[发明专利]基于人工势场与粒子优化的室内变电站无人机多机协同巡检方法

说明书

本发明涉及基于人工势场与粒子优化的室内变电站无人机多机协同巡检方法，包括步骤：在室内变电站布设UWB定位系统；在每台无人机上搭载不同的巡检设备及UWB标签；根据无人机所搭载的传感器为无人机分配巡检任务，对每台无人机，根据其对应的巡检任务以及室内变电站中的静态障碍物，进行路径预规划；在无人机巡检的过程中，采用人工势场法对无人机群进行实时避障控制。本发明能够实现电力无人机多机协同对室内变电站进行安全、稳定和高效的巡检。

技术领域

本发明涉及变电站巡检技术领域，特别是基于人工势场与粒子优化的室内变电站无人机多机协同巡检方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的迅速发展，对电能质量的要求不断提高，电网的规模不断扩大，随之室内变电站的数量急剧增加。为了最大限度地保障室内变电站的日常运行，及时排查电力设备存在的安全隐患和缺陷，应全力实行变电站设备的巡检维护。变电站传统的单一巡检方式为人工巡检，存在劳动强度大、工作效率低、巡检不到位、手段单一、雨雪恶劣环境或者偏远山区等巡视困难的问题，并且简单依靠巡检人员的感官和经验，很难做到客观、全面、准确的评判，给设备的安全运行埋下了巨大的隐患。

随着科技的不断发展，使用机器人对变电站进行巡检已经屡见不鲜。机器人可以有效减轻变电站巡检人员的工作强度，提高巡检效率，保证较高的巡检质量，保障电力设备安全可靠运行。然而机器人巡检对变电站的地形要求很高，需在变电站铺设专用通道，并且对于位于高处和被遮挡的电力设备无法近距离巡检，导致对电力设备的安全状态出现评估的失误。

相比之下，对于传统电力工人的巡检，无人机具有降低巡检难度、提高巡检效率、降低人力成本等优点；对于变电站中的机器人巡检，多旋翼无人机具有原地起降和高空悬停的特性，能够近距离观察设备，有效解决了电力设备被遮挡的问题，弥补了机器人对巡检地形要求高的缺陷。尽管电力无人机能够很大程度上弥补了传统电力巡检的不足，但由于单架无人机存在续航时间、携带传感器数量和种类等限制，难以以单架无人机完成变电站巡检中的所有任务。因此，在面对复杂繁琐的室内变电站巡检任务时，考虑一种采用多无人机对室内变电站进行协同巡检是非常必要的。

考虑到电力无人机多机协同对室内变电站进行巡检需要依赖高精度的定位信息，现阶段提供高精度的定位信息主要包括差分GPS定位、视觉定位以及激光定位等。差分GPS定位技术在室外的定位精度很高，但在室内变电站巡检环境中，由于建筑物的隔档，接收机接收到的信号过差，定位不准确。视觉、激光定位对无人机的性能要求过高，而且成本也高，无法得到广泛的应用。超宽带(UWB)技术具有成本低，精度高，功耗小，适用于室内定位等优点而受到广泛应用。然而，面对室内变电站环境复杂，容易对UWB定位系统产生干扰，所以应用到室内变电站的UWB定位系统需要加入容错定位技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出基于人工势场与粒子优化的室内变电站无人机多机协同巡检方法，能够实现电力无人机多机协同对室内变电站进行安全、稳定和高效的巡检。

本发明采用以下方案实现：基于人工势场与粒子优化的室内变电站无人机多机协同巡检方法，具体包括以下步骤：

在室内变电站布设UWB定位系统；

在每台无人机上搭载不同的巡检设备及UWB标签；

根据无人机所搭载的传感器为无人机分配巡检任务，对每台无人机，根据其对应的巡检任务以及室内变电站中的静态障碍物，进行路径预规划；

在无人机巡检的过程中，采用人工势场法对无人机群进行实时避障控制。

进一步地，所述UWB定位系统中融入容错定位算法。

进一步地，所述对每台无人机，根据其对应的巡检任务以及室内变电站中的静态障碍物，进行路径预规划具体为：