機協同巡檢方法，具體包括以下步驟：

在室內變電站布設UWB定位系統；

在每臺無人機上搭載不同的巡檢設備及UWB標簽；

根據無人機所搭載的傳感器為無人機分配巡檢任務，對每臺無人機，根據其對應的巡檢任務以及室內變電站中的靜態障礙物，進行路徑預規劃；

在無人機巡檢的過程中，采用人工勢場法對無人機群進行實時避障控制。

進一步地，所述UWB定位系統中融入容錯定位算法。

進一步地，所述對每臺無人機，根據其對應的巡檢任務以及室內變電站中的靜態障礙物，進行路徑預規劃具體為：