کاربرد پهپاد در انتقال برق

میزان مصرف انرژی به ویژه مصرف برق یکی از مقیاس های رشد و توسعه هر کشوری است خطوط توزیع برق همچون زنجیری نیروگاه های برق را از طریق مراکز و پستهای انتقال برق و تامین حداقل افزونگی ممکن برای ساختار شبکه و نقاط مصرف وصل می کند.

با توجه به مسافت زیادی که بین مراکز اصلی و مصرف کنندگان می تواند وجود داشته باشد امتداد خطوط توزیع با در نظر گرفتن مقادیر مختلفی از ایستگاه‌های فرعی صورت می‌گیرد تا سال ۱۳۹۴ طول شبکه توزیع برق در گیلان به ۱۱ هزار کیلومتر رسیده است که این مقدار چیزی حدود ۲۸۰۰ کیلومتر را خطوط فوق توزیع و ۸ هزار کیلومتر دیگر را خطوط فشار متوسط تشکیل می‌دهد خطوط فشار قوی انتقال برق به عنوان یک مرحله میانی بین تولید توزیع و فروش برق نقش مهمی در عملکرد کلی شبکه برقی دارد و هرگونه خرابی در این مرحله هزینه های ضمنی فراوانی را به سه مرحله اصلی تولید انتقال و توزیع متحمل می کند روش های تعمیر و نگهداری که سازمان‌های مسئول در حال به کارگیری هستند تا عملکرد مرحله انتقال برق را کنترل و نظارت نمایند شامل چهار روش است که عبارت هستند از :

• قدم زنی نیروی انسانی
• وسایل نقلیه هوایی با سرنشین
• ربات های صعود کننده
• وسایل نقلیه بدون سرنشین

1)روش بازدید میدانی نیروی انسانی:

در این روش تیمی دو نفره فاصله بین یک دکل برق تا دکل بعدی را قدم می زنند و عمل بازرسی را انجام می‌دهند بازرسی بصری با کمک دوربین های دوچشمی و گهگاه با دوربین‌های تشخیص هاله و مادون قرمز انجام می شود.

چنین روشی فقط برای آن دسته از خطوط انتقال برق می تواند دقیق باشد که دارای دید خوبی از سطح زمین باشند این روش که همراه با عبور از میان جاده ها می باشد روش آسانی در سطح کشوری محسوب نمی‌شود چرا که کند ، یکنواخت، خسته کننده و ذهنی است و در مواردی هم ممکن است نقص های بزرگ نادیده گرفته شوند.

2) روش وسایل نقلیه با سرنشین:

در این روش از وسایل نقلیه هوایی با بال ثابت یا چرخان و یک تیم سه نفره متشکل از خلبان، بازرس و ثبت کننده استفاده می شود اثر بخشی این روش در تعیین و تشخیص خسارات و خرابی ها معمولاً پایین است.

اما در هنگام بازرسی های سریع و دسترس پذیری در مکانهای صعب العبور و خطرناک سرعت از مزایای غیر قابل انکار آن محسوب می‌شود که این روش روش خطرناکی برای نیروی انسانی محسوب می شود.

3) روش ربات های صعود کننده

یک روش دیگر در بازرسی خطوط انتقال برق به کارگیری از یک ربات صعود کننده است.

این ربات متحرک می‌تواند در طول سیم های حامل جریان برق حرکت و موانع مختلف را کنترل نماید مزیت اصلی این روش میزان بالای دقت بررسی به دلیل نزدیکی به خطوط انتقال برق است.

اما از سوی دیگر توسعه و تولید یک ربات برای کنترل و برطرف سازی موانع و خرابی ها به دلیل پیچیدگی های آن یک مشکل اساسی محسوب می شود علاوه بر این به سبب به میدان مغناطیسی ایجاد شده در خطوط انتقال برق تمامی سخت افزارهای الکترونیکی و حسگرهای ربات باید محافظت شوند.

4) روش وسایل نقلیه بدون سرنشین

سیستم های خودکار هوایی بیانگر یک روش جایگزین برای سیستم های دارای خلبان است هم به منظور کاهش ریسک برای نیروی انسانی و هم کاهش هزینه‌ها که طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های مرتبط به نظارت خطوط انتقال و انواع دیگر زیرساخت های استراتژیک را در بر می گیرد به کارگیری سیستم های خودکار هوایی برای ثبت و پیمایش مشاهدات نشان از علاقه چشمگیر سازمان‌ها و شرکت‌ها در استفاده از این روش است بازرسی در این روش شباهت بسیاری با بازرسی توسط هلیکوپتر های خودکار دارد.

مشکلاتی از قبیل ثبات و تعادل دوربین ردیابی دکل های برق و تشخیص خودکار خرابی در هر دو روش مشترک است البته در مطالعات و ارزیابی های انجام شده حاکی از آن است که به کارگیری از یک وسیله نقلیه بدون سرنشین نسبت به روش بازدید میدانی نیروی انسانی از سرعت بالاتری برخوردار بوده و دقیق‌تر از هلیکوپترهای پرهزینه عمل خواهند کرد.

سیستم های بیان شده از عملکرد خوبی برخوردار هستند اما با این حال طراحی و ساخت یک ربات پرنده بدون سرنشین برای انجام بازرسی خطوط انتقال برق چالشی سودمند به حساب می آید.

هدف اصلی ما بررسی و تشریح طراحی و ساخت یک سیستم هوایی بدون سرنشین با استفاده از ماشین های هوایی بدون سرنشین به منظور نظارت و بازرسی خطوط انتقال و توزیع برق است این نوع پرنده باید توانایی حمل بار مفید برای یک بازرسی کیفی و همچنین امکان توسعه جهت انجام یک  بازرسی کمی را داشته باشد. همچنین الگوریتم های پردازش تصویر طراحی و توسعه داده شده برای این سامانه باید توانایی شناسایی و تحلیل خطوط برق را داشته باشند.

این امر برای عملیات نظارت و بازرسی امری مهم و ضروری محسوب می شود.فرآیند تحلیل و پردازش تصاویر به منظور گزارش هر گونه اختلال و صدور فرامین ناوبری باید به صورت بلادرنگ و از طریق ایستگاه کنترل زمینی صادر گردد.

میزان بار مفید برای یک پهپاد شامل یک دوربین مادون قرمز حرارتی و یک دوربین رنگی است ترکیب عکسهای این دو دوربین به تشخیص نقاط داغ و دیگر خرابی ها کمک خواهد کرد.

از سوی دیگر به کمک تحلیل داده های پروازی مانند مسیر طی شده به وسیله پهپاد و همچنین مختصات جغرافیایی خطوط برق شناسایی شده می توان موقعیت جغرافیایی این خطوط ذخیره کرد این خروجی به منظور شناسایی موقعیت دارایی‌های یک سازمان به  وسیله جی آی اس بسیار مفید و کاربردی خواهد بود.

• سیستم هوایی بدون سرنشین

این سیستم شامل بخش های زیر می باشد:

• سیستم GCS که محل استقرار اپراتورهای سیستم است و به عنوان رابط کاربری بین اپراتورها و باقیمانده سیستم هوایی عمل می کند.
• پهپاد که وظیفه پرواز و بازرسی از خطوط هوایی را بر عهده دارد.
• سیستم ارتباطی بین پهپاد و GCS که ورودی های کنترلی را به پهپاد منتقل و اطلاعات مربوط به پرواز و سایر داده‌های به دست آمده از سنسور های پهپاد را دریافت میکند.

سیستم به صورت یک سیستم هوایی بدون سرنشین کامل جهت بازرسی و نظارت خطوط انتقال برق طراحی می شود.

خطوط هوایی شامل تو سیستم زیادی است:

1) کنترل پرواز

2) بار مفید برای انجام بازرسی خطوط انتقال برق.

سیستم کنترل پرواز و وظیفه مدیریت ترکیب سیگنال و تعدیل دستورالعمل های کنترل پرواز به یک پرواز ایمن و متداوم را برعهده دارد علاوه بر این سیستم دارای یک سامانه ارتباطی با فرکانس رادیویی می باشد

بار مفید هم متشکل از یک فرستنده های تصویری شامل دو دوربین مادون قرمز حرارتی و رنگی و سایر آسانسورهای مورد نیاز است.

پهپادها در رده پرنده هایی با بال چرخان دسته‌بندی می‌شود که صعود و فرود آن عمودی شکل است این وسیله شامل یک ریزپردازنده، یک واحد سنجش خودکار ، یک سیستم موقعیت یاب جهانی، یک ارتفاع سنج و یک سیستم ارتباطی است.

کنترل کننده پرواز پهپاد باید توانایی پرواز در سه حالت : پرواز دستی سیستم ، موقعیت یاب جهانی مکان ثابت و رهیابی با سیستم موقعیت یاب جهانی را بر اساس نوع بازرسی داشته باشد

این سه حالت  به صورت زیر قابل تعریف هستند:

• پرواز دستی:

پهپاد به به وسیله یک کاربر هدایت می شود این حالت از پرواز زمانی استفاده میشود که کاربر دید مستقیمی نسبت به محیط پروازی داشته باشد.

• سیستم موقعیت یاب جهانی مکان ثابت:

در این حالت کاربر هنگامی که در حال پرواز بشیوه دستی است تلاش می‌کند تا موقعیت و وضعیت فعلی را حفظ کند.

• رهیابی با سیستم موقعیت یاب جهانی:

در اینحالت پهپاد از طریق مختصات پروازی تعریف شده در GCSبه صورت خودکار پرواز می کند.

ایستگاه کنترل زمینی:

نظارت و کنترل پهپاد در طول پرواز اصلی ترین چالش پیش رو در تولید چنین سامانه‌ای است. GCS در واقع یک رابط

گرافیکی کاربری است که به اپراتور اجازه می‌دهد تا با کنترل تغییر پارامترهای پروازی عملیات نظارت و بازرسی خود برق را انجام دهد

نرم افزار GCS وظیفه دریافت کنترل های ورودی از کاربر و ارسال داده‌ها به پهپاد را دارد این نرم افزار باید وضعیت برخط پهپاد و اطلاعات دریافتی از سنسورهای آن را به کاربر نمایش دهد

به عبارت دیگر GCS و وظیفه مدیریت برنامه ها و وظایف پرواز کنترل دستی پهپاد و نمایش وضعیت دستگاه‌های آن را دارد.

کامپیوتر ایستگاه زمینی پیام ها را از مودم رادیویی تعبیه شده در وسیله هوایی که مجهز به سیستم موقعیت یاب جهانی، ارتفاع سنج و اطلاعات پرواز است دریافت می کند به علاوهGCS دارای یک رابط کاربر پسند برای تنظیم ماموریت در یک مسیر پروازی است.

سیستم بصری:

سیستم بصری متشکل از یک دوربین مادون قرمز حرارتی و یک دوربین رنگی است این سیستم تصاویر را از طریق یک فرستنده ویدیویی به GCS ارسال میکند.

اولین قدم جهت بازرسی خطوط برق شناسایی خطوط از تصاویر پس زمینه است.تبدیل هاف ابزاری سودمند جهت شناسایی خطوط مستقیم در تصاویر است از این رو به منظور شناسایی خودکار خطوط برق می توان از این تبدیل استفاده نمود. چالش دیگری که در سیستم بصری وجود دارد شناسایی نقاط داغ و آسیب پذیر است فرآیند شناسایی نقاط داغ پس از حذف پس زمینه تصاویر آغاز می‌شود این بازرسی به منظور بررسی دمای نسبی اتصالات صورت میگیرد افزایش مقاومت الکتریکی در نقاط اتصال با دمای آنها نسبت مستقیم دارد به همین دلیل تشخیص اختلاف دما در سه نقطه اتصال برای شناسایی خرابی کافی خواهد بود

سیستم ناوبری:

از آنجایی که ربات های پرنده بسیار سریع پرواز می کنند و از سوی دیگر عملیات بازرسی خطوط برق بر اساس این نوع از روبات ها امری وقت‌گیر محسوب می‌شود وجود الگوریتمی برای ردیابی خودکار خطوط بسیار ضروری است.

با استفاده از سیستم مختصات جغرافیایی و داده‌های به دست آمده از جی پی اس میتوان سرعت محاسبات تعیین فواصل و فضای سه بعدی میان تیرک های برق را افزایش داد

در صورت استفاده از الگوریتم برای ردیابی خودکار خطوط برق و همچنین هم از آنجایی که مسیر پروازی پهپاد موازی با خطوط خواهد بود زاویه سکوی دوربین پهپاد در اکثر مواقع با با تغییرات چشمگیری مواجه نخواهد بود. با توجه به این شرایط پهپاد می‌تواند با سرعت بالایی عملیات بازرسی خطوط را انجام دهد

اما در این شرایط سرعت پهپاد نباید به اندازه ای زیاد باشد که کیفیت تصاویر تهیه شده به وسیله دوربین های موجود کاهش یابد.

حالت پروازی پهپاد با توجه به ماموریت بازرسی می تواند در یکی از انواع زیر روی دهد:

• کنترل دستی پهپاد که در این حالت اپراتور پهپاد را کنترل میکند.
• کنترل و کمک جی پی اس که در این حالت ترکیبی از پرواز دستی و داده های GPS استفاده می شود.
• ناوبری بر اساس GPS که در این حالت پرواز بر اساس مسیر تعریف شده در GCS صورت می گیرد.

سیستم GIS :

سیستم اطلاعات جغرافیایی یا GIS سامانه ای  برای مدیریت و تحلیل و تجزیه اطلاعات مکانی بوده که قابلیت جمع آوری ذخیره تجزیه و تحلیل و نمایش اطلاعات جغرافیایی را دارد.

GIS در صنعت برق عبارت است از موقعیت اهداف بر حسب مختصات جغرافیایی یا طول و عرض که به صورت اطلاعاتی کاربردی در سامانه های نرم افزاری ذخیره و تجزیه و تحلیل می شوند

اصلی‌ترین مزیتی که استفاده از این سامانه در صنعت برق فراهم می کند فرصت یگانهای است برای دستیابی سریع به داده های فنی مکان محور موضوعات مورد نظر است.

کاربرد های GISدر شبکه توزیع برق و نقش آن در افزایش ایمنی و کاهش حوادث را شرح میدهد.

در  روش های سنتی جمع آوری داده های مورد نیاز سامانه GISاز طریق بازدیده های میدانی صورت میپذیرد.

این در حالی است که در صورت استفاده از پرنده های بدون سرنشین با کاهش زمان و هزینه عملیات، بازدهی بیشتری را بدست خواهیم آورد

در عملیات نظارت و بازرسی خودکار خطوط برق بوسیله  پرنده های بدون سرنشین،از طریق تحلیل مسیر پروازی پهپاد ، می توان به موقعیت مکانی تجهیزات مورد نظر دست یافت.

این امر با در نظر گرفتن ویژگی شناسایی خودکار خطوط برق بوسیله پهپاد  و پرواز مستقیم بر روی آن ،کارآیی و دقت این روش را آشکار می سازد.

کاربردهای پرنده های عمود پرواز در بازرسی صنایع مختلف

بازرسی صنایع به روش های متداول سنتی موجود مشکلات فراوانی را در بررسی و پایش نقاط مرتفع، دور از دسترس و خطرناک ایجاد می نماید. با پیشرفت تکنولوژی پهپاد های عمود پرواز و افزایش مداومت پروازی آن ها و همچنین برخورداری از قابلیت پرواز پایدار و ایستا در یک منطقه به خصوص، امکان انجام امور بازرسی تخصصی در نقاط مرتفع، دور از دسترس و خطرناک به وجود آمد که در مقایسه با روش های مرسوم در مدت زمان و هزینه پایین تر و با ایمنی بالاتر صورت می پذیرد. در حال حاضر در بسیاری از صنایع تخصصی و مادر ایران با توجه به ساختار سنتی و فاصله تکنولوژی های موجود با فناوری روز دنیا، نیازمند انجام بازرسیهای دوره ای منظم از تجهیزات و ادوات می باشند. ارائه خدمات بازرسی با استفاده از پهپادهای عمود پرواز می تواند کمک شایانی در بازرسی های دوره ای منظم از تجهیزات و ادواتی که دسترسی به آن ها آسان نمی باشد و یا در نقاط مرتفع و خطرناک قرار گرفته اند، بنماید. گستره زیاد انواع بازرسی های هوایی و مکان های مختلفی که نیاز به این خدمات دارند بسیار فراوان می باشد که میتوان آن ها را به صورت  زیر دسته بندی نمود:

1. بازرسی نقاط مرتفع و صعب العبور
2. بازرسی صنایع آب و برق
3. بازرسی خطوط انتقال و توزیع
4. بازرسی صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و پالایش
5. بازرسی صنایع نفت و گاز فراساحلی
6. بازرسی زمین و ساختمان ها در صنایع

هرکدام از دسته بندی های ذکر شده روش و بازرسی های خاص خود را دارند. وباید بازرسی با استاندارد های تعیین شده ی هر بخش انجام شود اما به طور کلی بازرسی برق در کلیه دسته بندی های بالا مزیت های فراوانی دارند که به شرح زیر می باشند:

1. صرفه جویی در هزینه
2. آگاه سازی قبل از خاموش شدن سیستم
3. عدم خاموشی سیستم ، با بازرسی آنلاین و بدون نیاز خاموش کردن سیستم
4. جمع اوری اطلاعات بازرسی با کیفیت خیلی بالا
5. برنامه ریزی در نگه داری تجهیزات و جلوگیری ازخطرهای احتمالی و خاموش شدن سیستم
6. جلوگیری از قطع درختان با وجود درختان نیز میتوان بصورت انلاین بازرسی را انجام داد
7. کاهش خطر های احتمالی بازرسی، با عدم نیاز وجود انسان در محل بازرسی
8. بهبود شرایط کار از لحاظ در بهداشت و ایمنی
9. به حداقل رساندن قرار گرفتن در نزدیکی مدارهای الکتریکی
10. کاهش نیاز به بازدید حضوری
11. زمان بازرسی سریعتر در مقایسه با روش های سنتی
12. هزینه راه اندازی کمتر در مقایسه با روش های سنتی

بازرسی نقاط مرتفع و صعب العبور

در صنایع مختلف نقاط مرتفع و صعب العبور زیادی وجود دارند که با پهپادهای عمود پرواز میتوانند از بیرون و در محیطی امن و دور از خطر فرآیند بازرسی و پایش را انجام داده و اطلاعات مورد نیاز را جهت انجام تحلیل های فنی در اختیار کارشناسان و مختصصان مربوطه قرار دهند.

در برخی از موارد نیز در صورت امکان، توانایی بازرسی فنی در نقاط صعب العبور و خطرناک وجود دارد.

پا گذاشتن این پرنده ها به این نقاط،کار را برای نیروی انسانی بسیار آسان نموده و امنیت جانی بیشتری را تامین می کند.

بازرسی صنایع آب و برق

اهمیت تامین و توزیع آب و برق با کیفیت مطلوب یکی از حیاتی ترین نیازهای جامعه است. به منظور دستیابی بازرسی و پایش مداوم انواع تجهیزات و ادوات به کار رفته مورد نیاز می باشد.

انواع تجهیزات هیدرومکانیکال و الکتریکال سدها،سازها و فوندانسیون ها،لوله و اتصالات،تجهیزات زیربنایی تولید برق،تجهیزات شبکه های انتقال و توزیع آب و نیرو و … از این قبیل بوده که امکان بازرسی اینگونه تجهیزات با استفاده از پهپاد های عمود پرواز موجب تسریع امور و کاهش هزینه های نگهداری می گردد.

مزایای اصلی:

بهبود شرایط کار از لحاظ در بهداشت و ایمنی

کاهش یا حذف کار کردن در ارتفاع

به حداقل رساندن قرار گرفتن در نزدیکی مدارهای الکتریکی

کاهش نیاز به بازدید حضوری

زمان بازرسی سریعتر در مقایسه با روش های سنتی

هزینه راه اندازی کمتر در مقایسه با روش های سنتی

بازرسی آنلاین بدون نیاز به قطع سیستم و پروسس

اطمینان از تشخیص منابع با انجام فرآیند پیش بازرسی

بازرسی های تخصصی و ارائه گزارشات تفضیلی به نهادها و سازمان های ذی صلاح

طبقه بندی تمامی بازرسی ها و شواهد جهت بررسی و تحلیل و آنالیز متخصصان

بازرسی خطوط انتقال و توزیع

این شاخه خود نیز جزئی از بازرسی صنایع آب و برق قرار میگیرد.به طور معمول، بازرسی خطوط توزیع و انتقال برق بدلیل قرارگیری در ارتفاعات و محل های صعب العبور همانند کوهستان ها ، بیابان ها و مناطق خارج شهری، دارای ساز و کاری زمان بر و هزینه بردار می باشد. پهپاد های عمود پرواز به راحتی می توانند اینگونه مکان ها را با فواصل مختلف نسبت به سایر روش ها با هزینه کمتر و سریع تر، بازرسی نمایند.

• کلام آخر:

ما مفتخریم اعلام کنیم که فعالیت ‌های ما تنها محدود  به کلاس های علمی و آموزشی نمی باشد .

بلکه ما در فونیکس فرصتی را پدید آورده ایم که به کمک آن می توانید در وقت و هزینه خود صرفه جویی کنید و بازدهی را به طور چشمگیر افزایش دهید. زیرا در جامعه امروزی که نیاز ها  تغییر کرده اند.

راه حل های قدیمی جوابگوی مشکلات جدید ما نیستند و ما قادر خواهیم بود. با دانش و تخصص خود بهترین راه حل را برای شما به ارمغان آوریم با ارائه ی فعالیتهای صنعتی شرکت  فونیکس ساخت و تولید انواع پهپاد  و هواپیمای بدون سرنشین خدمات پس از فروش تعمیرات ، آموزش پرسنل و … در خدمت شماست.

همچنین  با طراحی دلخواه شما  در زمینه های  صنعتی و تفریحی  به صورت  اختصاصی

(طراحی انواع هواپیما ،بالن و …)شما را همراهی می نمائیم.