[0001] 本发明属于高空输电线路安装技术领域，具体涉及一种利用无人机展放导引绳系统辅助展放导引绳的方法，并提供了一种无人机展放导引绳系统。

[0002] 近年来，自动行驶技术越来越成熟，自动行驶应用变得越来越普遍，用于执行传统上被认为是耗时或危险的任务。随着编程技术的进步，对设备控制的需求也在增加，需要这些设备可以在复杂的环境或工作空间中安全无误地导航。

[0003] 在送变电领域中，通常使用无人机来展放较小规格的导引绳。在展放完毕后，必须进行多次高空垂直和水平挪移以及逐级替换。然而，这种方法既无法满足超特高压输电线路中每相导地线大规格初级导引绳快速展放和提高工作效率的迫切需求，也无法满足特大型输电线路大跨越线路跨越档架线施工中每相导线初级导引绳展放的技术需求。在大规格导引绳展放中，一方面需要能自动规划和执行，另一方面需要保证无人机运行的精确性、安全性和稳定性。因此，必须结合以往输电线路工程的实践经验，进行进一步的深化和拓展研究。基于以上内容，本发明提供一种利用无人机展放导引绳系统辅助展放导引绳的方法，以及无人机展放导引绳系统。

[0038] 下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

[0039] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

[0040] 除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

[0041] 在输电施工领域，技术研究人员一直致力于开发解决方案，以便通过更加机械化、智能化、低风险的方式完成输电线路的架设工作，从而在提升施工效率的同时节约成本。近年来，无人机作为一种民用航空器材，其获取途径广泛，且相较于载人直升机具有较低的采购和使用成本，已在架空线路施工及运维中得到广泛应用。无人机因其机动灵活、操作简便易学，且具备垂直起降能力，对起飞和降落场地要求较低。此外，无人机的日常维护极为简便，仅需少量人员即可完成，从而大大节省了设备的使用和维护成本。尤其是近年来出现的大型多旋翼无人机和大型无人直升机，因其具备飞行距离远、载荷大、机动灵活等特点，更加适用于超特高压输电线路和特大跨越输电线路等长距离架线段的初级导引绳展放。

[0042] 本发明实施例提供一种无人机展放导引绳系统，参照图1～2，主要包括以下组成部分：无人机100、放绳机200、控制中心300和辅助设备400，以用于在一个或多个塔架T上进行迪尼玛绳索R高空部署的辅助穿线滑车。以下是每个组成部分的详细描述：

[0043] 1、无人机100

[0044] 如图2所示，无人机100包括飞行控制系统101、图像处理系统102、传感器和摄像头组合103和导航系统104。在一个具体实施例中，无人机100还配置有装载支架和执行电机抓取、保持和释放的迪尼玛绳。另外，本系统中的无人机100还可以配置空中巡检，用于准备阶段执行的导引绳延展的地点和地形勘探任务。无人机100可以使用上述的传感器和摄像头组合103来检测地形特征、塔架T外形特征或其他物体。

[0045] 本实施例中，无人机100可以通过监测机械运动的传感器的组合来实现自动停靠能力，因此使用各种传感器，如高度计、激光雷达、雷达、陀螺仪等来检测物体并监视无人机100外部的环境。此外，无人机100采用高强度碳纤维结构，具备轻量化和高强度的特点，在本公开的一个实施例中，无人机100包括：高强度碳纤维机体结构及可折叠机臂，确保保证了复杂高危环境中物流无人机100高适应性、高安全性的控制，同时便于运输和现场组装。
无人机100配置飞行控制系统，包括RTK实时差分定位网络模块，以实现厘米级别定位。在一个示例中，无人机100搭载飞行控制及导航系统，支持惯性导航(INS)和全球定位系统(GPS)等多传感器数据融合。

[0046] 本实施例系统中使用的无人机100具有50公斤的超大载荷能力，满足大规格导引绳的展放需求，同时，空载时续航时间为60分钟，满载时续航时间为25分钟，确保能够完成长距离的导引绳展放任务。

[0047] 2、放绳机200

[0048] 本实施例中，所述放绳机200包括张力机、绳盘和迪尼玛绳，所述迪尼玛绳缠绕在张力机张力轮上，通过磁粉制动器连接轴套对张力轮转速进行控制，从而产生张力。

[0049] 导引绳张力机用于实现导引绳的张力控制，以确保展放导引绳的力度和强度控制。导引绳张力机主要包括张力机主体、绳盘和迪尼玛绳(Dyneema Rope)。

[0050] 本实施例中，所述导引绳的张力机主体采用模块化设计，便于现场快速安装和调试。

[0051] 导引绳的张力机包括绳盘，绳盘上缠绕直径为5mm的迪尼玛绳，该类型的迪尼玛绳具有高强度和轻量化的特点，适用于高空展放作业。

[0052] 张力轮通过磁粉制动器控制转速。磁粉制动器，通过调节磁粉制动器的电流来调节制动力，实现对迪尼玛绳的张力控制。在一个示例中，具体地，直径为5mm的迪尼玛绳缠绕在张力机张力轮上，带动张力轮转动，磁粉制动器通过连接轴套对张力轮转速进行控制，使迪尼玛绳产生张力。通过调节给磁粉制动器的电流，调节磁粉制动器的制动力，实现张力控制。

[0053] 3、控制中心300

[0054] 控制中心300包括地面站系统和无人机展放导引绳中心站系统，是整个系统的核心，用于对整个放线过程进行监控和管理。

[0055] 控制中心300能够实时监测无人机100的飞行状态、导引绳的张力及速度，并通过无线通信实现与无人机100的实时数据交换。在一个示例中，控制中心300还配备无人机100路径规划和飞行任务管理功能，可根据施工现场情况自动生成飞行路径，并在飞行过程中动态调整。在一个示例中，控制中心300具体包括：地面站系统，与所述无人机100配套，实时监控无人机100的飞行状态和飞行数据；以及无人机100展放导引绳中心站系统，包含输电线路无人机100连续展放导引绳作业系统控制装置。

[0056] 在一个实施例中，本方案的控制中心300能够通过人机交互系统，来实现系统安全监控，例如，在一个示例中，本方案的控制中心300通过可编程化代码实现如下实时的安全监控：

[0057] 对无人机100牵放导引绳实时拉力的监测：通过外装拉力计及无人机100的桨叶升力计算，实现对牵引绳拉力的实时监测，并在计算机中显示出来；

[0058] 导引绳过专用放线滑车过程中的监测及通信反馈：通过专门的精确轨迹控制，实现过滑车动作；通过视频监测过滑车过程；向滑车给出关闭窗口信号；

[0059] 控制张力机迪尼玛绳张力和速度：通过给出电流控制信号，给出张力机迪尼玛绳张力控制；通过控制无人机100的飞行速度，控制迪尼玛绳速度；

[0060] 远程控制脱钩装置实现脱钩：在紧急情况下，实现远程脱钩，抛掉迪尼玛绳绳头。

[0061] 在一个示例中，结合图2所示，控制中心300包括至少一个处理器301，配置为访问至少一个存储器302，并执行计算机可执行指令，以至少与GPS模块303涉及的无人机100的导航系统104进行合作，并且GPS模块303用于生成无人机100和展放目的地之间的地形的路线图，并且基于路线图生成的一组导航指令，以帮助无人机100前往展放目的地(目标塔架T)的待安装迪尼玛绳的塔架T展放位置。

[0062] 控制中心300包括至少一个存储器302，存储计算机可执行指令，至少一个处理器301配置为访问至少一个存储器302，然后执行各种指令，至少与GPS模块303合作，以生成无人机100和展放目的地之间地形的路线图，并基于路线图生成的一组导航指令。一个示例中，控制中心300还可以包括调度管理模块304，唤起目前场地内可调度的无人机100以及空闲的无人机100，来执行多线程工作和补充工作。

[0063] 控制中心300与控制网络相关联，提供通信模块，可以启用与无人机100的通信，通信路径可以跨越和代表各种网络和网络拓扑。控制网络与通信模块相关联，可以将控制中心300与放绳机200和无人机100等各协作单位进行配对的对一切消息的无线通信，以及生成与飞行路径规划相关的GPS展放位置，或与禁行区相关，或者与GPS一起规划驾驶路径，并存储GPS数据。

[0064] 例如，通信路径可以包括无线通信，光学通信，超声波通信，或它们的组合。例如，卫星通信、蜂窝通信、通过WiFi或蓝牙RTM与用户终端建立连接的蓝牙通信、红外数据、WiFi是可以包括在通信路径中的无线通信的示例。电缆、以太网、数字用户线路(DSL)、光纤线是可以包括在通信路径中的有线通信的示例。此外，通信路径可以跨越许多网络拓扑和距离。例如，通信路径可以包括直接连接、局域网(LAN)、广域网(WAN)或它们的组合。通信模块可以提供远程操作员界面，用于无人机100通信，从而提供了存储传输的计算机可执行指令。

[0065] 4、辅助设备400

[0066] 辅助设备400用于实现导引绳在塔架T上的安全放置和固定，其包括辅助穿线滑车和导线固定装置。辅助穿线滑车用于在导引绳通过铁塔横担时提供支持，确保导引绳在高空中的稳定放置。导线固定装置用于在导引绳展放完毕后，固定导引绳的位置，便于后续的导线展放作业。

[0067] 本系统中，无人机100的控制尤为重要。无人机100在工作过程中持绳飞行，其自身控制和对其调控的准确性和精确性决定着高空布线的成败。因此，需要对控制中心300和无人机100之间设置一套控制架构，以便于更好地实现工作步骤。如图2，控制中心300无人机100各自包括的控制系统通过至少一个访问开口连接到控制网络。控制中心通过对应的处理系统连接到无人机100。无人机100设置的控制系统101用于传递控制中心的指令，以及反馈无人机100的状态和获取信息至控制中心300。无人机100通过控制系统101、图像处理系统102、传感器和摄像头的组合103，以用于监视或执行操作或执行任务，并通过处理指示无人机100的导航系统104以及GPS坐标，执行可能涉及到飞行道路上驾驶的指令，以进行空中任务的展放/抛绳/回充等动作。

[0068] 在一个示例中，可包括多个无人机100，每一个无人机100都配置为接收和运输一个或多个迪尼玛绳。因此，控制中心300与无人机100的控制系统相连。无人机100自动工作，展放操作由控制网络进行，该网络通过无人机100展放导引绳系统的控制中心300来提供各种指令，用于控制中心300，每个控制系统接收指令，存储在存储器中和/或在云服务器中，通信模块从传感器接收数据信号，从摄像机接收图像数据。指令是通过与导航、电机控制、转向、速度、自动对接涉及飞行导航或驱动导航的性能数据进行校准的，该校准通过GPS提供的路由数据进行。

[0069] 无人机100包括的传感器和摄像头的组合，配置为获取用于执行任务和操作的传感器读数。传感器读数可以包括传感器信号或环境中事件或变化的信息或数据，传感器读数可以包括例如图像读数，例如数字图像或点云/深度视图。传感器读数还可以包括量化的度量，例如力、扭矩、旋转、速度、距离或其组合的度量。

[0070] 传感器可以包括用于检测或测量传感器读数的传感器，例如，传感器可以配置为检测或测量无人机100的一个或多个结构构件或电子部件的状态、条件、位置的一个或多个物理特性、物体或周围环境的信息，或它们的组合。

[0071] 在某些实施例中，无人机100的传感器和摄像头的组合均可以包括一个或多个成像设备或摄像头，配置为捕捉、识别、检测无人机100或无人机100周围的环境。例如，成像设备可以包括二维摄像头、三维摄像头，两者都可以包括视觉和红外功能的组合，动态激光雷达、固态激光雷达、其他测距装置和其他成像设备。成像设备可以生成无人机100和无人机100周边的环境的表示，例如数字图像或点云/深度视图，用于实施机器/计算机视觉以进行自动检查、导航指导或其他机器人应用。

[0072] 在某些实施例中，无人机100的传感器和摄像头组合还可以包括一组内部传感器和摄像头的组合，用于检测无人机100上对迪尼玛绳的装载操作。无人机100的传感器和摄像头组合还可以包括放置在无人机100外部的某一部分上的外部传感器和摄像头的组合，用于检测物体并监视活动或捕捉图像。所述传感器为激光雷达、超声、触觉、视觉相关的或其他安全系统相关的传感器。另外，传感器还可以包括接触传感器，例如压力传感器、力传感器、应变仪、压阻/压电传感器、电容传感器、弹性电阻传感器、扭矩传感器、线性力传感器或其他触觉传感器，配置为测量直接接触多个物理结构或表面之间的特征。传感器配置为从外部来源接收信息，可以向其他具有控制网络的无人机100发送信息。

[0073] 本发明提供利用无人机展放导引绳系统辅助展放导引绳的方法，包括前期准备、施工场地布置、导引绳连接和起飞、导引绳展放和结束作业等阶段。参照图3，具体方法流程如下：

[0074] 400：获取施工现场信息：对施工现场进行勘察，了解施工地点的地形情况和跨越物情况，制定详细的施工方案；施工方案包括：选择合适的导引绳，确定张力机和无人机的选型，保各设备满足施工需求。确定无人机的起飞、抛绳和降落地点，确定张力机和辅助穿线滑车的位置，确定无人机的飞行速度和路径。

[0075] 401：施工场地布置：按照施工方案布置无人机的起飞场地，设置导引绳张力机，将迪尼玛绳绕在张力轮上确保设备安装稳固。将无人机展放线路的坐标和飞行速度等参数输入无人机飞行控制系统，进行路径规划和任务设置。

[0076] 402：导引绳与无人机连接：将卷在张力机上的迪尼玛导引绳引出一端与无人机的挂载装置进行连接，同时在无人机下方配置重物，以增加稳定性。

[0077] 403：无人机起飞：无人机启动后，缓慢起飞，同时张力机施加张力，同步放出导引绳，无人机按照预先输入程序设定的航线和速度进行飞行作业，确保导引绳在空中平稳展放。

[0078] 404：飞行过程监控：通过无人机搭载的摄像机、测力计、传感器设备，将飞行图像、牵引力、飞行速度和坐标数据实时传输到地面站系统；

[0079] 405：导引绳置入辅助穿线滑车：当无人机飞越杆塔时，操作人员控制无人机悬停或姿态调整，将导引绳准确地置入杆塔上的辅助穿线滑车。

[0080] 406：重复展放过程：继续沿预定路径飞行，无人机飞向下一杆塔并重复步骤六，直至完成预定的所有杆塔间的导引绳展放任务。

[0081] 407：无人机抛绳和返回：导引绳展放完毕后，无人机飞向抛绳地点，在确认抛绳地点安全后，远程控制切断无人机和导引绳的连接，然后无人机返航，在降落地点完成降落，完成整个导引绳展放任务。

[0082] 408：撤场：完成施工设备撤离现场，进行设备检查和维护，确保设备处于良好状态，为下一次使用做好准备。

[0083] 相比于现有技术，本发明方法具有以下优势：

[0084] 实时拉力监测：通过外装拉力计及无人机桨叶升力计算，实现对导引绳拉力的实时监测，并在控制系统中显示。

[0085] 过滑车过程监测：通过视频监测和精确轨迹控制，实现导引绳过滑车的精准操作，并反馈滑车状态。

[0086] 张力和速度控制：通过电流控制信号，调节张力机迪尼玛绳的张力和无人机的飞行速度，确保导引绳展放过程中的稳定性。

[0087] 紧急脱钩：在紧急情况下，通过远程控制脱钩装置实现导引绳的快速脱钩，保障施工安全。

[0088] 综上，本发明提供了一种无人机展放导引绳系统，以及利用无人机展放导引绳系统辅助展放导引绳的方法，能够实现安全实时监控，特别适用于输电线路架线施工的导引绳展放阶段。本发明实现了从展放任务规划、飞行作业到安全监控的全过程自动化，具备任务实时智能规划、终端实时控制监管、数据实时传输监控的高度自动化、智能化飞行控制系统。系统包括飞行规划管理和人机协同模式。无人机作业飞行规划控制中心站系统执行飞行规划管理，具备飞行任务的管理、自动规划、飞行指令下发、飞行控制以及管理无人机、服务站(固定机巢)、引导台(移动机场)及相关配件和设备的功能。在任务规划阶段，系统根据施工现场的地形数据和施工要求，自动生成飞行任务，包括起飞点、飞行路径、作业高度和降落点的设定。

[0089] 在执行任务时，运行人员携带无人机到达现场，根据系统下达的任务指令启动无人机。无人机根据预设的飞行路径自动起飞，执行导引绳展放任务。在飞行过程中，系统实时监控无人机的飞行状态和导引绳的张力情况，确保任务顺利进行。任务完成后，无人机在预定的降落点降落，或由引导台引导降落。

[0090] 人机协同模式适用于输电线路相对稀疏的地段或需要人工参与的特殊作业任务。在这种模式下，运行人员携带无人机到达现场，系统下达飞行任务，无人机在A点起飞，完成任务后在固定点B降落，或者用引导台引导降落到B点，全过程自动完成，不需要人工操作。
产生的工作数据自动回传到服务器进行分类处理，相关的处理结果自动分类存储，需要班组和相关人员关注处理的信息，分发到相关人员。

[0091] 本发明实现了高空塔架迪尼玛绳延展任务的全自动规划、执行和监控，无需人工干预，具备智能任务规划和实时控制功能，提高了施工效率和安全性。同时，系统能够实时监控飞行状态和导引绳张力情况，确保施工过程中的安全和稳定，能够显著提高施工效率，降低施工风险，实现全过程的自动化和智能化管理。

[0092] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

[0093] 以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。