CN111506116A - 基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法 - Google Patents

基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，属于无人机控制技术领域，基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，可以有效缩小换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离，从而有效提高无人机巡航时对换流站数据获取的精准性，同时在网点隔磁屏蔽层的设置下可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。

Description

基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法
技术领域
本发明涉及无人机控制技术领域，更具体地说，涉及基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法。
背景技术
换流站是指在高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。换流站中应包括的主要设备或设施有：换流阀、换流变压器、平波电抗器、交流开关设备、交流滤波器及交流无功补偿装置、直流开关设备、直流滤波器、控制与保护装置、站外接地极以及远程通信系统等。
电磁干扰源种类繁多，可按不同的方法进行分类。对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源，人为干扰源指电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰，电力设备包括伺服电机、电钻、继电器、电梯等设备通、断产生的电流剧变及伴随的电火花成为干扰源，电力系统中的非线性负载(如电弧炉等)、间断电源(UPS)等同态电源转换设备产生大量谐波涌入电网成为干扰源，电网干扰：指由50Hz交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰，以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受污染导体表面的电火花。
因而对于换流站的环境而言，具有很强的电磁干扰，换流站一般使用无人机进行安全巡航，而该强磁干扰，对无人机的航行时的控制信号极易产生很强的干扰，造成在该区域内，无人机极易发生失控的情况，并且还会影响无人机巡航获取的换流站数据的准确性。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，它可以有效缩小换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离，从而有效提高无人机巡航时对换流站数据获取的精准性，同时在网点隔磁屏蔽层的设置下可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，包括以下步骤：
S1、首先选取多个型号一致的无人机，并进行分组；
S2、将多组无人机分别在换流站上方不同的距离处进行试飞，通过传感器群记录每次试飞的无人机状态的数据；
S3、综合多组无人机试飞数据，确定换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响小，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离；
S4、根据上一步中得到的安全巡航飞行距离指定无人机的初始安全航线；
S5、通过无人机表面的网点隔磁屏蔽层，重复S2-S4再次在初始安全航线向以内进行试飞，并整合该数据，再多次进行试飞从而缩小最佳的航线范围，并制定最终的安全航线，并控制无人机在该安全航线上进行巡航。可以有效缩小换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离，从而有效提高无人机巡航时对换流站数据获取的精准性，同时在网点隔磁屏蔽层的设置下可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
进一步的，所述S5中的试飞无人机不低于10组，每组所述无人机试飞时以初始安全航线为界依次向换流站的方向推进0.5-0.75m，通过该距离的设置，可以将贴附有网点隔磁屏蔽层的无人机试飞的路径进行分段，从而便于缩小最佳的安全飞行距离。
进一步的，在缩小所述最佳的航线范围时，最后一次试飞时，每组试飞无人机之间的距离不超过0.2m，可以有效提高无人机试飞时安全航行距离的精度，从而使得后期无人机在巡检时对换流站的巡航效果更好，使得到的换流站相关数据更加精确。
进一步的，所述传感器群包括但不限于安装在无人机上的磁传感器、姿态传感器、距离传感器、振动传感器以及静电感应传感器。
进一步的，所述网点隔磁屏蔽层贴附在无人机机身表面，所述无人机中部的网点隔磁屏蔽层的网点密集度为其他部分密集度的1.5-2倍，无人机中部内主要安装有无人机的控制系统，其对强磁的反应最敏感，受到的影响也最明显，因而该处高的网点密集度可以有效提高该部分对于磁感线的引导作用更加明显，从而可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
进一步的，所述网点隔磁屏蔽层包括内补屏蔽层以及镶嵌在内补屏蔽层外端的屏蔽点网，屏蔽点网可以在外测对强磁场的部分的磁感线产生第一层的偏移引导作用，内补屏蔽层可以对未经过屏蔽点网偏移引导的磁感线再次产生一层的偏移引导作用，从而有效提高网点隔磁屏蔽层对于换流站强磁场的屏蔽作用，从而有效降低强磁场对于安全巡航的无人机的干扰。
进一步的，所述屏蔽点网多个均匀分布的磁偏移点以及多个连接在磁偏移点之间的磁偏移线。
进一步的，所述磁偏移点外表面包裹有磁点护罩，所述磁点护罩为透明防静电材质制成，磁点护罩可以有效保护磁偏移点，使其不易受到静电的干扰，从而有效保证其对于强磁场的磁感线偏移引导作用。
进一步的，所述磁偏移线、磁偏移点和内补屏蔽层均为高磁导率材料制成，且磁偏移点为镍合金材料制成，全部使用镍合金材料成本投入较高，通过磁偏移点网点式的分布，可以形成一个覆盖面广的对磁感线的偏移引导作用，从而屏蔽大部分的强磁场，之后在内补屏蔽层作用下可以屏蔽剩下的部分强磁场的干扰。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以有效缩小换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离，从而有效提高无人机巡航时对换流站数据获取的精准性，同时在网点隔磁屏蔽层的设置下可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
(2)S5中的试飞无人机不低于10组，每组无人机试飞时以初始安全航线为界依次向换流站的方向推进0.5-0.75m，通过该距离的设置，可以将贴附有网点隔磁屏蔽层的无人机试飞的路径进行分段，从而便于缩小最佳的安全飞行距离。
(3)在缩小最佳的航线范围时，最后一次试飞时，每组试飞无人机之间的距离不超过0.2m，可以有效提高无人机试飞时安全航行距离的精度，从而使得后期无人机在巡检时对换流站的巡航效果更好，使得到的换流站相关数据更加精确。
(4)传感器群包括但不限于安装在无人机上的磁传感器、姿态传感器、距离传感器、振动传感器以及静电感应传感器。
(5)网点隔磁屏蔽层贴附在无人机机身表面，无人机中部的网点隔磁屏蔽层的网点密集度为其他部分密集度的1.5-2倍，无人机中部内主要安装有无人机的控制系统，其对强磁的反应最敏感，受到的影响也最明显，因而该处高的网点密集度可以有效提高该部分对于磁感线的引导作用更加明显，从而可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
(6)网点隔磁屏蔽层包括内补屏蔽层以及镶嵌在内补屏蔽层外端的屏蔽点网，屏蔽点网可以在外测对强磁场的部分的磁感线产生第一层的偏移引导作用，内补屏蔽层可以对未经过屏蔽点网偏移引导的磁感线再次产生一层的偏移引导作用，从而有效提高网点隔磁屏蔽层对于换流站强磁场的屏蔽作用，从而有效降低强磁场对于安全巡航的无人机的干扰。
(7)屏蔽点网多个均匀分布的磁偏移点以及多个连接在磁偏移点之间的磁偏移线。
(8)磁偏移点外表面包裹有磁点护罩，磁点护罩为透明防静电材质制成，磁点护罩可以有效保护磁偏移点，使其不易受到静电的干扰，从而有效保证其对于强磁场的磁感线偏移引导作用。
(9)磁偏移线、磁偏移点和内补屏蔽层均为高磁导率材料制成，且磁偏移点为镍合金材料制成，全部使用镍合金材料成本投入较高，通过磁偏移点网点式的分布，可以形成一个覆盖面广的对磁感线的偏移引导作用，从而屏蔽大部分的强磁场，之后在内补屏蔽层作用下可以屏蔽剩下的部分强磁场的干扰。
附图说明
图1为本发明的主要的流程框图；
图2为本发明的无人机的结构示意图；
图3为本发明的网点隔磁屏蔽层侧面的结构示意图；
图4为本发明的屏蔽点网正面的结构示意图；
图5为本发明的磁偏移点处的结构示意图。
图中标号说明：
1磁偏移线、2磁偏移点、3内补屏蔽层、4磁点护罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，包括以下步骤：
S1、首先选取多个型号一致的无人机，并进行分组；
S2、将多组无人机分别在换流站上方不同的距离处进行试飞，通过传感器群记录每次试飞的无人机状态的数据，传感器群包括但不限于安装在无人机上的磁传感器、姿态传感器、距离传感器、振动传感器以及静电感应传感器；
S3、综合多组无人机试飞数据，确定换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响小，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离；
S4、根据上一步中得到的安全巡航飞行距离指定无人机的初始安全航线；
S5、通过无人机表面的网点隔磁屏蔽层，重复S2-S4再次在初始安全航线向以内进行试飞，并整合该数据，再多次进行试飞从而缩小最佳的航线范围，并制定最终的安全航线，并控制无人机在该安全航线上进行巡航。
S5中的试飞无人机不低于10组，每组无人机试飞时以初始安全航线为界依次向换流站的方向推进0.5-0.75m，通过该距离的设置，可以将贴附有网点隔磁屏蔽层的无人机试飞的路径进行分段，从而便于缩小最佳的安全飞行距离，在缩小最佳的航线范围时，最后一次试飞时，每组试飞无人机之间的距离不超过0.2m，可以有效提高无人机试飞时安全航行距离的精度，从而使得后期无人机在巡检时对换流站的巡航效果更好，使得到的换流站相关数据更加精确。
请参阅图2，网点隔磁屏蔽层贴附在无人机机身表面，无人机中部的网点隔磁屏蔽层的网点密集度为其他部分密集度的1.5-2倍，无人机中部内主要安装有无人机的控制系统，其对强磁的反应最敏感，受到的影响也最明显，因而该处高的网点密集度可以有效提高该部分对于磁感线的引导作用更加明显，从而可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
请参阅图3-5，网点隔磁屏蔽层包括内补屏蔽层3以及镶嵌在内补屏蔽层3外端的屏蔽点网，屏蔽点网可以在外测对强磁场的部分的磁感线产生第一层的偏移引导作用，内补屏蔽层3可以对未经过屏蔽点网偏移引导的磁感线再次产生一层的偏移引导作用，从而有效提高网点隔磁屏蔽层对于换流站强磁场的屏蔽作用，从而有效降低强磁场对于安全巡航的无人机的干扰，屏蔽点网多个均匀分布的磁偏移点2以及多个连接在磁偏移点2之间的磁偏移线1，磁偏移点2外表面包裹有磁点护罩4，磁点护罩4为透明防静电材质制成，磁点护罩4可以有效保护磁偏移点2，使其不易受到静电的干扰，从而有效保证其对于强磁场的磁感线偏移引导作用，磁偏移线1、磁偏移点2和内补屏蔽层3均为高磁导率材料制成，且磁偏移点2为镍合金材料制成，全部使用镍合金材料成本投入较高，通过磁偏移点2网点式的分布，可以形成一个覆盖面广的对磁感线的偏移引导作用，从而屏蔽大部分的强磁场，之后在内补屏蔽层3作用下可以屏蔽剩下的部分强磁场的干扰。
可以有效缩小换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离，从而有效提高无人机巡航时对换流站数据获取的精准性，同时在网点隔磁屏蔽层的设置下可以有效降低换流站强磁场对无人机飞行稳定性的影响，有效降低无人机飞行时失控坠落的情况发生，有效提高获取的换流站数据的准确性，从而可以及时发现换流站的异常以及安全隐患，提高安全性。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、首先选取多个型号一致的无人机，并进行分组；
S2、将多组无人机分别在换流站上方不同的距离处进行试飞，通过传感器群记录每次试飞的无人机状态的数据；
S3、综合多组无人机试飞数据，确定换流站的强磁场对无人机飞行稳定性影响小，同时不会影响无人机对换流站安全巡航的飞行距离；
S4、根据上一步中得到的安全巡航飞行距离指定无人机的初始安全航线；
S5、通过无人机表面的网点隔磁屏蔽层，重复S2-S4再次在初始安全航线向以内进行试飞，并整合该数据，再多次进行试飞从而缩小最佳的航线范围，并制定最终的安全航线，并控制无人机在该安全航线上进行巡航。
2.根据权利要求1所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述S5中的试飞无人机不低于10组，每组所述无人机试飞时以初始安全航线为界依次向换流站的方向推进0.5-0.75m。
3.根据权利要求2所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：在缩小所述最佳的航线范围时，最后一次试飞时，每组试飞无人机之间的距离不超过0.2m。
4.根据权利要求1所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述传感器群包括但不限于安装在无人机上的磁传感器、姿态传感器、距离传感器、振动传感器以及静电感应传感器。
5.根据权利要求1所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述网点隔磁屏蔽层贴附在无人机机身表面，所述无人机中部的网点隔磁屏蔽层的网点密集度为其他部分密集度的1.5-2倍。
6.根据权利要求5所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述网点隔磁屏蔽层包括内补屏蔽层(3)以及镶嵌在内补屏蔽层(3)外端的屏蔽点网。
7.根据权利要求6所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述屏蔽点网多个均匀分布的磁偏移点(2)以及多个连接在磁偏移点(2)之间的磁偏移线(1)。
8.根据权利要求7所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述磁偏移点(2)外表面包裹有磁点护罩(4)，所述磁点护罩(4)为透明防静电材质制成。
9.根据权利要求1所述的基于换流站强磁场干扰下无人机安全控制方法，其特征在于：所述磁偏移线(1)、磁偏移点(2)和内补屏蔽层(3)均为高磁导率材料制成，且磁偏移点(2)为镍合金材料制成。
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Application publication date: 20200807

Assignee: HANGZHOU KELIN ELECTRIC Co.,Ltd.

Assignor: CHINA SOUTHERN POWER GRID CORPORATION EXTRA-HIGH VOLTAGE POWER TRANSMISSION COMPANY KUNMING BUREAU

Contract record no.: X2023980042884

Denomination of invention: Safety control method for unmanned aerial vehicles under strong magnetic field interference at converter stations

Granted publication date: 20210817

License type: Common License

Record date: 20231007

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