CN110488096A - 一种电磁场强度测量无人机系统与测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁场强度测量无人机系统与测量方法，将工频电磁场测试仪和磁力计加载到无人机上，使无人机在输电线巡检中能测量出电磁场强度，进而可以规避因强电磁场的干扰而造成无人机信号的紊乱或丢失。该磁场强度测量方法提高无人机输电线巡检的智能化，使无人机可以在超高压的输电线巡检时，通过磁力计和工频电磁场测试仪测量电磁场强度，并在无人机设置电磁场强的安全值，从而避开因电磁场干扰造成无人机信号的紊乱或丢失导致无人机撞毁或丢失的情况。本方案无人机巡检结合了电磁场强的测量和安全值设置确保无人机规避超过电磁场强安全值的干扰，提高无人机巡检的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制技术领域，尤其涉及一种电磁场强度测量无人机系统与测量方法。
背景技术
高压输电是通过发电厂用变压器将发电机输出的电压升压后传输的一种方式。高压输电线路的工作频率为 50Hz，因此在输电线路和变电站周围产生工频电磁场。工频电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，是物质存在的一种形式。电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。从而可以干扰信号的作用。而且高压及特高压输电线路所产生的工频电磁场也会在无人机巡检中会产生影响。因此这就需要对高压输电线路所产生的工频磁场进行一个相对准确的测量，确保无人机在巡检中的顺利进行。目前常用的电磁场测量方法是人工测量法。测量地点选在地势平坦、远离树木、没有其他电力线路的空地上。工频磁场测量时为了避免扰乱磁场，磁性材料或非磁性导电的物体到测量点的距离，至少应是该物体最大尺寸的三倍，不小于1m。同时，为了避免通过测量仪表的支架泄露电流，工频磁场测量时环境温度应在80%以下。人工测量最大的缺点是个体完全暴露在工频磁场中，在未知磁场强度的情况下，测量时个体的人身安全往往处于危险之中，因此基于无人机系统的高压输电线路电磁场强测试方案显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是将工频电磁场测试仪和磁力计加载到无人机上，使无人机在输电线巡检中能测量出电磁场强度，进而可以规避因强电磁场的干扰而造成无人机信号的紊乱或丢失。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电磁场强度测量无人机系统，包括无人机、磁力计、工频电磁场测试仪、中央处理器和地面基站，所述磁力计和工频电磁场测试仪设置在无人机上，分别安装在无人机的上方和下方，所述中央处理器与磁力计和工频电磁场测试仪进行有线数据连接，用于获取磁力计和工频电磁场测试仪所获得的数据，所述磁力计和工频电磁场测试仪都用于测量高压输电线路所产生的工频磁场的电磁场强度数值，所述中央处理器与地面基站进行无线连接，地面基站用于接收中央处理器发送的数据。
一种基于无人机的电磁场强度测量方法，包括如下步骤：
S1、地面基站根据稀疏A*算法计算出最优航线，并设置安全值，将最优航线发送到无人机上，无人机进行智能航线规划；
S2、无人机在飞行时，磁力计利用惠斯通电桥检测各向异性磁致电阻的电阻值的变化，测出外界磁场的作用下电阻变化值，工频电磁场测试仪对外界磁场的电磁场强度进行测量并进行读取，磁力计单元读取的电阻变化值和工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值经中央处理器处理，通过中央处理器发送到地面基站；
S3、地面基站将数值接收后进行处理，将磁力计单元读取的电阻变化值和工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值传送到电磁场计算模块，将磁力计单元读取的电阻变化值通过算法计算得出此刻的电磁场强度数值与工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值进行比较；
S3.1、当两个电磁场强度数值的比值在一定的范围内，地面基站记录工频电磁场测试仪所读取的数值，并将该数值与设置的安全值进行比较；
S3.1.1、当工频电磁场测试仪读取的数值处于安全值内，无人机保持航行；
S3.1.2、当工频电磁场测试仪读取的数值超过安全值时，地面基站显示无人机位置磁场超过安全值，系统启动报警，向无人机发出悬停指令，等待下一步指令；
S3.2、当两个电磁场强度数值的比值超过一定的范围，地面基站显示仪器异常，向无人机发出悬停指令，等待下一步指令；
S4、若无人机处于悬停状态，则地面基站重新计算出最优航线，将最优航线发送到无人机上，无人机重新进行智能航线规划；
S5、重复步骤S2-S4，实现电磁场强度测量与记录。
本发明的有益效果是：
相比于传统的电磁场强度测量方法，本技术方案的磁场强度测量方法提高无人机输电线巡检的智能化，使无人机可以在超高压的输电线巡检时，通过磁力计和工频电磁场测试仪测量电磁场强度，并在无人机设置电磁场强的安全值，从而避开因电磁场干扰造成无人机信号的紊乱或丢失导致无人机撞毁或丢失的情况。本方案无人机巡检结合了电磁场强的测量和安全值设置确保无人机规避超过电磁场强安全值的干扰，提高无人机巡检的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明电磁场强度测量无人机系统的结构示意图；
图2是本发明电磁场强度测量方法的任务流程简图。
附图标记：1、无人机；2、磁力计；3、工频电磁场测试仪；4、中央处理器；5、地面基站。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
根据图1所示，一种电磁场强度测量无人机系统，包括无人机1、磁力计2、工频电磁场测试仪3、中央处理器4和地面基站5，所述磁力计2和工频电磁场测试仪3设置在无人机1上，分别安装在无人机1的上方和下方，所述中央处理器4与磁力计2和工频电磁场测试仪3进行有线数据连接，用于获取磁力计2和工频电磁场测试仪3所获得的数据，所述磁力计2和工频电磁场测试仪3都用于测量高压输电线路所产生的工频磁场的电磁场强度数值，所述中央处理器4与地面基站5进行无线连接，地面基站5用于接收中央处理器4发送的数据。
该无人机系统采用了两个不同的电磁场测量仪器，分别是磁力计2和工频电磁场测试仪3，其中工频电磁场测试仪3测量精准度误差小，质量稍重，磁力计2的测量精准度误差大，但是具有质量轻的特点，采用两个不同的电磁场测量仪器可以确保测量过程中，避免电磁场测量仪器出现故障，导致采集数据出错的问题，当两个不同的电磁场测量仪器采集的数据差距较大的时候可以判断出电磁场测量仪器已经出现故障，停止再对数据进行采集，记录无效数据。
根据图2所示，一种基于无人机的电磁场强度测量方法，该方法一般采用上述电磁场强度测量无人机系统，首先地面站根据智能航线规划模块中的稀疏A*算法计算出最优路径并进行无人机航线进行规划并在电磁场阈值模块中设置安全值。地面站通过数图传发送模块将最优航线发送到多旋翼无人机上，然后无人机启动，磁力计单元通过平面校准方法进行校正，且磁力计单元通过各向异性磁致电阻测出磁力值。各向异性磁致电阻材料来检测空间中磁感应强度的大小。磁力计单元利用惠斯通电桥检测各向异性磁致电阻阻值的变化，最后测出外界磁场的作用下电阻变化为∆R。同时工频电磁场测试仪也会对电磁场强度的进行测量读取，然后将磁力计单元读取的电阻变化数值和工频电磁场测试仪读取的数值经信息处理模块处理后，在通过数图传发送模块发送到地面站，地面站将数值接收后发送至信息处理模块进行处理，然后将磁力计单元的电阻值∆R和工频电磁场测试仪读取的数值传送到电磁场计算模块，磁力计单元的电阻值∆R通过一系列算法计算得出此刻的电磁场强度工频电磁场测试仪读取的数值进行比较，当比值超过一定的范围，则会在显示模块上显示磁场仪器异常，并向无人机发出悬停指令，等待操作手下一步的操作。当在比值在范围内，则将工频电磁场测试仪读取的数值在显示模块中显示，并该数值将与电磁场阈值模块中设置安全值进行比较。当工频电磁场测试仪读取的数值超过安全值时，系统会启动报警模块，并在显示模块中显示数值警示，并向无人机发出悬停指令，等待操作手的下一步指令。同时向智能航线规划模块发出重新规划航线的指令。无人机会根据命令和航线进行飞行直至完成任务或再次遇到磁场强度超过安全值的情况后重复此操作。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电磁场强度测量无人机系统，其特征在于：包括无人机（1）、磁力计（2）、工频电磁场测试仪（3）、中央处理器（4）和地面基站（5），所述磁力计（2）和工频电磁场测试仪（3）设置在无人机（1）上，分别安装在无人机（1）的上方和下方，所述中央处理器（4）与磁力计（2）和工频电磁场测试仪（3）进行有线数据连接，用于获取磁力计（2）和工频电磁场测试仪（3）所获得的数据，所述磁力计（2）和工频电磁场测试仪（3）都用于测量高压输电线路所产生的工频磁场的电磁场强度数值，所述中央处理器（4）与地面基站（5）进行无线连接，地面基站（5）用于接收中央处理器（4）发送的数据。
2.一种基于无人机的电磁场强度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、地面基站根据稀疏A*算法计算出最优航线，并设置安全值，将最优航线发送到无人机上，无人机进行智能航线规划；
S2、无人机在飞行时，磁力计利用惠斯通电桥检测各向异性磁致电阻的电阻值的变化，测出外界磁场的作用下电阻变化值，工频电磁场测试仪对外界磁场的电磁场强度进行测量并进行读取，磁力计单元读取的电阻变化值和工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值经中央处理器处理，通过中央处理器发送到地面基站；
S3、地面基站将数值接收后进行处理，将磁力计单元读取的电阻变化值和工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值传送到电磁场计算模块，将磁力计单元读取的电阻变化值通过算法计算得出此刻的电磁场强度数值与工频电磁场测试仪读取的电磁场强度数值进行比较；
S3.1、当两个电磁场强度数值的比值在一定的范围内，地面基站记录工频电磁场测试仪所读取的数值，并将该数值与设置的安全值进行比较；
S3.1.1、当工频电磁场测试仪读取的数值处于安全值内，无人机保持航行；
S3.1.2、当工频电磁场测试仪读取的数值超过安全值时，地面基站显示无人机位置磁场超过安全值，系统启动报警，向无人机发出悬停指令，等待下一步指令；
S3.2、当两个电磁场强度数值的比值超过一定的范围，地面基站显示仪器异常，向无人机发出悬停指令，等待下一步指令；
S4、若无人机处于悬停状态，则地面基站重新计算出最优航线，将最优航线发送到无人机上，无人机重新进行智能航线规划；
S5、重复步骤S2-S4，实现电磁场强度测量与记录。
3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的电磁场强度测量方法，其特征在于：该方法采用权利要求1所述的一种电磁场强度测量无人机系统。
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