Title:
Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen unter Nutzung von Drohnen (oder Multikoptern, Flächenfliegern, UAV oder UAS)
Kind Code:
A1
Abstract:

Aufgabe und Zielsetzung
Aus dem gegebenen Stand der Technik heraus ist es Vorschrift, dass der Betreiber von Freileitungen einen störungsfreien Betrieb gewährleisten muss. Auf die Meldung von Störungen des Rund-, Fernseh- oder BOS-Funks wird die Bundesnetzagentur (oder International: Netzregulierungsbehörde) verständigt. Die Beschränkungen bisher verwandten Methoden liegen darin, dass lediglich der stärkste Störer an der Freileitungstrasse identifiziert werden kann. Zusätzlich sind die Kosten für Personen und Peilfahrzeuge erheblich. Ziel der Erfindung ist es, eine einfache Lösung zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen auszuführen.

Lösung
Die erfinderische Tätigkeit betrifft die Entwicklung eines neuen Verfahrens, welches die Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen – mit einer Sensorik und optischen Erfassungsgeräten hoher Auflösung bestückten – autonom fliegenden Flugdrohne in magnetischen und elektrischen Feldern ermöglicht. Die Vorteile des Verfahrens im Rahmen der gewerblichen Anwendbarkeit sind darin begründet, dass sich kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand eine sensorbasierte Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen ausführen lässt.

Anwendungsgebiete
Die gewerbliche Anwendbarkeit liegt in der Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen.



Inventors:
Krebs, Heinz-A., Dr. (40212, Düsseldorf, DE)
Claudi, Albert, Prof. (34123, Kassel, DE)
Raulf, Tobias (34121, Kassel, DE)
Application Number:
DE102016011492A
Publication Date:
06/29/2017
Filing Date:
09/21/2016
Assignee:
Green Excellence GmbH, 40212 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE202013010593U1N/A2015-03-05
DE60225614T2N/A2009-04-16
DE60124224T2N/A2007-10-04
Claims:
1. Verfahren zur Aufnahme und Auswertung von Messdaten/-größen zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen, wobei die Datenaufnahmen durch eine optische und sensorgestützte automatisierte Befliegung in magnetischen und elektrischen Feldern erfolgt dadurch gekennzeichnet, dass eine Flugdrohne in geringem Abstand die Objekte optisch und messtechnisch erfasst und analysiert.

2. Verfahren nach den Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Flugdrohne mit akustischen und optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, mit Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder zum Einsatz in magnetischen und elektrischen Feldern ausgerüstet ist und die Auswertung durch Daten-, Informations- und Sensorfusionen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Flugdrohne automatisiert oder manuell in der Art und Weise in magnetischen und elektrischen Feldern gesteuert werden kann, dass Objekte und Schadstellen gezielt detektiert und untersucht werden können.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und den dazugehörigen Unteransprüchen ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fluggerät in einer Kombination von optischer, satellitengesteuerter und akustischer Sensorik in magnetischen und elektrischen Feldern automatisiert navigiert.

5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Messdaten durch akustische und optische Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, durch Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder und deren Daten-, Informations- und Sensorfusion in magnetischen und elektrischen Feldern genommen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Befliegung und die Aufnahme der Messdaten in magnetischen und elektrischen Feldern erfolgen.

7. Verfahren nach Anspruch 5–6 dadurch gekennzeichnet, dass die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen und Fremdkörpern an der Freileitung durch die Korrelation verschiedener akustischer und optischer Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern, Sensoren zur Aufnahme elektrischer und elektro-magnetischer Felder und deren Daten-, Informations- und Sensorfusion unter Verarbeitung von nichtlinearen Spannungsverteilungen und Teilentladungen in magnetischen und elektrischen Feldern erfolgt.

Description:

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen auftretend durch Alterung und/oder Umwelteinflüsse auf Freileitungsseilen, Isolatoren und Freileitungsarmaturen. Zum Teil bereits bekannte Verfahren sind dem Dokument „DE 20 2013 010 593 U1 2015.04.16 [0001] [0002] zu entnehmen. Die Neuigkeiten des Verfahrens werden ab Punkt [0014]) dieses Dokumentes weiter unterhalb beschrieben.

Aus dem gegebenen Stand der Technik heraus ist es Vorschrift, dass der Betreiber von Freileitungen einen störungsfreien Betrieb gewährleisten muss. Auf die Meldung von Störungen des Rund-, Fernseh- oder BOS-Funks wird die Bundesnetzagentur (oder International: Netzregulierungsbehörde) verständigt. Daraufhin wird ein Funkpeilwagen entstand, welcher die störende Freileitungstrasse ermittelt. Ein sachkundiger Mitarbeiter begeht diese und identifiziert mithilfe von einem Messempfänger die größte Störquelle an der Freileitungstrasse. Zu den möglichen Störquellen gehören Isolatoren (Glas, Keramik, Polymere), Armaturen (Abstandshalter, Verbindungsmuffen, Warnkugeln, Fittings, Schwingungsdämpfer, Korona-Ringe, Funkenstrecken) und Leiterseile (Stahl, Aluminium, Kupfer).), Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 602 25 614 T2 2009.04.16 [0003].

Dabei sind folgende Verfahren möglich: für die Identifizierung einer störenden Freileitungstrasse wird ein spezielles Peilfahrzeug von der zuständigen Behörde oder Einrichtung entsandt. Dieses ist mit speziellen Messempfängern und Richtantennen ausgestattet, um eine Störquelle zu identifizieren. Des Weiteren ist eine Untersuchung mittels Begehung durch einen Mitarbeiter unter Zuhilfenahme eines geeigneten Messempfängers möglich. Die Beschränkungen dieser Methoden liegen darin, dass lediglich der stärkste Störer an der Freileitungstrasse identifiziert werden kann. Zusätzlich sind die Kosten für Personen und Peilfahrzeuge erheblich. Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 602 25 614 T2 2009.04.16 [0004], [0005).

Es ist auch die Detektion durch die Begehung der störenden Trasse mit einen Messempfänger vom Boden aus möglich. Hierbei ist der Nachteil gegeben, dass lediglich der stärkste Störer an der Freileitungstrasse identifiziert werden kann und schwächere Nebenstörquellen nicht identifiziert werden können. Daraus folgt, dass bei der Entstörung der Trasse auch intakte Komponenten getauscht oder entstört werden, da eine präzise Identifizierung der einzelnen Störquellen nicht möglich ist.

Sämtliche Verfahren zur Detektion von Funk-Störquellen haben auch wesentliche Nachteile dahingehend, dass sie hohe Kosten verursachen, Zeit intensiv und ineffizient sind, da die Isolatoren und Armaturen auf Verdacht hin ausgetauscht oder entstört werden), Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 602 25 614 T2 2009.04.16 [0003].

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache sensorbasierte Lösung zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen auszuführen (siehe Zeichnung 1).

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen zu beschreiben, welches mit einem geringen Aufwand an Kosten und einer optimalen, optischen und sensorgesteuerten Detektion eine effektive und effiziente Entstörung gewährleistet Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 602 25 614 T2 2009.04.16 [0004], [0005).

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hautpanspruch 1 mit seinen Unteransprüchen realisiert wird.

Dabei wird ein neuartiges Verfahren zur Detektion von Funk-Störquellen in der Zusammenführung der Anwendungen von Flugdrohnen, Steuerungs-, Analysesoftware sowie Sensorik so ausgeführt,

  • – dass eine Detektion mit Hilfe einer mit sensorgestützten Flugdrohne bekannter Bauart ausgeführt wird und dabei in einem geringen Abstand die Objekte mit optischen Erfassungsgeräten (Foto-/Videokamera) hoher Auflösung und Sensorik erfasst werden und mit einer Datenübertragung zwischen Flugdrohne und einer Basisstation die Auswertung und Dokumentation stattfinden kann Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 601 24 224 T2 [0001],
  • – dass der Abstand der Flugdrohne zum Objekt zwischen 1–20 Meter ausgeführt wird,
  • – dass die Flugdrohne mit mehreren Sensoren sowie optischen Erfassungsgeräten (Foto-/Videokamera) hoher Auflösung und dem geringen Abstand in der Lage ist den Störer zu identifizieren, auch wenn es nicht die stärkste Störquelle ist,
  • – dass bei der Realzeitauswertung der notwendige Abstand zur Ermittlung des Störers zur besseren Erkenntnis so verändert wird, dass eine optimale Auswertung stattfinden kann Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 601 24 224 T2 [0042],
  • – dass die Flugdrohne mit einem oder mehreren Sensoren sowie optischen Erfassungsgeräten (Foto-/Videokamera) hoher Auflösung ausgerüstet wird,
  • – dass die Effizienz der Entstörungsmaßnahme aufgrund der präziseren Detektion der Störquellen erhöht wird,
  • – dass die Flugdrohne mit einer Kombination aus satellitengesteuerter und bildgesteuerter Navigation autonom fliegt, mit der Möglichkeit eines manuellen Eingriffs in die Steuerung Die Ausführungen sind bereits zum Teil bekannt, siehe DE 601 24 224 T2 [0001].

Das Verfahren wird erfindungsgemäß so ausgeführt, dass die Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen im Abstand mit einer Sensorik und optischen Erfassungsgeräten (Foto-/Videokamera) hoher Auflösung bestückten Flugdrohne durchgeführt wird. Zusätzlich wird mithilfe von Bildschirmen und Videobrillen eine Inspektion des Objektes vor Ort ermöglicht. Die Ausführung ist bereits bekannt, siehe DE 601 24 224 T2 [0042], [0046].

Es ist vorteilhafterweise sinnvoll, eine direkte Datenfernübertragung von der Flugdrohne während des Fluges zur Basisstation auszuführen und somit die Störquelle direkt vor Ort detektieren zu können.

Bei Detektion einer Schadensstelle wird eine detailliertere Analyse eingeleitet. Dabei wird der Abstand zwischen der Flugdrohne und dem identifizierten Objekt zur besten Aufnahmemöglichkeit in ihrer Entfernung zueinander optimal verändert und fokussiert.

Die Flugdrohne ist ein Flugapparat, ähnlich eines Modellfluggerätes bekannter Bauart, mit Flugeigenschaften wie Steig- und Sinkflug, Vorwärts-, Rückwarts- und Seitwärtsflug sowie Schwebeflug und Streckenflug (long distance flights).

Die Vorteile des Verfahrens im Rahmen der gewerblichen Anwendbarkeit liegen darin begründet, dass sich kostengünstig und mit geringem Zeitaufwand eine sensorbasierte Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen ausführen lässt. Durch die mit optischen Erfassungsgeräten (Foto-/Videokamera) hoher Auflösung sowie sensorbasierte Detektion von Funk-Störquellen ist es möglich, Entscheidungen zum Zustand des jeweiligen Objektes zu treffen. Es ist weiterhin möglich, ohne großen finanziellen und zeitlichen Aufwand eine erste Einschätzung zum Zustand des Objektes sowie eine erste Klassifizierung zu erstellen und über mögliche Maßnahmen wie Reparatur oder Austausch zu entscheiden. Die Ausführung ist bereits bekannt, siehe DE 601 24 224 T2 [0042], [0046], 1, 2, 4, 5, 6, 7, DE 602 25 614 T2 2009.04.16 [0001], [0003], 25.

Das neuartige Verfahren beschäftigt sich mit der zur Detektion von Funk-Störquellen an Freileitungen auftretend durch Alterung und/oder Umwelteinflüsse durch Aufnahme von Messdaten in der Neuartigkeit, dass die Datenaufnahmen (siehe Zeichnung 1), welche in der ursprünglichen Anmeldung enthalten sind, wie unterhalb beschrieben erfolgen, insbesondere

  • – durch den Einsatz von akustischen Sensoren,
  • – durch den Einsatz von Sensoren zur Messung elektrischer Felder,
  • – durch den Einsatz von optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern,
  • – durch den Einsatz von Sensoren zur Messung elektro-magnetischer Felder
  • – durch den Einsatz verschiedener Fusionen, insbesondere Informations-, Daten- und Sensorfusionen
  • – durch eine automatisierte Befliegung der Freileitung/Objekte in elektrischen und elektromagnetischen Feldern (siehe Zeichnung 1) basierend auf einer Kombination aus satellitengesteuerter und bildgesteuerter Navigation.

Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von optischen Sensoren in verschiedenen Frequenzbändern und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen und Fremdkörpern an der Freileitung. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung/Lokalisierung von Fehlstellen in elektrischen und elektromagnetischen Feldern (siehe Zeichnung 1).

Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von akustischen Sensoren und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen insbesondere durch elektrische Teilentladungen. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in elektrischen und elektromagnetischen Feldern (siehe Zeichnung ➂/➃).

Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von Sensoren zur Aufnahme elektrischer Felder und deren Auswertung erfolgt die Identifizierung und Ortung von Fehlstellen inbesondere durch nichtlineare Spannungsverteilung. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in elektrischen und elektromagnetischen Feldern (siehe Zeichnung 1).

Durch die Datenaufnahme unter Einsatz von Sensoren zur Aufnahme elektro-magnetischer Impuls-Felder erfolgt die Identifizierung und Ortung von äußeren und inneren Fehlstellen des Isolators. Die erfinderische Tätigkeit liegt in der Korrelation von verschiedenen Sensoren und der autonomen Erkennung von Fehlstellen in elektrischen und elektromagnetischen Feldern (siehe Zeichnung 1).

Die Abfolge der einzelnen Funktionen innerhalb des Geschäftsprozesses ist dem Dokument „Geschäftsprozessbeschreibung” zu entnehmen. Anhang zu Zeichnung 2
Übersicht Steuerungs-/IT-Systeme
Anhang zu Zeichnung 2
Flight Management System/IT/Sensorik
Anhang zu Zeichnung 2
Emergency Management System/IT/Sensorik

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 202013010593 U1 [0001]
  • DE 60225614 T2 [0002, 0003, 0005, 0007, 0014]
  • DE 60124224 T2 [0009, 0009, 0009, 0010, 0014]