湖南电力

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考虑阶梯式碳交易的电-热-气-氢-冷综合能源系统低碳经济调度

龙传煜, 余见涛, 田雨雨, 张真一

2026, 46(3): 1-8. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.001

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碳捕集与封存(carbon capture and storage,CCS)耦合电转气(power to gas,P2G)技术是实现综合能源系统(integrated energy system,IES)低碳运行的重要途径,针对IES中新能源消纳能力不足及传统烟气分流模式CCS存在调节能力不足和碳减排效果不明显的问题,提出一种储液式CCS耦合多元用氢两段式P2G的IES低碳经济调度模型。首先,引入储液罐和包含氢燃料电池、掺氢燃气轮机的多元用氢结构,构建储液式CCS与多元用氢两段式P2G的耦合结构及模型;其次,引入机会约束算法,对风光出力的不确定性进行处理;最后,构建一种考虑阶梯式碳交易机制的电-热-气-氢-冷IES低碳经济调度模型,以定量评估集成系统的运行性能。结果表明,引入储液式CCS与多元用氢两段式P2G的IES可大幅降低碳排放量,相较于不含CCS、P2G时,降低了47.55%的运行成本和29.72%的碳排放量;与含烟气分流式CCS、传统P2G的IES相比,降低了19.20%的运行成本和24.31%的碳排放量;相较于含储液式CCS、传统P2G的IES,引入两阶段P2G可降低4.59%的运行成本和13.69%的碳排放量,实现了多元氢利用和新能源全额消纳。

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基于模型预测控制的海上风电机组网侧MMC输出阻抗重塑方法

刘远致, 魏娟, 陈道君, 黄晟, 徐元璨, 黄国航, 王玉巍

2026, 46(3): 9-17. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.002

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在高比例新能源并网与弱电网支撑需求下,采用虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）的模块化多电平变流器（modular multilevel converter,MMC）因控制参数固定、参数协同调节不足,交流侧阻抗谐振峰峰值较大,易引发系统振荡,制约并网稳定性与动态支撑性能。针对上述问题,构建基于模型预测控制的VSG离散状态空间模型,提出兼顾有功跟踪速度、虚拟转速响应与超调抑制的海上风电机组网侧MMC多目标优化控制方法,并引入帕累托权重分配机制,通过VSG虚拟转动惯量J、阻尼D与无功环积分系数K_q的在线协同预测优化调节,实现并网点的MMC等效输出阻抗幅相特性自适应重塑。同时开展VSG-MMC阻抗扫频分析,提取正序阻抗并完成频域对比,量化评估方法前后的阻抗鲁棒性变化。仿真结果表明,与参数固定控制方法相比,所提方法在关键频段内显著降低阻抗幅频特性曲线峰值,提高了抗扰动能力与稳定裕度,实现了动态响应与小扰动阻抗稳定性的协同提升,为构网型风电机组接入MMC的稳定控制提供了理论支撑。

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IENEMD-FastICA联合框架及其在非线性振动信号分析中的应用

魏学瞳, 韩彦广, 朱光明, 朱霄珣, 钱江波

2026, 46(3): 18-25. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.003

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针对旋转机械单通道振动信号在强噪声背景下的非平稳、非线性及欠定盲源分离问题,提出一种基于改进集成噪声重构经验模态分解（improved ensemble noise-reconstructed empirical mode decomposition,IENEMD）与快速独立分量分析（fast independent component analysis,FastICA）的联合分析框架。该方法利用IENEMD自适应提取信号内蕴噪声,避免引入外部高斯白噪声,有效抑制模态混叠,生成高质量虚拟多通道信号。通过FastICA实现非线性混合信号盲源分离,并采用峭度与皮尔逊相关系数双准则筛选故障分量,最终经包络谱分析实现故障频率精准识别。基于Case Western Reserve University轴承数据集的实验结果表明,该方法在非线性、非平稳信号处理中具有良好自适应性、鲁棒性与计算效率,故障频率识别误差小于0.5%,较CEEMDAN-FastICA、VMD-FastICA等方法,在特征提取精度与计算效率之间取得更好的平衡。

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“源荷储”一体化污水厂群的协同调度策略

石诗义, 蒋益强, 凌蜀戎, 洪运飞, 周烨, 罗鑫

2026, 46(3): 26-35. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.004

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为解决污水处理厂集群普遍存在的能耗高、资源协同不足,以及光伏出力和进水负荷不确定性带来的调度挑战,提出一种由厂网一体化运营商主导的“源荷储”一体化污水厂集群协同调度策略。该策略的核心是构建一个基于非对称纳什议价理论的合作博弈框架,将协同调度问题分解为社会成本最小化（P1）和合作收益公平分配（P2）两个子问题。针对P1中的不确定性,建立日前-实时两阶段鲁棒优化模型以确保调度方案的稳健性。算例结果表明,所提方法不仅能显著降低集群总运行成本,还能通过按贡献度分配收益的机制激励各厂积极参与合作,并有效应对不确定性风险,展现出优越的经济性、公平性和鲁棒性。

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输电杆塔夹具式双角钢截面构件加固性能研究

葛凤凯, 邵帅, 菅明健, 彭波, 王秀龙, 索帅

2026, 46(3): 36-45. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.005

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为研究夹具连接双角钢并联加固方式在杆塔上的力学性能和变形特征,对平行轴布置的两种双角钢截面组合构件开展多敏感参数数值模拟试验,以有限元试验结果和相对滑移理论为基础,推导夹具连接的双角钢并联组合构件局部失稳承载力修正公式,研究不同夹具连接参数对构件承载性能、破坏形态和协同受力机制的影响。结果表明：方形截面组合试件承载性能优于十字形截面,二者的极限承载力分别提升14.1%~21.2%和1.64%~12.57%。当控制主副材受力协调性的夹具连接参数超过阈值时,方形截面组合试件容易由扭转失稳转为局部屈曲失稳。十字形截面组合试件主要失稳模式为整体弯曲和局部屈曲,试件极限承载力和受力协调性均随摩擦力或螺栓预紧力的提升而小幅度提升。根据变形特征和滑移特点推导的理论计算修正公式,能够准确预测发生局部失稳的夹具连接双角钢截面加固措施极限承载力结果,为杆塔加固设计提供参考。

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基于多源异构数据的配电网带电作业机器人智能故障诊断方法

李世皎, 李昊洋, 林德政, 任青亭, 史成亮, 尹学伟

2026, 46(3): 46-52. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.006

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针对配电网带电作业机器人无法进行预警、避免故障及故障后维护响应滞后的问题,提出多源异构数据融合与三级诊断模型的智能故障诊断方法。通过机器人各部件时钟同步,构建时空同步采集机制以获取多源数据;结合卡尔曼滤波与模糊逻辑的动态自适应加权融合算法,消除数据异构性与时空偏差;通过构建三级诊断模型,实现故障预警与维护方案生成。实验表明,故障发生的概率减少90%,故障恢复时间缩短至9 s,人工恢复故障时间缩短至1 min,隐患部件推送维护计划避免了故障的发生,有效提升了机器人运行可靠性与可维护性。

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基于潮流计算的台区低电压成因量化分析

段绪金, 王小源, 莫文慧, 唐海国, 朱吉然

2026, 46(3): 53-60. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.007

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针对配电台区低电压成因多、耦合性强、治理决策缺乏定量依据的问题,提出一种基于三相四线制潮流计算的低电压成因量化分析方法。该方法在考虑负荷不平衡及中性线、接地回路影响的基础上,构建台区精细化模型,采用前推回代法计算节点电压分布,并提出低电压指数作为综合评价指标。通过变参量分析,对变压器容量与挡位、线路线径、无功补偿及三相负荷不平衡等因素进行单变量扰动计算,实现低电压成因的定量评估与主因识别。算例结果表明,该方法能够有效刻画台区低电压特征,区分不同治理因素的影响程度,为低电压精准治理提供定量决策依据。

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面向湖南地域特性的车网互动放电价格模型与多模式市场机制研究

张梓钦, 罗志坤, 谢培元, 庄洪波, 熊尚峰, 胡涵

2026, 46(3): 61-68. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.008

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基于对车网互动技术演进、政策实践与价格机制的系统分析,构建多维价值叠加的放电价格模型与市场机制,以引导电动汽车作为柔性资源参与电网优化。车网互动呈现从单向有序充电、双向放电到参与辅助服务的三阶段发展路径,其价格机制演化遵循从政府定价到市场定价、从简单价差到多元价值叠加的规律。针对湖南省以水电为主、夏冬双峰负荷突出、“长株潭”配网阻塞等地域特性,构建计及时间、空间与市场结构的多维价格模型,量化分析放电基础成本、电网价值与环境效益。提出湖南可借鉴美国加利福尼亚州实时电价与德国市场耦合机制,结合丰枯特性设计分时季节电价,在负荷中心试点节点电价,并建立包含绿电消纳与碳价值的复合定价机制。最终,车网互动的规模化发展须通过明晰电池损耗补偿、统一通信标准、降低市场门槛等举措,形成可持续的商业模式,为新型电力系统提供低成本灵活性支撑。

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基于灰狼粒子群优化抗差极限学习机的光伏扩容感知方法

彭卓, 李彬, 彭昱, 苏盛

2026, 46(3): 69-76. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.009

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针对分布式光伏用户私自增容行为导致的配电网安全风险,提出一种基于灰狼-粒子群混合优化抗差极限学习机的光伏扩容检测模型。首先,利用余弦相似度与动态时间规整对光伏发电数据进行预处理,降低区域气象差异影响;其次,结合灰狼算法的全局搜索能力与粒子群算法的快速收敛特性,优化抗差极限学习机的隐含层权值与偏置,提升模型对异常值的鲁棒性;最终通过计算违规扩容系数K实现增容强度与时间节点的动态诊断。基于长沙某地区实际光伏数据的实验结果表明,违规扩容系数概率密度分析可识别低至10%的增容行为,扩容时间节点定位误差≤4%,实际案例中成功检测出3户违规扩容用户。

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磷酸铁锂电池工商业储能装置及电池冷却策略

杨觉非, 吴传平, 朱鸿章, 欧阳良炫, 莫泽

2026, 46(3): 77-82. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.010

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锂离子电池储能装置是目前实现风光等新能源波动平抑的主流支撑。相比其他锂离子电池,磷酸铁锂（lithium iron phosphate,LFP）电池在安全性、使用寿命、高温性能与容量上具有综合性的优势。基于此,提出采用314 A·h磷酸铁锂储能电池的工商业储能装置。针对工业化应用的场景,提出基于电池温度的制冷策略,相较于基于回水温度的制冷策略,能提高储能装置效率0.6%。在不同温度的工况下,应用基于电池温度的制冷策略的储能装置均能达到89%以上高能量转换效率,在配电网削峰填谷与新能源平滑消纳的场景有较好的应用前景。

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模块化多电平换流器子模块电容多目标均压控制策略

李蓓, 陈卓, 苏德强, 杨泽宇, 朱余林, 荣飞

2026, 46(3): 83-90. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.011

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针对现有模块化多电平换流器(module multilevel converter,MMC)的子模块均压控制方法中存在的频率过高、器件损耗不均问题,提出一种电容电压均衡与导通时长均衡相结合的多目标均压控制策略,设计一个成本函数作为下一控制周期子模块投切选择的判据,通过归一化处理提升不同目标之间的可比性。同时,基于前一周期子模块投切状态进行局部调整,减少不必要的开关动作,实现更平滑的子模块选择。针对电压测量延迟,构建基于开关状态的电容电压预测模型,进一步提升均压精度。该方法保证了均压效果,有效降低了MMC子模块的开关频率,使子模块导通时长更均衡,优化了器件损耗分布。最后,在MATLAB/Simulink上搭建11电平MMC模型,仿真结果验证了所提方法的有效性。

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基于鲸鱼优化算法-变分模态分解-残差网络的随机工况下风机齿轮箱微弱故障诊断方法

王卫玉, 魏加达, 唐志伟, 张海, 王思嘉, 张培, 何建军

2026, 46(3): 91-100. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.012

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针对风电机组主传动系统随机工况下,微弱故障振动信号特征易被噪声掩盖、传统方法难以有效提取的问题,提出一种复合故障诊断方法。首先,采用鲸鱼优化算法对变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）的关键参数进行全局寻优,突破传统VMD依赖经验设参的局限,实现原始振动信号精准去噪与故障特征重构;再通过短时傅里叶变换将去噪后时域信号转换为高辨识度时频图像,输入残差网络完成故障类型智能识别,借助残差结构强化微弱故障特征深层学习能力。基于MCC5-THU齿轮箱故障数据集的实验结果显示,该方法在恒定工况下诊断准确率达100%,随机工况下达88.75%,均具备优异诊断性能与鲁棒性。该方法可有效提升风电机组早期微弱故障识别精度,为风电设备智能运维提供关键技术支撑。

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基于贝叶斯优化算法的组合型短期功率预测模型

罗蔷, 王玎, 徐民, 邓小亮, 朱蜀

2026, 46(3): 101-107. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.013

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为了满足风电功率数据的非平稳性和间歇性,提出基于贝叶斯优化方法和变分模态分解（variational mode decomposition,VMD）技术的Transformer-BiGRU混合短周期风电功率预测模型。以变分模态分解原理为基础,将原始资料分解成一系列频率的子序列,充分提取信号特征;在此基础上构建一个利用双向门控单元捕捉双向时间依赖关系的Transformer-BiGRU模型,然后通过贝叶斯优化对4个关键超参数进行调优;最终将分解后的子信号预测值累加,得到最终的预测结果,从而构建出一种基于双向门控单元捕获双向时间依赖关系的Transformer-BiGRU模型。实验结果表明,所提模型明显优于对比模型,对风电功率进行了精确预测,有效增强了短期风电功率预测的稳定性和精确性,为风电高效预测提供了技术优化路径。

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基于MobileNetV3轻量化网络架构的超高压六分裂导线X射线探伤技术

马小军, 李波, 刘家瑞

2026, 46(3): 108-113. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.014

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针对六分裂导线中多类缺陷共存、信号相互重叠所产生的干扰及其导致的探伤检测结果偏差现象,提出一种基于MobileNetV3轻量化网络架构的超高压六分裂导线X射线探伤技术。首先,利用X射线穿过线夹时不同区域的衰减差异,并结合朗伯-比尔定律与多角度电信号重建,采集耐张线夹内部X射线图像。然后,采用深度可分离卷积和轻量级通道注意力机制强化方法,提升对关键缺陷特征的捕获能力。最后,通过自适应预选框生成与分类-回归网络实现缺陷的定位与识别,利用联合向量与全连接层优化输出结果。实验结果表明,该方法探伤准确率达99.6%,与传统人工巡检相比,单次检测时间从120 min以上缩短至60 min以内,能有效识别断裂和散股的多缺陷并存场景,对输电线路的安全稳定运行具有重要实践意义。

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面向密闭空间无人机巡检的安全飞行走廊快速生成方法

范翔宇, 刘三伟, 段肖力, 张焜怡, 孙沛一, 王甜甜

2026, 46(3): 114-120. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.015

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针对变电所、电缆隧道等密闭空间高频次无人巡检需求,提出高安全、轻算力、强实时的无人机自主飞行技术。首先,构建统计方向先验,设计约束增强A*算法,在三维实现方向级剪枝,理论保持最优性,同时将搜索节点压缩30%以上;其次,提出球形凸包安全飞行走廊框架,以四维向量（球心+半径）刻画自由空间,结合K-D Tree最近障碍查询与自适应扩大采样机制,提升无人机在密闭空间导航地图表征效率。研究成果在仿真及实际电缆隧道场景中的部署证明,该方法为资源受限无人机平台在卫星拒止环境中实现毫秒级避障提供了安全高效的技术路径。

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基于强化学习的电网数据中台异常判别与分类方法

蒋广, 薛静远, 胡翔, 曹杰, 方彬

2026, 46(3): 121-129. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.016

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为提升电网数据中台运维处置效率,提出一种融合近端策略优化与多头自注意力机制的强化学习模型。模型对电网数据中台异常任务进行实时判别与分类,辅助现场运维人员快速定位异常原因,并针对性地进行异常处置。首先,通过门控循环单元网络实现时间序列依赖关系建模。其次,引入多头自注意力层来精准捕获局部显著性特征。随后,针对电网数据中台异常判别场景特点,设计混合激励函数,确保模型在判别已知异常分类和自主发现新异常分类方面均有较好性能。最后,依托某网省公司的数据中台实际运行数据进行效果验证。实验结果表明,模型总体异常分类准确率达到 98.2%,针对未知新异常类型判别的 F1 Score达到91.5%,显著优于其他基础模型。

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冰风荷载下导线脱冰动力响应分析及冰跳高度计算研究

孙君录, 陈彬, 徐志明, 贾颖, 丁梦喆, 何广源

2026, 46(3): 130-138. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.017

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目前关于导线脱冰跳跃的研究主要集中在覆冰荷载的突变效应分析,局限于单一覆冰影响,忽视了风荷载作用,或简单采用设计规范中的标准风荷载值,对冰风荷载作用下的脱冰动力响应研究不足。针对此问题,进行冰风荷载下导线脱冰动力响应分析及冰跳高度计算研究,结合瞬态动力学与流体力学的仿真方法,计算新月形、D形截面、扇形截面、椭圆形四种典型覆冰截面形状的气动力系数及风荷载分布;建立输电线路的导线-绝缘子有限元模型,通过集中荷载法模拟覆冰及脱冰过程,计算不同风速、风攻角、覆冰截面下的导线脱冰跳跃高度和张力。结果表明：负升力风攻角下,导线跳跃高度高于无风状态,初始张力及脱冰最小动张力高于无风状态;正升力风攻角下则相反;不同截面导线的冰跳行为存在差异,椭圆形截面导线因承受更大风荷载而产生最大跳跃高度。

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特高压柔性直流输电换流阀子模块防爆试验方案

李琦, 杨勇, 张涛, 周慧颖, 司徒柳凯, 秦亮

2026, 46(3): 139-145. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.018

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针对特高压柔性直流输电换流阀子模块的防爆试验存在充电电压不足、试验内容不全、试验判据模糊等问题,分析特高压柔性直流输电换流阀子模块典型爆炸故障及爆炸冲击载荷作用下的关键承载薄弱部位;以薄弱环节为核心设计量化爆炸影响的试验考核指标;并进一步设计一套可复现的涵盖上下管直通、旁路开关拒动和故障后通流试验的子模块防爆试验方案。最后对国内某特高压柔性直流输电工程的子模块试品进行防爆试验测试,验证其防爆能力合格。

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基于垂吊调谐质量阻尼器覆冰导线舞动止舞研究

王海波, 牛华伟, 杨峥, 张国强, 尚鑫, 李博, 陈政清

2026, 46(3): 146-152. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.019

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针对覆冰输电导线舞动问题,建立单导线与六分裂线路有限元模型,分析单导线与六分裂线路的舞动响应特性,提出一种基于垂吊式调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）控制方案来抑制舞动。基于ANSYS有限元平台,分别建立单导线与六分裂导线的精细化有限元模型,模拟分析其舞动全过程,并依据模态分析结果与TMD参数优化理论设计阻尼器关键参数。对垂吊TMD在线路中点、四分点的单点、两点及三点的布置策略及质量比的影响进行研究,发现三点布置方案能最有效地抑制整体线路的舞动,当质量比为2%时可实现舞动的基本抑制,垂吊TMD方案止舞效果显著。

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可越障变电站智能巡检装置的研制与应用

张家豪, 李琦, 孙远航, 韩亮

2026, 46(3): 153-158. doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2026.03.020

摘要 ( 3 )

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变电站巡检是保障电力设备安全运行的关键环节,目前普遍采用的固定式监测、人工巡检与机器人智能巡检等方式,在实际应用中存在功能重叠、资源浪费、效率低下等问题,亟须进行系统性整合与优化。基于此,研制一种基于智能识别技术的可越障变电站巡检装置。首先,进行智能巡检装置的硬件模块设计。其次,构建智能巡检装置运行原理示意图,采用YOLOv5图像识别算法和融合改进A*(A-star)与动态窗口法 (dynamic window approach,DMA)的运动系统算法分别对智能巡检装置的视觉模块与运动模块进行设计;搭建能够方便操控智能巡检装置行进、图像采集云平台视角调整与焦距、视频流回传等动作的软件系统平台。最后,组装图像采集云台、无线通信模组与智能巡检装置本体,通过现场实际应用验证该智能巡检装置及其操控方法的合理性和有效性。

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