Модернизация системы управления беспилотного летательного аппарата для диагностики и мониторинга объектов энергетического комплекса
ВВЕДЕНИЕ
Внедрение БПЛА, в частности, для энергетического комплекса и АПК позволит достичь высоких показателей по оперативности, объективности, качеству, безопасности и экономичности проводимых операций. Здесь проявляются перспективы применения БПЛА при оптическом и тепловизионном исследовании, своевременном выявлении аварийных состояний и перегрева электрических машин и аппаратов; определения и контроля состояния опор и конструкций, подлежащих замене; обнаружения дефектов на бетоне, коррозий деталей опор и арматуры, механических повреждений изоляторов и их загрязненности; составлении цифрового плана моделей объектов для конкретного рельефа местности и т.д. Так же БПЛА применяют в сфере агропромышленного комплекса. Здесь проявляются перспективы использовании при обработке посевов пестицидами, создании электронных карт полей, мониторинге состояния посевов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БПЛА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА 8
1.1 Анализ производимых работ на объектах энергетического комплекса 8
1.2 Классификация БПЛА по типам и конструкционным особенностям 12
1.3 Перспективы применения БПЛА в сфере агропромышленного комлекса 15
2 СИСТЕМА ПИТАНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА 19
2.1 Альтернативный источник питания для БПЛА 19
2.2 Методы получения водорода 23
2.2.1 Паровая конверсия метана 24
2.2.2 Газификация твердых топлив
2.2.3 Электролиз воды 26
2.3 Расчет электролизной установки для получения водорода 32
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БПЛА 40
3.1 Бесколлекторный двигатель постоянного тока 40
3.1.1 Принцип работы и устройство бесколлекторного двигателя постоянного тока 41
3.1.2 Варианты конструкции двигателя 41
3.1.3 Сферы применения 45
3.2 Электромагнитные клапаны 46
3.2.1 Принцип работы и устройство электромагнитного клапана 46
3.2.2 Классификация электромагнитных клапанов 47
3.2.3 Области применения 50
3.3 Расчет электромагнитного клапана постоянного тока 50
3.4 Апаратная часть управления устройством БПЛА
3.4.1 Выбор контроллера Arduino 54
3.4.2 Выбор модулей Arduino системы управления 60
3.5 Аварийность БПЛА 65
3.6 Разработка схемы автоматизации 66
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ВКР 69
4.1 Организация безопасности труда на производстве 69
4.2 Опасные и вредные производственные факторы, методы и средства защиты
4.3 Обеспечение безопасной эксплуатации рассматриваемых в ВКР электроустановок и электрооборудования на производстве с учетом нормативных требований 74
4.4 Экологичность ВКР 75
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КЛАПАНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 78
5.1 Расчет капитальных и текущих затрат
5.2 Обоснование сравнительной экономической эффективности и годового экономического эффекта
5.3 Расчет показателей абсолютной эффективности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СПИСОК
Энергетика и беспилотники. [Электронный ресурс] - Режим доступа:https://robotrends.ru/robopedia/energetika-i-bespilotniki - 01.10.2021
Полтавский, А.В. Информационные процессы в технике. Моделирование систем и объектов многофункциональных робототехнических комплексов беспилотной авиации : учебник / :А.В. Полтавский [и др.]. – Москва: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук , 2019. – 404 с.
Занько,Н.Г. Безопасность жизнедеятельности на производстве:учебник / Н.Г.Занько , К.Р. Малаян , О.Н.Русак; под ред.О.Н. Русака. – 12-е изд., перераб и доп. – Санкт-Петербург: Издательство Лань, 2007. – 672 с.
Классификация БПЛА по лётным характеристикам. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://docs.geoscan.aero/ru/master/database/const-module/classification/classification.html – 04.10.2021Догерти, М. Дроны. Первый иллюстрированный путеводитель по БПЛА : учебник / М. Догерти ; Под общей редакцией Ильина В. Н. - Москва: ГрандМастер, 2018. – 224 с.
Коровин, Н.В Топливные элементы и электрохимические энергоустановки : учебник / Н.В.Коровин.- Москва: МЭИ, 2005.-160 c.
Паланкер,В.Ш Холодное горение : учебник / В.Ш. Паланкер.- Москва: Наука, 1972.- 106 с
Cухотин, А.М Справочник по электрохимии : справочник / А.М. Сухотин.- Ленинград: Химия, 1981.- 129 с.
Добровольский , Ю.А Материалы для биполярных пластин топливных элементов на основе протонопроводящих мембран / Добровольский , Ю.А. [ и др.] // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева.- 2006.- №6.- С.83-94.
НЕЛК-В8: Беспилотник на водороде. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://colonelcassad.livejournal.com/3343661.html – 07.10.2021Квадрокоптер на водороде может летать несколько часов без подзарядки. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://habr.com/ru/post/379749/ - 08.10.2021
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) являются особенно ценным инструментом в энергетическом комплексе, поскольку их визуальные и тепловые датчики позволяют быстро и эффективно проводить проверки. Начиная от проверки солнечных панелей до обнаружения утечек метана в трубопроводах, дроны могут помочь инспекторам провести точный и подробный осмотр на безопасном расстоянии. Вместо того, чтобы тратить время и силы на ручные проверки, более эффективно и быстро привлечь беспилотник.В возобновляемой энергетике БПЛА могут быть использованы для сбора данных при изучения картины ветра и количества солнечных дней в предполагаемом месте размещения ветрогенераторов и солнечных панелей.Солнечные панели являются основным источником возобновляемой энергии во всем мире, но, как и большинство энергетических систем, они требуют частых проверок для контроля их работы. Со временем у солнечных панелей могут возникнуть проблемы, которые трудно обнаружить вручную из-за размера солнечной фермы или из-за того, что какие-либо панели находятся в труднодоступных местах. Вместо того, чтобы использовать ручную тепловую камеру для проверки каждой панели, что может занять несколько дней, дрон, оборудованный тепловой камерой, может выполнить проверку радикально быстрее, сохраняя при этом точность и качество данных.