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输电线路山火无人机监测和灭火技术

主题:山火 下载地址:论文doc下载 原创作者:原创作者未知 评分:9.0分 更新时间: 2024-03-24

简介:本文是关于无人机和输电线路相关毕业论文怎么写与山火方面论文范文检索.

无人机和输电线路论文范文

山火论文

目录

  1. 2、1山火高发区段线路静态跳闸风险评估
  2. 2、2输电线路山火无人机识别算法
  3. 3、1初发山火无人机灭火方法
  4. 3、2无人机弹道发射灭火方法
  5. 3、3无人机投掷灭火弹灭火方法
  6. 3、4无人机小流量喷射灭火方法

摘 要:随着电网管理水平的不断提高,输电线路巡视方面的科学化管理也在不断探索,无人机在输电线路巡视方面的应用,使线路巡视实现了由线到点的转变,提高了输电线路巡视的工作效率和质量.

关键词:输电线路;无人机;山火识别

引言

应用无人机搭载三维激光,识别输电线路、杆塔及下方植被,进行山火风险评估.无人机搭载YCbCr颜色空间检测分析模块进行山火识别.提出了无人机弹道发射、投掷灭火球以及小流量防蒸发喷射等输电线路初发山火的灭火方法,可快速扑灭初发山火.

1无人机用于输电线路巡视的意义

无人机在输电线路巡视方面的应用可以替代传统的人工巡视,利用航拍和红外线摄像功能提高输电线路巡视效率.无人机能够实现在目标地反复巡查,实现从多角度拍摄观察的目的,对漏点的反馈信息更加准确可靠.此外无人机还能与卫星系统和计算机网络系统结合应用,实现视频发送的时效性.无人机能够搭载高端的检测仪器,进入到高危环境中对现场进行实际巡视,将测试数据通过存储功能和传送功能实现数据的反馈和备案.因此,采用无人机进行输电线路巡视是今后发展的方向,是实现科技和信息现代化在电力领域发展的必然趋势.传统的输电线路巡视存在较多的弊端:①工作人员长期对非故障线路进行检查,容易产生思想上的麻痹大意,无法实现巡视的预期效果,降低了巡视结果的真实性和可靠性;②人工巡视对人员综合素质要求较高,在人员配备上具有较大的难度,尤其对于处在高山、丘陵和高海拔等恶劣环境中的输电线路,不仅仅要求工作人员具有电力线路方面的技术,还要有适应环境和自我保护的能力.而这些方面的弊端,通过无人机的投入使用,可以有效的加以规避,使巡视结果更加客观,降低了环境因素对巡视方面的制约.

2无人机输电线路山火风险评估技术

2、1山火高发区段线路静态跳闸风险评估

据现有输电线路山火故障的统计,输电线路在山火条件下单相对树放电占比达到63.6%.可燃物是影响输电线路山火跳闸概率的首要条件,然而输电线路山火植被众多、测量手段有限,急需采用无人机开展输电线路通道可燃物的管理与预警.输电线路杆塔形式多样,且塔型的差异对输电线路参数建模影响大,输电线路杆塔塔型识别是输电通道可燃物管理的关键.通过无人机搭载三维激光识别输电线路杆塔、导线及输电走廊内的植被,进一步获得植被离导线的水平距离和垂直距离.结合输电线路区段历史山火分布情况、通道可燃物易燃等级、人为用火习俗等因素,划分区段的山火隐患等级.

2、2输电线路山火无人机识别算法

目前,可见光识别山火普遍采用RGB颜色空间对火焰颜色进行分析和提取.然而,该算法进行火焰颜色检测易受场景、光照条件和类似火焰颜色干扰物等影响,误报率和漏报率较高.笔者采用无人机灭火装置搭载具备边缘计算功能的YCbCr颜色空间检测分析模块,以分量Y表示亮度信息,以色差分量Cb(蓝色分量)和Cr(红色分量)表示色彩信息.YCbCr颜色空间和RGB颜色空间相互之间存在转换关系.

3无人机输电线路山火灭火技术

3、1初发山火无人机灭火方法

对初发山火进行扑救是应对输电线路山火最有效的技术措施.美国的研究认为,3h是灭火的最佳时机,美国的89%的林火在3h内扑灭或完全控制.因此,必须要提高灭火的时效性.无人机的机型、尺寸不同,其载重、飞行时间、飞行距离等关键参数均存在很大差异.结合输电线路山火无人机灭火的特点,主要灭火方式包括灭火弹发射、投掷灭火弹和小流量防蒸发喷射三类.

3、2无人机弹道发射灭火方法

当输电线路初发山火所处位置崎岖、水源匱乏时,利用多旋翼无人机搭载灭火剂弹道灭火是最佳选择.多旋翼无人机稳定性好,可在3m×3m的场地自由起降,不受地形的限制,从而可在最短的时间内赶到火场灭火.无人机弹道灭火根据进程分为瞄准、发射、飞行和灭火4个阶段.其中精确瞄准方法采用灭火弹轨道计算理论.灭火弹的炸开方式为温度敏感控制,当灭火弹探测到温度大于60℃时,可在0.3s内引燃爆炸装置,将灭火剂喷射到火场,实现高效灭火.其中,灭火弹发射的灭火剂可以为泡沫、干粉等灭火剂.

3、3无人机投掷灭火弹灭火方法

目前,投弹灭火普遍采用大型固定翼或直升机抛洒大量的小球形灭火弹灭火.对于初发山火,利用多旋翼无人机搭载中型灭火球投洒灭火是一种经济、高效的手段.在无人机机腹中心位置设计灭火球存储舱,舱内放置重量约1~5kg的1个或多个灭火球.当无人机飞行到火场上空时,调整无人机的俯仰角,将灭火球投洒到火场上空.笔者采用自动感应灭火的灭火球,当灭火球接触到火焰3~5s自动爆炸,内置的超细纳米干粉自动膨破灭火.

3、4无人机小流量喷射灭火方法

随着无人机技术的提升,电网输变电设备防灾减灾国家重点实验室已经研发出具有自主知识产权的80kg大载重无人直升机,通过了计算机与微电子发展研究院(中国软件评测中心)的评测,装置灭火系统参数见表2所示.同时,采用移动灭火装置(载水量2t)中继运输灭火水剂,可解决现场取水困难的问题.但是,开展无人机扑救输电线路山火还需要解决防蒸发和精准灭火的难题.现有灭火水剂黏度小于10cP,分子之间作用力弱.灭火水剂在高空下落过程中,受空气阻力作用形成速度梯度,水体受力不均易扩散,体积增大100倍以上,与高温烟羽流接触面积大,灭火水剂的蒸发量达到70%~80%.目前,国内普遍采用的山火灭火剂主要基于“隔绝氧气—降温—防复燃”原理,但无防蒸发的功能,在高空灭火时效率低.针对输电线路山火灭火防蒸发的需要,开发了温度敏感型增稠剂,增稠剂成分含有大量的氢键,水剂中极性基团与极性水分子以氢键相互作用形成内层水膜,内层水与外层水作用发生缔合,从而束缚大量的水,形成中黏度(黏度为100~800cP)的防蒸发体系结构,阻止水体扩散,减小灭火水剂体积,且可以减少灭火水剂的漂移.在临近火场区域,水剂温度上升,分子运动的速率逐渐加快,随吸收能量的增加,防蒸发体系结构拆散,黏度降低;在高温条件下增稠剂成分解聚,使分子量降低导致水剂黏度下降.灭火水剂迅速扩散,降低火场温度,实现防蒸发灭火.在精准灭火方面,灭火水剂易受风场影响,精准度低,喷射角度需要调整.提出水平和垂直方向二维解耦的旋转喷头结构设计方法,包含水平和垂直两级动作机构,垂直作动架作俯仰运动,水平作动架由转轴带动水进行方位运动,实现两个方向的自由同步调节,灭火水剂喷出后,水体射流受到扰动,而使水体分裂成液滴、甚至雾化,导致抗风能力下降,需要减小灭火水剂喷出时的紊乱程度.采用“减缩增压段、喉道和螺旋喷口”三段式高压喷头,在喷头增压段增加压力、提升速度;在渐缩喉道以最大速度喷出,在喷口保持流体附面层的稳定,延缓水柱发散,提高射程.

结语

随着科技的发展,无人机在输电线路巡视方面得到应用的同时,也给现代化科技在电力方面发展创造了更多可发挥的空间.随着今后自动识别技术和智能技术的提高,结合无人机在巡线方面的优势,可以实现无人机发现故障和自主调度的能力,从而真正实现输电线路巡视现代化和智能化.

参考文献

[1]白夜.森林消防合成灭火技术及紧急避险措施研究[D].北京:北京林业大学,2008.

[2]董明.浅析无人机在输电线路巡视中的应用[J].中国战略新兴产业,2017(40):151.

[3]文立钢,史广宾.浅谈无人机在输电线路巡视方面的应用[J].电子世界,2016(9):170.

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山火引用文献:

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