[发明专利]用于辅助无人机进行绝缘子清洗的水流预测方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于辅助无人机进行绝缘子清洗的水流预测方法及系统，属于无人机清洗技术领域，包括：利用无人机上搭载的云台获取无人机前方的视觉信息；利用视觉信息预测水流曲线轨迹。通过根据云台获得的视觉信息中的喷杆角度来进行水流曲线轨迹的预测并进行实时显示，能够很好的辅助飞手将无人机悬停在合适的位置并进行进一步的绝缘子清洗作业，比起人工清洗或直升机载人清洗具有操作灵活、安全性高、成本较低等优点。

技术领域

本发明涉及无人机清洗技术领域，特别涉及一种用于辅助无人机进行绝缘子清洗的水流预测方法及系统。

背景技术

电力工业是国民经济的基础产业，输电线路是电力系统中不可缺少的一部分。随着社会经济的发展和工业化进程的加快，人们对电力系统变电站安全运行的要求越来越高。输电设备频发的污秽闪络及大面积停电事故给电力企业造成了巨大的损失，也给国民经济带来重大危害。

绝缘子是增加爬电距离的特殊绝缘控件，在输电线路中常常用来固定带电导体，确保导体与大地之间有足够的距离和绝缘。作为供电系统最重要的元器件之一，绝缘子长期处于暴露的环境中，在工作过程中大气中的灰尘颗粒极易附着于绝缘子上，形成污秽层。当遇上雾、雨等特殊天气时，污秽中包含的电解质溶解在水中，使得绝缘子表面电导增加，引起局部放电现象，极易发生污秽闪络。绝缘子的污秽闪络是造成接触网供电系统产生跳闸故障的核心因素之一，故而保证绝缘子表面清洁干净是保证电力系统稳定运行的关键环节。

我国对电气化系统开展防污闪工作已经近40年，在对电力设施进行绝缘维护过程中最常用的方法有常规的以下三种：

(1)调节爬电距离，通过结构调整或其他的一些方式增加电力设备外绝缘爬电距离，使得设备具有更高的耐污能力。此方法的优点是能够很好地满足提高线路绝缘性的要求，但其缺点为成本相对偏高。

(2)在电力设备的表面涂抹硅油、硅脂或有机涂料RTV等耐污材料，以增加污秽的粘附难度，减少设备污染。该方法的优点是防污涂层能使绝缘子表面不会形成水膜，有效地避免了污闪的发生，但其缺点是涂层难清理。

(3)通过清扫的方式去除污秽，包括停电清扫和带电清扫。其中带电清扫主要有带电水冲洗、带电气吹清扫、带电机械干清扫，以及近些年发展起来的带电化学清洗等。其中，通过人工擦拭的方法来清洗绝缘予外表面，操作简单易行，但需停电作业，工作量巨大且危险系数高。本发明使用的无人机搭载水箱进行带电水冲洗具有处理突发能力强、不要求停电作业、对生产运行影响小、成本较低等多方面的优势。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，以实现辅助无人机进行绝缘子清洗。

为实现以上目的，一方面，采用一种用于辅助无人机进行绝缘子清洗的水流预测方法，包括如下步骤：

利用无人机上搭载的云台获取无人机前方的视觉信息；

利用视觉信息预测水流曲线轨迹。

进一步地，所述无人机上搭载有相机和水箱，所述视觉信息包括所述无人机的俯仰角与偏航角、所述云台的俯仰角与偏航角、所述水箱的喷杆的长度以及喷杆相对于相机坐标系的位置和夹角、喷杆上的喷嘴相对于相机坐标系的夹角与水箱喷水的水流的初速度、相机的标定参数以及相机平面的尺寸以及显示屏的屏幕尺寸。

进一步地，所述利用视觉信息预测水流曲线轨迹，包括：

根据所述喷杆的长度以及喷杆相对于相机坐标系的位置和夹角、喷杆上的喷嘴相对于相机坐标系的夹角及水箱喷水的水流的初速度，计算水流曲线相对于惯性坐标系的方程式；

基于水流曲线相对于惯性坐标系的方程式，根据所述无人机的俯仰角与偏航角、所述云台的俯仰角与偏航角计算水流曲线在相机坐标系下的曲线方程式；

根据所述相机的标定参数和水流曲线在相机坐标系下的曲线方程式，计算水流曲线投影到相机平面上的曲线方程；