无人机技术概述ppt课件.pptx

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1、无人机技术应用概述,陕西大成电力科技工程有限责任公司,电力领域高压杆塔巡检石油领域油气管线巡查反恐维稳应用,电力领域高压杆塔巡检,无人直升机的应用案例-（1）电力领域高压杆塔巡检,电力领域高压杆塔巡检,杆塔精确巡查方案：,1）利用可见光技术巡检项目利用可见光摄像机、可见光相机检查杆塔基础、导地线金具、绝缘子等部件的运行状态，杆塔区域的树木生长影响；可替代线路每年1次的登塔检查项目、放电间隙检查等项目。,杆塔挂点处缺销子,杆塔侧导线间隔棒断开,电力领域高压杆塔巡检,精确巡检主要检查项目,2）利用红外成像技术巡检项目利用红外成像仪对线路上的导线接续管、耐张管、跳线线夹、导地线线夹、金具、绝缘子等进

2、行拍摄分析，可以替代线路地面周期性红外测试项目,合成绝缘子芯棒发热,绝缘子钢帽发热图,电力领域高压杆塔巡检,3）利用紫外成像技术巡检项目检测运行中电力设备外绝缘子闪络痕迹高压输电线路断股及绳径过小而引起的电晕放电,电力领域高压杆塔巡检,高压线路故障紫外图像,电力领域高压杆塔巡检,电力设备无人机运载/无人机电力架线,山林沟壑地形如采用传统人工展放导引绳等架线工艺存在很大困难：跨越施工难度大，安全风险高，展放时间长等困难。以无人机作为导引绳的牵引动力，使用特制尼龙绳作为导引绳，通过为无人直升机配备的专用遥控器控制无人机的运行来进行放线操作。在导引绳投放之后，将引导绳与钢制牵引绳连接，使用牵引机牵引

3、，再连接电缆，即可快速完成架设任务。,导引绳,无人机电力架线机构,国家电网进行架线工程施工过程中，经常会遇到山地、灌木丛、原始森林等情况，无法绕行、无法跨越，大大影响施工的进度。而使用无人直升机架线系统，可轻松的飞越树木，向地面空投导引绳。同样在施工中也会遇到沼泽，农田，高速公路等，人拉马拽都难以实现架线施工的时候，架线直升机同样大显身手，轻松完成跨越任务。,电力设备无人机运载/无人机电力架线,1.山地、农田、沼泽跨越架线,传统的水面架线作业中，只能由拖船将牵引绳拖过水面，必须首先对施工水面进行封航，而封航会给国家和施工方造成很大经济损失。采用无人机架线系统，操作人员站在船上操作架线无人直升机

4、，遥控无人机从水面上空拖拽导引绳飞过，完全可避免架线过程中的封航。,电力设备无人机运载/无人机电力架线,2.湖面、河道牵引“不封航”架线,在高压线路新建、改造过程中，经常需要在一条带电高压线路的上方横跨一条新的线路，为了保证施工人员的安全，无论多重要的线路，传统施工只能对原线路进行断电后才能施工。而采用无人机架线系统完全可以从带电线路上方直接跨过，从而避免高压线路断电情况。,电力设备无人机运载/无人机电力架线,3.高压带电跨越架线,电力系统发生紧急事件的情况下，山区条件下设备物资人力运输极其困难。,电力设备无人机运载/无人机电力架线,4.复杂情况下的资源空运,无人直升机的应用案例-（2）石油领

5、域油气管线巡查,石油领域油气管线巡查,石油领域油气管线巡查,目前，无人直升机智能巡检系统已经被能源部列入直升机/无人机智能巡检试点工程建设。,技公司科学研究院研制的无人机智能巡检系统在进行抽油机飞行巡检,无人机巡护是一种新型抽油机、输油管线的巡护模式，巡护过程中可以同时进行高清视频信号录制，管道沿线地貌图片拍摄，三桩、水工保护设施、场站以及阀室安全监测，管道沿线地表地质变化情况、杂散电流排流系统监测等管道本体、周边情况以及管道附属设施监测，能够有效提高巡检效率和质量。,石油设备管线无人机巡检,无人机巡检：,-采用大载荷长航时无人直升机跟随油气管线飞行，使用可见光、红外遥感设备，周期性检查大范围

6、的输油管路设备异常、环境异常和盗取异常；-采用无人机直升机进行抽油机群周期性空中自动巡查，精确拍摄检查抽油机工作状态；-采用无人机和抽油机建立动态通信网络，定周期收集抽油机工况数据。-在石油管线路线勘查设计时，山区复杂环境采用无人机快速快速大范围空中勘查，为设计决策提供支持,长距离输油管线整体巡查,抽油机群精确巡查与远程数据采集,石油管线设计路线勘查,石油采输设备无人机巡检方案,石油设备管线无人机巡检,石油设备管线无人机巡检,100km,D,N 111 30 119 E 38 20 369,N 111 30 338E 38 20 198,石油设备管线无人机巡检,石油设备管线无人机巡检,一架V7

7、50长航时大型无人直升机；一套包括可见光、红外、紫外的的实时遥感系统；信息远程遥感遥控系统；机动地面控制站。,系统软硬件构成,石油设备管线无人机巡检,大型无人机：性能稳定-系统采用大型无人机，起飞重量超过750KG，飞控系统国内最先进，飞行性能稳定可靠，抗异常气象条件能力很强。复杂路径设定、自主导航：-巡线无人机具备超过100航迹点定义能力，可设定复杂的巡航路径，具备GPS自主导航与惯性制导相结合、油气管线自动追踪等飞行控制功能。贴线飞行：-无人机巡线可根据油气管线的走向、海拔高度、转角等自动化进行线路跟踪飞行，使无人机在高200米处紧贴着油气管线进行贴身巡查。,石油设备管线无人机巡检,系统优

8、势：,自动定位：-依据油气管线的GPS数据和特征识别技术，对于油气管线进行精确定位、目标识别、自动对焦，使安装的可见光、红外摄像设备自动对焦到油气管线等目标并快速曝光，生成高清晰的设施、场站、管道沿线地貌等可见光、红外夜视影像；管线异常自动识别和重点监控识别-对于油气管线周边出现的异常情况，包括设施异常、地形异常变化、盗油情况、可进行快速识别，重点监控拍摄。实时监控-地面站实时接收无人机测控信息、视频信息，可根据情况发出飞控指令，随时可对无人机实施安全可靠的人工操作控制。,石油设备管线无人机巡检,系统优势：,石油设备管线无人机巡检,石油设备管线无人机巡检,抽油机群精确巡查方案：,以当前起飞位置

9、为依据，通过已经建立的抽油机GPS地理位置信息，根据油井之间距离、往返距离等条件，快速规划本次精确巡查的多抽油机巡查路径；以目视可控为基本条件，可人工调整抽油机巡线路径。,在多抽油机间自主转移：在一个抽油机巡查完成之后，按照规划路径和自身位置，自主导航飞行至下一抽油机位置。自主起降：在完成巡查任务后，自主返回起飞点定点降落。,石油设备管线无人机巡检,自动规划油井群巡查路径,石油设备管线无人机巡检,无人机与RTU动态组网,无人机与RTU传递工况数据,传感器采集工况数据,传感器将数据传至RTU,无人机飞临抽油机上空,RTU暂存一定时间工况数据,石油设备管线无人机巡检,RTU可暂存72小时工况数据,

10、传感器固定周期采集数据,ZIGBEE通信模块远程唤醒动态组网工况数据上传,抽油机工作状态,ZIGBEE动态网络,油井工作状态传感器主要有温度传感器，压力传感器，电机电流、电压传感器、抽油机载荷、位移传感器、变压器一次侧电流传感器，它们将油井的工作状态变换成对应的电压或电流值送至井口控制器,石油设备管线无人机巡检,油井工况数据传递模式,1000米范围内无人机与抽油机通信模块动态组网,基于ZIGBEE技术的动态网络传输速率达512Kbps,抽油机视频巡查和工况数据无线传递并行实现,抽油机RTU增加ZIGBEE通信模块,ZIGBEE通信模块支持长时间野外环境作业,ZIGBEE通信模块可长时间处于休眠

11、状态,石油设备管线无人机巡检,多台抽油机数据采集与数据集中传递,近距离范围内的多台抽油机组成一个抽油机群,以中心位置的ZIBGBEE模块为协调器,协调器集中收集其他抽油机的工况数据,协调器与无人机组网并集中传递多台设备工况数据,石油设备管线无人机巡检,石油设备管线无人机巡检,V750无人直升机,净载荷能够达到80公斤，最大载荷能够达到100公斤,起飞重量大，可达到750公斤，可有效克服山脊上升气流对无人机高度稳定的影响。可以进行野外复杂地形条件的抢险救援或故障维修等复杂情况下的物资运输。,复杂地形条件下的设备运载,石油设备管线无人机巡检,无人直升机的应用案例-（1）反恐维稳应用,反恐维稳应用,

12、自2009年以来，新疆境内相继发生了“7.5”、“8.19”、“7.31”、“2.28”等暴力恐怖事件,这些暴力恐怖活动呈现出政治目的明确、蛊惑歪曲严重、内外勾结加剧、恐怖氛围浓厚、组织策划严密、犯罪行为残暴、犯罪手段先进、地域化趋势明显等诸多特点，严重威胁着国家安全、破坏社会和谐稳定，成为新疆完成“跨越发展”和“长治久安”两大历史任务的最大威胁和主要障碍。,反恐维稳应用,反恐及社会公共领域安全,影响社会稳定的不良因素增多，社会治安面临长期压力,抢险救灾与紧急搜救,自然灾害频发，人民生命财产安全受到严重威胁,缉私禁毒与边境犯罪预防,边境犯罪活动猖獗，走私、贩毒分子犯罪能力增强,险情预警、侦听和

13、监视,对多种性质的犯罪活动提前预判，加强监视,反恐维稳应用,快速、简便、灵活、高效、安全,避免人员伤亡，减少负面政治影响；使用无人直升机机费用低，飞行效率高；有效增加了治安与救援覆盖范围；增加了行动的灵活性；增强了对既定区域的态势感知能力；增加了对不法分子的威慑力，提高了群众信心；,反恐维稳应用,建议针对安保及反恐任务采用的无人机平台：旋翼类无人机（含直升机和多旋翼）空中定点/小范围视频监控空中心理威慑与宣传非致命武器投放固定翼类无人机边境巡逻检查恐怖分子窝点侦查/监视逃犯追捕协助定点清除（反恐战）,利用无人机系统 实现困难复杂任务 提升任务执行效率 保障任务人员安全 降低任务执行费用,反恐维

14、稳应用,集会/游行空中监控,大型赛事/展会空中监控,空中喊话、撒传单,发射烟雾弹、催泪弹等,反恐维稳应用,反恐维稳应用,远距离、高速度长航时、载荷适中,中距离、运输灵活专用载荷,DCF-8015,DCH-8030,DCH-8020,短距离、低高度、任意起降,快速长距离远程侦查远程侦查数据传递智能控制、自主飞行,获取第一信息后可灵活布置监控点便于快速运动至骚乱现场多手段现场控制,现场周围灵活监控相对远离不法分子，保证人员安全地面保障设备简便，可随时完成起飞任务,V750,大载荷、远距离、长航时,搭载多种任务载荷可对不法分子进行武力打击,反恐维稳应用,快速远程侦查-DCF-8015固定翼无人机平台

15、,当不法分子在逃窜时，可用无人机做实时空中追踪、监视，掌握其逃跑路线，及时制定最合理抓捕方案；,当不法分子控制一定区域时，利用无人机快速空中侦察，掌握不法分子动向，及时制定合理围剿方案；,当沙漠戈壁等无人区域内，有人发生意外时，无人机能快速进入无人区进行紧急搜索和救援。,对于境内关键路径（特别是荒 漠、山区地带）行进日间、夜间定航线巡查，及时发现非法潜入境的境外恐怖分子的行径,SW-8015快速侦察型固定翼无人机系统飞行时间长、飞行速度快，适 合于新疆地区地广人稀，地域面积大的特点。机体由加强型复合材料制成，具有良好的结构可靠性采用地面滑跑或弹射起飞，可实现全天候不间断空中侦察。飞行过程自主控

16、制，预编程序，任务航路点可由地面站实时控制。,反恐维稳应用,定点姿态保持持续监控 以选定的目标点为中心，无人机自主控制定点悬停、自主纠偏，陀螺稳定光电吊舱连续调整光电设备的角度、方位、仰俯，稳定监控目标点,高清监控图片拍摄 携载高清摄像装置，拍摄高清图片，通过高清图传系统实时传递到地面站，并通过地面站传递回指控中心。,犯罪分子面部识别 建立可以恐怖份子数据库，以所拍摄的高清图片为依据，进行后台基于人脸特征技术的恐怖分子识别，快速发现重要恐怖分子,反恐维稳应用,V750无人直升机,最大飞行速度：161km/h；巡航速度：145km/h；最大爬升率：6.0m/s；有地效悬停高度：1070m；载荷重

17、量：80kg；航程：400km；航时：4h；抗风：8.0m/s（最大正侧风）;飞行高度：3000m。,翼展：7.24m/1.30m（尾桨）机身长度：8.53m(旋翼/尾桨旋转)动力装置：莱康明IVO-360-AIA,反恐维稳应用,飞行控制与管理系统功能,反恐维稳应用,全自动控制按航线飞行通过内回路的姿态稳定控制和外回路精确制导逻辑，保证无人直升机可精确稳定跟踪各类控制指令，实现使用过程中无人干预情况下的全自动起飞/着陆，以及应飞航迹的精确跟踪（亚米级），并可在完成飞行任务后自动返航地面遥测遥控通过地面站的显示界面，可在起飞前加载飞行任务，在飞行中发送飞行指令并实时监测各种飞参数据，具有友好的人

18、机界面采用军用级标准，实现图像实时传输，传输距离可以达到100公里以上。人工遥控操纵/自动控制飞行两种模式人工遥控操纵/自动控制飞行两种模式可随时切换在人工操控完成后，可在线重新规划航路点自动控制飞行,反恐维稳应用,反恐维稳应用,以旋翼类无人机执行任务为例,接受并启动任务,无人机系统部署准备,起飞并飞抵任务现场,现场视频实时回传,地面监控分析,现场是否正常,启动任务设备（喊话、投放等）,任务执行效果监控反馈,是,是,否,否,持续监控至任务结束,是否启动任务设备,返航并着陆,反恐维稳应用,四轴稳定陀螺光电吊舱，可以支持多种任务载荷的快速安装，提供足够的稳定度以完成对指定区域的拍摄及对特定目标的搜

19、索与跟踪。,反恐维稳应用,典型任务载荷-航测任务系统：,可在大、中型无人机选择搭载中国测绘科学研究院的SWDC数字航空摄影仪，可以完成复杂地形成像、高精度空中拍摄、基础数据测绘等任务。,可以更换不同焦距的镜头 可宽像对飞行，保证大比例尺测图精度 幅面大：1.6亿像元(6.8)/2.4亿像元(6)基高比大，可达0.87（35MM焦距时）可以随时进行像机检校,SWDC-4 相机,典型任务载荷-航测任务系统：,反恐维稳应用,由发射模块、观瞄模块、姿态测量模块、控制模块、弹药组成。1、发射模块由6管或16管集束35mm榴弹发射管，以及高精度伺服控制电路组成。2、观瞄模块由激光测距和夜视仪组成，实现高精

20、度测瞄一体化。3、姿态测量模块X、Y双轴倾角测量仪及辅助设备，为系统提供大的倾斜角度，用以多维度大区域扫描和目标指向。4、控制模块实现对目标的自动捕捉和弹药自动发射，是系统的控制核心。5、弹药包括爆震弹、催泪弹和闪光弹等多种类型，每种类型可定制不同大小形态，目前较为成熟的是35mm和64mm。,典型任务载荷机载反恐武器系统,反恐维稳应用,Page 52,主要技术参数发射模块口径和管数：35mm6管、35mm16管射程：不小于400m(最大500米)；高低射界：-8度48度方向射界：15度90度瞄准方式：电控手动跟踪方式：自动跟踪（手动锁定）激光测距距离：最大500m激光测量精度：小于0.1m测

21、量分辨率：小于0.1m,系统使用与特点观察观瞄系统，十字标压住目标，实现初始定位，控制系统驱动下，驱动电机，自动瞄准目标，既可以2发连射，也可以多发连射，间隔100ms；随机发射为单发点射；火力强、控制区域大；多发连续射击时催泪弹骚扰浓度的幅员面积可达到近900平方米。操作简单、智能，发射过程中自动进行激光测距和自动操瞄发射。闪光弹：闪光强度500万坎德拉；,弹药种类及参数：爆震弹：距炸点5m爆炸，峰值声压级160170dB；催泪弹：单颗弹体骚扰浓度的幅员面积大于140平方米；闪光弹：闪光强度500万坎德拉,典型任务载荷机载反恐武器系统,反恐维稳应用,飞行高度：50米飞行速度：10米/秒分辨率

22、：1.5CM地面GSD：6.8mm光圈：f4.5快门：1/800,初步结论：SWDC单相机在大型无人机平台上成像质量良好，无人直升机的振动对成像无不良影响,实际像素显示,航测任务试验,无人机远距离精确拍照-恐怖分子识别,跨模态人像识别识别和匹配不同模态间的人像数据如素描-照片，红外-照片能够克服这种模态变化对于人脸识别的影响能够有效匹配不同模态的人脸照片,在国际最大的素描-照片数据库上(CUFSF)达到世界领先的识别率，95%。,素描-照片,红外-照片,人像识别的局部特征提取算法，在国际公认的人像检测数据上获得了最好的识别结果,恐怖分子识别-跨年龄阶段人脸识别,提出对年龄变化具有鲁棒性的算法和系统部分相关成果发表于国际期刊TIFS,Training set(age-separated images),Feature extraction&subspace learning,Build classifiers:Minimize within-subject variation&maximize between-subject variation,Approach:aging invariant subspace learning,跨年龄人脸识别在最大公开数据库MORPH上，取得世界领先准确率识别率，89%,无人机技术应用概述,陕西大成电力科技工程有限责任公司,Thank You！,