CN103457654A - 一种电网巡检无人机地面中继系统的中继点布点方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网巡检无人机中继数据链路的中继点布点方法综合考虑多方面的因素，根据预先计划的巡检线路，结合线路的区域特点，对中继点进行全面的选择，该方法容易操作，布点准确大，能兼顾各方面条件，简便快捷，实用性强，可靠性高。

Description

一种电网巡检无人机地面中继系统的中继点布点方法
技术领域
               本发明涉及一种无人机中继系统，特别是一种电网巡检无人机中继数据链路的中继点布点方法。 
  
背景技术
随着电力系统的发展，输电线路越来越长，电压等级越来越高，我国目前110千伏及以上的电力线路近九十万公里，巡线作业每年要进行多次，工作量浩大。在这种情况下，人们研发了无人直升机系统进行巡检，但是由于研发处于起步阶段，因此现有的无人直升机系统大都还只能在可视范围内进行巡检，虽然人们也研发了可适用于山区复杂地形，气象环境的具有中继系统的电网巡检无人直升机，如在地面站与无人直升机之间增加通讯中继站，所述的通讯中继站主要保括地面中继站与空中中继站两种，地面中继站主要为在电杆塔或采用移动车载辅助设立无线终端，空间中继站主要通过设立中继机（小型无人直升机）来实现，通过增设这两种中继模式，就使得电网巡检无人直升机不局限在可视范围内巡视，从而适应山区的复杂环境，但是现有的中继点的设置，只是凭借作业人员的经验进行，受作业人员的经验限制，一旦换一个作业人员就无法顺利进行巡检作业，甚至造成作业机机毁的严重后果。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种可靠，安全、易操作的电网巡检无人直升机中继系统的中继点布点方法。 
一种电网巡检无人机中继数据链路的中继点布点方法，其步骤如下： 
（1）    对无人机巡检区进行覆盖，采用区域覆盖的方法将巡检线路区域在地图上用半径为r的n个圆圈进行覆盖，圆圈之间允许有部分重叠或相接，n≥1；
（2）    以每个圆为个单位，在各圆内选取几个候选中继点，首选圆心附近r/2范围内的点，按照因素衡量的先后顺序进行考量，考量因素分别为：海拔高度---->交通条件----->基础设施指的主要是机房、道路、供电条件，
其中，海拔高度：在同一区域内，选择海拔高度高的，
交通条件：在近似—相差小于5%海拔高度的点中，有道路直接到达的点优先，
基础设施：前两个条件近似的点中，选择具备基本机房条件，有供电能力的点；若在圆心附近r/2范围内无符合要求的点，则扩大范围，机房条件主要是指地理位置、覆盖巡检线路东边、与相邻站点是否通视；
        （3）在每个圆的多个候选点间进行评估，对每个点进行评分，每个点的评分公式为 S= H* w_h +L+I，其中：
H（height）为海拔高度，单位为“千米”， w_h为海拔高度的权值，平原地区w_h=0，丘陵地区(平均海拔小于300米)w_h=0.3的权值为，山区的)w_h=1.0。
L（line）为线路数量，L<=1需要作归一化处理： 
其中，L=该点半径r范围内的线路数目 / 该点所在圆圈范围内的线路数目。
I(infrastructure)基础设施，I的初值为0，最大为0.15。衡量因素包含三个选项：车辆能够直达、有可用通信条件、有可用电力，满足其中的某一个，I的值增加0.05； 
（4）    在步骤（3）的基础上，确定中继点的类型，基本原则为：具备通信接入条件的点选为枢纽点—地面中继固定点，其余作为车载移动中继点；
（5）    对车载移动中继点的位置进行微调，调整到车辆容易到达且不影响覆盖的区域，则中继点布点结束，
（6）    建立中继车行驶线路、停泊站点和中继数据链路的数据库，在实际巡检线路作业时，中继车在规定的时间到达指定的地点，完成无人机巡检通信保障任务。
综上所述的，本发明相比现有技术如下优点： 
本发明的电网巡检无人直升机中继系统的中继点布点方法，容易操作，布点准确大，能兼顾各方面条件，简便快捷，实用性强，可靠性高。
  
附图说明
  图1是本发明的电网巡检无人机地面中继数据链路的中继点布点方法示意图。 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。 
实施例1 
一种电网巡检无人机中继链路的中继点布点方法，其步骤如下（1）：所谓的区域覆盖（area coverage），将巡检线路区域用圆圈进行覆盖，圆圈之间有部分重叠或相接。
图中的红色和紫色线条即为需要巡检的线路，根据需要，在线路密集的区域划了5个相邻的红色圆圈，分别为C1-C5。 
（2）：在上图的5个圆内，分别选取几个候选点，选取原则：首选圆心附近r/2范围内的点，按照因素衡量的先后顺序，分别为：海拔高度---->交通条件----->基础设施（机房、道路、供电条件）。 
选取数量：3个，若在圆心附近r/2范围内无符合要求的点，则扩大范围。 
海拔高度：在同一区域内，选择海拔高度高的。 
交通条件：在近似（相差小于5%）海拔高度的点中，有道路直接到达的点优先。 
基础设施：前两个条件近似的点中，选择具备基本机房条件，有供电能力的点；若在圆心附近r/2范围内无符合要求的点，则扩大范围，机房条件主要是指地理位置、覆盖巡检线路东边、与相邻站点是否通视， 
例如，C5为福州的闽侯青口区域，推荐候选点为n1(移动基站旁)，n2（青峰农场），n3（电力7#塔），n4(双奶顶微波站)，n5（十三亩废弃军事基地），n6（养殖场）。
表格 
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
编号 名称 海拔 线路数目 交通 通信 电力 备注
n1 移动基站旁 370 15 车辆直达 无 有  
n2 青峰农场 360 15 车辆直达 无 无  
n3 电力7#塔 330 15 车辆无法直达 无 有  
n4 双奶顶微波站 390 15 车辆直达 有 有  
n5 十三亩废弃军事基地 500 15 车辆直达 无 无  
n6 养殖场 340 15 车辆直达 无 无  
首先，按照海拔高度优先的原则，选择：n5，n4，n2，n1。其中n2，n1的海拔相对另两个点中较低的那个n4，也要低超过5%，且n2，n1的高度近似。
然后，按照交通条件对n2，n1衡量，排除其中一个，2个点均无明显差异，不能排除。 
最后，按照基础设施，排除了n2。因为n1在移动基站旁，有电力条件可用。 
步骤（3）在每个圆的多个候选点间进行评估，对每个点进行评分，每个点的评分公式为 S= H* w_h +L+I，其中： 
H（height）为海拔高度，单位为“千米”， w_h为海拔高度的权值，平原地区w_h=0，丘陵地区(平均海拔小于300米)w_h=0.3的权值为，山区的)w_h=1.0。
L（line）为线路数量，L<=1需要作归一化处理： 
其中，L=该点半径r范围内的线路数目 / 该点所在圆圈范围内的线路数目。
I(infrastructure)基础设施，I的初值为0，最大为0.15。衡量因素包含三个选项：车辆能够直达、有可用通信条件、有可用电力，满足其中的某一个，I的值增加0.05。 
图中的C5为山区，因此海拔高度权值w_h=1，三个点所在圆的线路总数为15，评分结果如下： 
表格 
Figure DEST_PATH_528862DEST_PATH_IMAGE001
编号 名称 海拔 线路数目 交通 通信 电力 评分结果
n1 移动基站旁 370 15 直达 无 有 1.47
n4 双奶顶微波站 390 15 直达 有 有 1.54
n5 十三亩废弃军事基地 500 15 直达 无 无 1.55
因此，我们选择n5为中继点所在。
（4）：在步骤（3）的基础上，确定中继点的类型，基本原则为：具备通信接入条件的点选为枢纽点，其余作为车载移动中继点。 
由于十三亩废弃军事基地无通信接入条件，因此暂定为车载移动中继点。 
（5）：对车载移动中继点的位置进行微调，调整到车辆容易到达且不影响覆盖的区域，则中继点布点结束。 
（6）建立中继车行驶线路、停泊站点和中继数据链路的数据库，在实际巡检线路作业时，中继车在规定的时间到达指定的地点，完成无人机巡检通信保障任务。 
十三亩废弃军事基地可以车辆直达，不需要调整。 
经过用电网巡检无人直升机实际进行巡检，发现电网巡检无人直升机与地面站之间之间通讯很好，从而达到良好的巡检效果。 
本实施例未述部分与现有技术相同。 

Claims (1)

1.一种电网巡检无人机地面中继数据链路的中继点布点方法，其特征在于，步骤如下：
（1）对无人机巡检区进行覆盖，采用区域覆盖的方法将巡检线路区域在地图上用半径为r的n个圆圈进行覆盖，圆圈之间允许有部分重叠或相接，n≥1；
（2）以每个圆为个单位，在各圆内选取几个候选中继点，首选圆心附近r/2范围内的点，按照因素衡量的先后顺序进行考量，考量因素分别为：海拔高度---->交通条件----->基础设施，基础设施指的主要是机房、道路、供电条件，
其中，海拔高度：在同一区域内，选择海拔高度高的，
交通条件：在近似—相差小于5%海拔高度的点中，有道路直接到达的点优先，
基础设施：前两个条件近似的点中，选择具备基本机房条件，有供电能力的点；若在圆心附近r/2范围内无符合要求的点，则扩大范围；
机房条件主要是指地理位置、覆盖巡检线路东边、与相邻站点是否通视，
（3）在每个圆的多个候选点间进行评估，对每个点进行评分，每个点的评分公式为 S= H* w_h +L+I，其中：
H为海拔高度，单位为“千米”， w_h为海拔高度的权值，平原地区w_h=0，丘陵地区w_h=0.3的权值为，山区的w_h=1.0，
L为线路数量，L<=1需要作归一化处理：
其中，L=该点半径r范围内的线路数目 / 该点所在圆圈范围内的线路数目，
I基础设施，I的初值为0，最大为0.15，衡量因素包含三个选项：车辆能够直达、有可用通信条件、有可用电力，满足其中的某一个，I的值增加0.05；
（4）在步骤3的基础上，确定中继点的类型，基本原则为：具备通信接入条件的点选为枢纽点—地面中继固定点，其余作为车载移动中继点；
(5)对车载移动中继点的位置进行微调，调整到车辆容易到达且不影响覆盖的区域，则中继点布点结束；
(6)建立中继车行驶线路、停泊站点和中继数据链路的数据库，在实际巡检线路作业时，中继车在规定的时间到达指定的地点，完成无人机巡检通信保障任务。
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