Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mendes, Rui Filipe Loureiro
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/17259
Resumo: The Human Being increasingly depends on electricity for everyday life. The availability of electricity therefore becomes a key factor for any population development. For this, it is necessary that the network is constantly maintained in good condition, through constant inspections, ensuring less failures at any point in the energy transmission chain. Using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) it is possible to mitigate current inspection problems, which are the cost of inspection and its associated risk. Equipping a multirotor with relevant sensors and designing inspection maneuvers can solve many of these problems. However, the problem of low aircraft autonomy is raised. A Vertical take-off and landing aircraft (VTOL) consists of a vehicle with characteristics of multirotor and fixed wing, it seeks to exploit the advantages of each, thus mitigating the problem of flight autonomy. A VTOL solution was developed to respond to these problems, potentially capable of inspecting large extensions of high and medium voltage power lines. This solution was also designed to operate autonomously, reducing the need for human intervention. In addition to the developed aircraft, new inspection maneuvers were also investigated and applied to transmission lines. These maneuvers were designed to take advantage of the benefits of a VTOL. Using both conventional multirotor inspection methods and fixed wing inspection maneuvers, it was possible to obtain promising results for future applications. The final result consists of several simulations of the implemented maneuvers and data collection that justify the use of a VTOL for large-scale inspections, all in an autonomous way. Finally, the prototype of an aircraft developed with the characteristics of a VTOL is also presented.
id RCAP_819404808b3c09858bb31701d62eb95c
oai_identifier_str oai:recipp.ipp.pt:10400.22/17259
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOLUAVVTOLLinhas elétricasPlaneamento de trajetóriasPower linesPath planningThe Human Being increasingly depends on electricity for everyday life. The availability of electricity therefore becomes a key factor for any population development. For this, it is necessary that the network is constantly maintained in good condition, through constant inspections, ensuring less failures at any point in the energy transmission chain. Using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) it is possible to mitigate current inspection problems, which are the cost of inspection and its associated risk. Equipping a multirotor with relevant sensors and designing inspection maneuvers can solve many of these problems. However, the problem of low aircraft autonomy is raised. A Vertical take-off and landing aircraft (VTOL) consists of a vehicle with characteristics of multirotor and fixed wing, it seeks to exploit the advantages of each, thus mitigating the problem of flight autonomy. A VTOL solution was developed to respond to these problems, potentially capable of inspecting large extensions of high and medium voltage power lines. This solution was also designed to operate autonomously, reducing the need for human intervention. In addition to the developed aircraft, new inspection maneuvers were also investigated and applied to transmission lines. These maneuvers were designed to take advantage of the benefits of a VTOL. Using both conventional multirotor inspection methods and fixed wing inspection maneuvers, it was possible to obtain promising results for future applications. The final result consists of several simulations of the implemented maneuvers and data collection that justify the use of a VTOL for large-scale inspections, all in an autonomous way. Finally, the prototype of an aircraft developed with the characteristics of a VTOL is also presented.O Ser Humano está cada vez mais depende de eletricidade para o seu dia a dia. A abrangência da eletricidade torna-se um fator fulcral para qualquer desenvolvimento populacional. Para isto, é necessário que a rede seja mantida em boas condições operacionais, através de inspeções constantes, não podendo existir falhas em qualquer ponto da cadeia de transmissão de energia. Com recurso a UAVs é possível mitigar os problemas de inspeção atuais, sendo estes o custo de inspeção ou o risco da mesma. Equipando um multirotor com sensores relevantes e projetando manobras de inspeção pode resolver muitos dos problemas das mesmas. No entanto, ´e levantado o problema da baixa autonomia das aeronaves. Um VTOL híbrido consiste num veículo com características de multirotor e fixed wing, e procura explorar vantagens de cada um, mitigando assim o problema da autonomia de voo. Foi desenvolvida uma solução VTOL para responder a estes problemas, potencialmente capaz de inspecionar grandes extensões de linhas de alta e média tensão. Esta solução também foi pensada para operar de forma autónoma, reduzindo a necessidade de intervenção Humana. A par da aeronave desenvolvida, foram também investigadas e aplicadas novas manobras de inspeção a linhas de transmissão. Estas manobras foram projetadas de modo a tirar partido das vantagens de um VTOL. Recorrendo tanto a métodos convencionais de inspeção com multirotor e a manobras de inspeção de fixed wing, foi possível obter resultados promissores para aplicações futuras. O resultado final consiste na simulação de possíveis manobras implementadas e no levantamento de dados que justificam o uso de um VTOL para inspeções em grande escala, tudo de forma autónoma. Por fim, também ´e apresentado o protótipo de uma aeronave desenvolvida com as características de um VTOL.Dias, André Miguel PinheiroRepositório Científico do Instituto Politécnico do PortoMendes, Rui Filipe Loureiro2021-03-03T16:14:49Z20202020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.22/17259TID:202550974porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-03-13T13:07:51Zoai:recipp.ipp.pt:10400.22/17259Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T17:36:56.999556Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
title Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
spellingShingle Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
Mendes, Rui Filipe Loureiro
UAV
VTOL
Linhas elétricas
Planeamento de trajetórias
Power lines
Path planning
title_short Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
title_full Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
title_fullStr Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
title_full_unstemmed Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
title_sort Desenvolvimento de métodos de inspeção de ativos elétricos recorrendo a um UAV VTOL
author Mendes, Rui Filipe Loureiro
author_facet Mendes, Rui Filipe Loureiro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Dias, André Miguel Pinheiro
Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
dc.contributor.author.fl_str_mv Mendes, Rui Filipe Loureiro
dc.subject.por.fl_str_mv UAV
VTOL
Linhas elétricas
Planeamento de trajetórias
Power lines
Path planning
topic UAV
VTOL
Linhas elétricas
Planeamento de trajetórias
Power lines
Path planning
description The Human Being increasingly depends on electricity for everyday life. The availability of electricity therefore becomes a key factor for any population development. For this, it is necessary that the network is constantly maintained in good condition, through constant inspections, ensuring less failures at any point in the energy transmission chain. Using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) it is possible to mitigate current inspection problems, which are the cost of inspection and its associated risk. Equipping a multirotor with relevant sensors and designing inspection maneuvers can solve many of these problems. However, the problem of low aircraft autonomy is raised. A Vertical take-off and landing aircraft (VTOL) consists of a vehicle with characteristics of multirotor and fixed wing, it seeks to exploit the advantages of each, thus mitigating the problem of flight autonomy. A VTOL solution was developed to respond to these problems, potentially capable of inspecting large extensions of high and medium voltage power lines. This solution was also designed to operate autonomously, reducing the need for human intervention. In addition to the developed aircraft, new inspection maneuvers were also investigated and applied to transmission lines. These maneuvers were designed to take advantage of the benefits of a VTOL. Using both conventional multirotor inspection methods and fixed wing inspection maneuvers, it was possible to obtain promising results for future applications. The final result consists of several simulations of the implemented maneuvers and data collection that justify the use of a VTOL for large-scale inspections, all in an autonomous way. Finally, the prototype of an aircraft developed with the characteristics of a VTOL is also presented.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-01-01T00:00:00Z
2021-03-03T16:14:49Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.22/17259
TID:202550974
url http://hdl.handle.net/10400.22/17259
identifier_str_mv TID:202550974
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799131459698556928