RU2785445C1

RU2785445C1 - Method for ending the flight of a drone in a predetermined emergency landing region when monitoring the condition of an overhead power line in the event of loss of communication with a ground-based control point

Info

Publication number: RU2785445C1
Application number: RU2021138020A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Качанов; Вадим Алексеевич Чернышов; Евгений Александрович Печагин; Андрей Владимирович Беспалов
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2022-12-08

Abstract

FIELD: controlling.

SUBSTANCE: invention relates to a method for ending the flight of a drone in a predetermined emergency landing region when monitoring the condition of an overhead power line (OPL). To implement the method, the autopilot of the drone is activated, wherein said autopilot reacts to the electromagnetic field generated by the OPL and guides the drone along the route of the OPL to the predetermined emergency landing region located between the two OPL supports acting as boundaries; such wire transposition is used that provides a change in the parameters of the electromagnetic field of the OPL; the autopilot of the drone is issued a preliminary command to activate the emergency landing mode after the sensing elements thereof detect a change in the parameters of the electromagnetic field generated by the OPL; the speed, direction, and duration of the flight of the drone are controlled until communication is lost with the ground-based control point; the distance travelled by the drone in the standard mode is calculated, and the nearest predetermined emergency landing region in the further route thereof and the time of emergency landing are identified.

EFFECT: higher effectiveness of application of the drone when monitoring the condition of overhead power lines.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к воздушным электрическим сетям и предназначено для мониторинга состояния элементов воздушной линии электропередачи (ВЛЭП), осуществляемого посредством дрона.The invention relates to overhead power networks and is intended for monitoring the condition of the elements of an overhead power transmission line (OHTL), carried out by means of a drone.

Известен способ управления дроном, осуществляющим мониторинг технического состояния воздушной линии электропередачи (ВЛЭП) при потере связи с наземным пунктом управления (НПУ), заключающийся в активизации автопилота дрона, реагирующего на электромагнитное поле (ЭМП) формируемое ВЛЭП и направляющее дрона вдоль ее трассы в заранее установленный район аварийной посадки (ЗУРАП) [Чернышов В.А., Семенов А.Е., Печагин Е.А. Способ управления беспилотным летательным аппаратом, осуществляющим мониторинг технического состояния воздушных линий 10 кВ при потере радиосвязи с наземным пунктом управления / В.И. Вернадский: Устойчивое развитие регионов: материалы Международной научно-практической конференции. В 5 Т.Т.4 (Тамбов, 7-9 июня 2016 г.). Изд-во ФГБОУ ВО ТГТУ. 2016. С.247-251 - прототип].A known method of controlling a drone that monitors the technical condition of an overhead power line (OHTL) in the event of a loss of communication with a ground control center (GCC), which consists in activating the autopilot of the drone that responds to the electromagnetic field (EMF) generated by the OHTL and guides the drone along its route to a predetermined emergency landing area (ZURAP) [Chernyshov V.A., Semenov A.E., Pechagin E.A. A method for controlling an unmanned aerial vehicle that monitors the technical condition of 10 kV overhead lines in the event of a loss of radio communication with a ground control station / V.I. Vernadsky: Sustainable development of regions: materials of the International scientific and practical conference. V 5 T.V.4 (Tambov, June 7-9, 2016). Publishing house of FGBOU VO TSTU. 2016. S.247-251 - prototype].

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- высокая вероятность утраты дрона, оказавшегося без связи с НПУ и вынужденного продолжать длительный перелет вдоль трассы ВЛЭП к ЗУРАП, расположенным лишь в начале и в конце воздушной ЛЭП, вследствие того, что потеря связи с НПУ может произойти в любой момент времени при полете дрона, как в прямом, так и в обратном направлениях вдоль трассы ВЛЭП.- a high probability of loss of a drone that is without communication with the FSL and is forced to continue a long flight along the overhead power line to ZURAP, located only at the beginning and end of the air power line, due to the fact that the loss of communication with the FSL can occur at any time during the flight of the drone, both in forward and reverse directions along the overhead power transmission line.

- повышенный расход времени, материальных и трудовых ресурсов при идентификации места приземления дрона, обусловленный удаленностью друг от друга ЗУРАП, расположенных в начале и конце ВЛЭП;- increased consumption of time, material and labor resources when identifying the drone landing site, due to the distance from each other of ZURAP, located at the beginning and end of the overhead transmission line;

- высокий риск возникновения травматизма обслуживающего персонала и материального ущерба, связанный с аварийным приземлением дрона и обусловленный длительным и неконтролируемым с НПУ перелетом дрона к ЗУРАП, расположенным в начале и в конце ВЛЭП.- high risk of injury to service personnel and material damage associated with the emergency landing of the drone and due to the long and uncontrolled flight of the drone to the ZURAP located at the beginning and at the end of the high-voltage transmission line with the FSL.

Отмеченные недостатки в значительной степени снижают эффективность применения дрона при осуществлении мониторинга состояния ВЛЭП, что весьма негативно отражается на надежности электроснабжения потребителей и снижает эффективность функционирования энергораспределительной сетевой компании.The noted shortcomings significantly reduce the efficiency of using a drone when monitoring the state of overhead power lines, which has a very negative impact on the reliability of power supply to consumers and reduces the efficiency of the operation of an energy distribution grid company.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности применения дрона при осуществлении мониторинга состояния ВЛЭП, за счет сокращения случаев утери дрона, снижения временных, материальных и трудовых затрат при идентификации места аварийной посадки дрона, а также предотвращения травматизма обслуживающего персонала и материального ущерба связанных с неконтролируемым с НПУ аварийным приземлением дрона.The objective of the proposed invention is to increase the efficiency of the use of a drone in monitoring the state of overhead power lines, by reducing the cases of drone loss, reducing time, material and labor costs in identifying the place of an emergency landing of a drone, as well as preventing injuries to maintenance personnel and material damage associated with an uncontrolled emergency landing drone landing.

Указанная задача решается благодаря тому, что в способе управления дроном, осуществляющим мониторинг состояния ВЛЭП при потере связи с НПУ, заключающимся в активизации автопилота дрона, реагирующего на ЭМП, формируемого ВЛЭП и направляющее дрона вдоль ее трассы в ЗУРАП, согласно изобретению между двух опор ВЛЭП, определяющих границы ЗУРАП дрона, осуществляют транспозицию проводов, обеспечивающую изменение параметров электромагнитного поля ВЛЭП, предварительно задают команду автопилоту дрона на активизацию режима аварийной посадки, после того как его чувствительные элементы зафиксируют изменение параметров ЭМП формируемого ВЛЭП, контролируют скорость, направление и продолжительность полета дрона до потери связи с НПУ, вычисляют расстояние, пройденное дроном в штатном режиме и идентифицируют первоочередной, на пути его дальнейшего следования ЗУРАП и время аварийной посадки, после чего направляют туда персонал НПУ для оперативного возвращения в строй дрона.This problem is solved due to the fact that in the method of controlling the drone, which monitors the state of the overhead power line in case of loss of communication with the NPU, which consists in activating the autopilot of the drone that responds to EMF, formed by the overhead power line and guiding the drone along its route in ZURAP, according to the invention between two supports of the overhead power line, defining the boundaries of the drone’s ZURAP, carry out the transposition of wires, which ensures a change in the parameters of the electromagnetic field of the overhead power transmission line, preliminarily set a command to the drone autopilot to activate the emergency landing mode, after its sensitive elements record a change in the EMF parameters of the formed overhead power line, control the speed, direction and duration of the drone’s flight until it loses communication with the NSL, calculate the distance traveled by the drone in the normal mode and identify the priority ZURAP on the way of its further movement and the time of the emergency landing, after which the NPU personnel are sent there to promptly return the drone to service.

Технический результат заключается в снижении риска утраты дрона в случае потери связи с НПУ, оперативной и экономичной идентификации место его аварийного приземления, предотвращении травматизма обслуживающего персонала материального ущерба, связанного с неконтролируемым полетом и приземлением дрона, что в значительной степени повышает эффективность его применения при осуществлении мониторинга состояния ВЛЭП и в целом положительно скажется на надежности электроснабжения потребителей и эффективности функционирования энергораспределительной сетевой компании.The technical result consists in reducing the risk of loss of the drone in the event of loss of communication with the NPU, prompt and economical identification of the place of its emergency landing, prevention of injuries to maintenance personnel, material damage associated with uncontrolled flight and landing of the drone, which greatly increases the efficiency of its use in monitoring the state of the overhead transmission lines and, in general, will positively affect the reliability of power supply to consumers and the efficiency of the functioning of the power distribution grid company.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется рисунком, на котором представлена принципиальная схема способа завершения полета дрона в ЗУРАП при осуществлении мониторинга состояния ВЛЭП в случае потери связи с НПУ.The essence of the proposed invention is illustrated by a figure, which shows a schematic diagram of the method for completing the flight of a drone in ZURAP when monitoring the state of the overhead power line in the event of a loss of communication with the FPU.

Схема состоит из следующих элементов: воздушная линия электропередачи ВЛЭП 1; электромагнитное поле ЭМП 2, формируемое ВЛЭП 1 до транспозиции проводов; ЭМП 3 с параметрами напряженности, отличающимися от ЭМП 2, формируемое ВЛЭП 1 после транспозиции проводов; наземный пункт управления НПУ 4; дрон 5, находящийся в положениях 1 - осуществление мониторинга состояния ВЛЭП 1 в прямом направлении (дрон 5.1), 2 - потеря связи с НПУ 4 в прямом направлении (дрон 5.2), 3 - приземление в прямом направлении (дрон 5.3), 4 - осуществление мониторинга состояния ВЛЭП 1 в обратном направлении (дрон 5.4), 5 - потеря связи с НПУ 4 в обратном направлении (дрон 5.5) и 6 - приземление в обратном направлении (дрон 5.6); опоры 6 и 7 ВЛЭП 1, образующие пролет с транспозицией проводов, находящийся в пределах ЗУРАП 8.The scheme consists of the following elements: overhead transmission line VLEP 1; electromagnetic field EMF 2, formed by high voltage lines 1 before the transposition of the wires; EMF 3 with the parameters of tension, different from the EMF 2, formed by VTL 1 after the transposition of the wires; ground control station NPU 4; drone 5, located in positions 1 - monitoring the state of overhead power lines 1 in the forward direction (drone 5.1), 2 - loss of communication with FSL 4 in the forward direction (drone 5.2), 3 - landing in the forward direction (drone 5.3), 4 - implementation monitoring the state of the power transmission line 1 in the opposite direction (drone 5.4), 5 - loss of communication with FSL 4 in the opposite direction (drone 5.5) and 6 - landing in the opposite direction (drone 5.6); supports 6 and 7 of VTL 1, forming a span with a transposition of wires, located within ZURAP 8.

Предлагаемый способ функционирует следующим образом: По всей длине ВЛЭП 1 предварительно организуется необходимое количество ЗУРАП 6, в центральной части которых между двух опор 6 и 7 формируют пролет с транспозицией проводов, характеризующиеся различными параметрами напряженности ЭМП 2 и ЭМП 3.The proposed method functions as follows: Along the entire length of the overhead transmission line 1, the required number of ZURAP 6 is preliminarily organized, in the central part of which a span is formed between two supports 6 and 7 with a transposition of wires, characterized by different intensity parameters of EMF 2 and EMF 3.

Дрон 5.1 (5.4) осуществляющий мониторинг состояния ВЛЭП 1 с установленной с НПУ 4 скоростью, при потере связи с НПУ 4, условно принимает статус дрона 5.2 (5.5) и продолжает свое движение вдоль ВЛЭП 1 с той же скоростью, уже под управлением автопилота, чувствительные органы которого контролируют параметры ЭМП 2 (ЭМП 3) ВЛЭП 1. При подлете дрона 5.2 (5.5) к любому из оказавшихся на его пути пролетов ВЛЭП 1, на котором происходит изменение параметров ЭМП 2 (ЭМП 3), его автопилот отрабатывает заранее установленную команду на приземление в ЗУРАП 8. После приземления в ЗУРАП 8, дрон 5.2 (5.5), потерявший связь с НПУ 4 условно принимает статус приземлившегося дрона 5.3 (5.6). При этом с НПУ 4 контролируют продолжительность полета дрона 5.2 (5.5) с установленной скоростью до потери связи и вычисляют пройденное им расстояние вдоль трассы ВЛЭП 1 в штатном режиме, что позволяет идентифицировать первоочередной на пути его дальнейшего следования ЗУРАП 8, а также установить время аварийного приземления дрона 5.3 (5.6). Далее направляют в ЗУРАП 8 персонал НПУ 4 для оперативного возвращения в строй дрона 5.3 (5.6).Drone 5.1 (5.4) monitoring the state of VTL 1 at the speed set with NPU 4, in case of loss of communication with NPU 4, conditionally assumes the status of drone 5.2 (5.5) and continues its movement along VTL 1 at the same speed, already under the control of the autopilot, sensitive the bodies of which control the parameters of EMF 2 (EMF 3) of VTL 1. When drone 5.2 (5.5) approaches any of the flights of VTL 1 that are in its path, on which the parameters of EMF 2 (EMF 3) change, its autopilot works out a pre-set command to landing at ZURAP 8. After landing at ZURAP 8, the drone 5.2 (5.5), which has lost contact with FSL 4, conditionally assumes the status of a landed drone 5.3 (5.6). At the same time, the NPU 4 controls the flight duration of the drone 5.2 (5.5) at a set speed until the loss of communication and calculates the distance traveled by it along the route of the high-voltage power line 1 in the normal mode, which makes it possible to identify the priority ZURAP 8 on the path of its further movement, as well as to set the emergency landing time drone 5.3 (5.6). Further, the personnel of the NPU 4 are sent to ZURAP 8 for the prompt return to operation of the drone 5.3 (5.6).

Claims

A method for completing a drone flight in an established emergency landing area when monitoring the state of an overhead power line in case of loss of communication with the ground control point, which consists in activating the drone autopilot, which responds to the electromagnetic field generated by the overhead power line, and guides the drone along its route to a predetermined emergency landing area, characterized in that between two towers of overhead power lines that define the boundaries of a predetermined drone emergency landing area, wire transposition is used to change the parameters of the electromagnetic field of overhead power lines, a command is first given to the drone autopilot to activate the emergency landing mode, after how its sensitive elements will record the change in the parameters of the electromagnetic field generated by the overhead power line, control the speed, direction and duration of the drone’s flight before losing connection ground control station, calculate the distance traveled by the drone in normal mode, and identify a predetermined emergency landing area and time of emergency landing as a priority on its further route.