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基于能源自治的组网式智慧基站设计

作品介绍 | 竞赛组委会| 2021-06-25 21:43:54

1、作品名称

基于能源自治的组网式智慧基站设计

2、作品分类

智能科技产品设计

3、作品描述

内蒙古地区的输电线路大多架设在草原环境中,地形复杂,且线路较长,人工巡检和记录效率相对较低。在这种情况下,迫切需要一种工具来代替人工巡检。我们设计研发了基于能源自治的组网式智慧基站。本设计开发的组网式智慧基站包括,一是机器视觉算法实现精准降落,本文提出一种基于视觉标志检测的无人机姿态估计方法。二是LORa通信实现无4G网络传输:为了使接力式智慧基站能够在草原环境中通信流畅,及时把数据信息回传到地面监控站,本文采用基于LORa WAN的通信方案。第三个是风光互补技术实现能源自治:为了使巡检无人机长久续航,智慧基站能够适应草原恶劣的环境,本文采用了基于风光互补技术的能源自治方案。第四个是组网式智慧基站实现接力式输电线路巡检:为了实现草原生态监测与输电线路巡检,本文采用组网式结构,将智慧基站分布在输电线路及草场附近。根据点对点通信原理构建出草原生态和输电线路管控式的网络结构。

4、创意来源

现代社会,我国用电量不断增加,输电线路一旦发生故障,将造成巨大的经济损失。在内蒙古草原地区,草原的复杂环境让我们无法及时处理紧急的情况,给电力系统的安全隐患带来很大问题。以往巡检和监测工作大多由人工完成,草原生态环境的破坏也成为我们非常担心的问题。在电力系统中主要采用无人机进行故障巡检,但是无人机受电池容量的影响,续航时间有限。基于此设计并研发了基于能源自治的组网式智慧基站。本设计研究了巡检无人机、生态监测机器人及智慧基站天空地一体化巡检与监测方案。巡线无人机通过视觉、GPS组合导航来进行精确定位,在事先规划的路径上行进,自动选择就近的基站更换电池和躲避恶劣天气。生态监测机器人通过路径规划算法来实现自主行进,自动选择就近基站进行休整。这种天空地一体化的方式对草原生态监测和输电线路巡检以及疫情防护工作的自主性、实时性、智能化和无人化的实现奠定基础。该作品的完善化和产品化将为我国特别是我区的经济建设、电能输送及疫情防护贡献重要的力量。

5、运行环境(所需操作系统、硬件、软件等)

硬件部分包含巡检无人机主体部分、生态监测机器人设计、智慧基站主体部分、主控板采用意法半导体STM32主控芯片等。软件平台采用OpenCV是一个基于BSD许可(开源)发行的跨平台计算机视觉和机器学习软件库,可以运行在Linux、Windows、Android和Mac OS操作系统上。它轻量级而且高效——由一系列 C 函数和少量 C++ 类构成,同时提供了Python、Ruby、MATLAB等语言的接口,实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。


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