多旋翼fpv技术在电力行业的应用与研究科技项目申请书及可行性研究报告.docx
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多旋翼fpv技术在电力行业的应用与研究科技项目申请书及可行性研究报告
公司科技项目
申请书及可行性研究报告
填写说明
一、请严格按照要求填写各项。
二、专业类别根据项目所属专业种类中选择。
三、项目摘要应简要说明项目研究内容和预期成果，字数要求500字以内。
四、项目申请单位指提出项目建议与申请的单位或部门，如总部各部门、直属机构、各分子公司及其所属基层单位等。
五、项目分工应主要描述项目申请单位与协作单位的任务划分，项目计划进度安排应按时间段列出研究推进计划，并明确各阶段交付物及标志性里程。
六、科技经费预算支出科目具体解释见附件2。
七、科技成果的成熟度水平评判标准见附件3。
项目简表
项目名称
多旋翼FPV技术在电力行业的应用与研究
项目
负
责
人
姓名
工作单位
供电局
性别
年龄
职称
助理工程师
项
目
分
类
[]基础性研究
[]前瞻性研究
[■]应用性研究
[]发电技术[■]输电技术[]变电技术
[]配电技术[]用电技术[]电网运行技术
[]信息技术[]通信技术[]物资管理技术
[]电网建设[]继保自动化[]其它
项目起止时间
2017年3月——2018年11月
申请经费总额
44万元
是否重点项目
否
项目摘要（500字以内）：
目前，无人机巡线方式都是采用多旋翼无人机搭载摄像头、红外成像仪等设备进行巡线飞行，机巡方式对提高巡线质量和效率，降低巡线成本，较少维护人员作业风险和劳动强度等方面有积极的作用，但在实际应用过程中该巡线方式存在的一些弊端也逐步暴露出来：
如无人机在飞临杆塔的全过程，可能因视觉角差及操作飞手对距离估算的不准致使无人机越过安全距离甚至触碰杆塔和导线导致无人机受损，甚至会引发线路接地或短路跳闸，造成电网安全事故事件。
本项目拟探索将FPV技术运用应用于多旋翼无人机的可行性，拟通过将FPV技术与无人机相结合的方式实现第一视角对巡视目标的实时观测，同时可以避免因视觉角差或无人机与导线距离过近等原因导致的线路对无人机放电的风险，同时增强了视觉效果，提高了缺陷及隐患查找的准确性，当线路发生重大故障时能确保在第一时间定位故障，以利于安排抢修人员及时进行线路抢修，提高抢修效率，减少停电时间。
预期成果成熟度水平
2级
项目负责人意见：
（签字）年月日
申请单位意见：
（公章）年月日
总部部门、直属机构、分子公司意见：
（公章）年月日
项目分工与计划进度安排
1、项目相关单位及具体分工
单位
具体分工
项目申请单位
现状问题分析，资料收集，总体技术方案设计，外委协商，系统组建与调试，系统试运行等。
协作单位1
1、无人机图传与飞行眼镜数据传输
2、无人机搭载FPV设备方式
3、视频数据叠加技术
4、无人机控制系统无人机安全解决方案及保护软件
5、无人机控制系统
6、无人机GPS系统
协作单位2
协作单位3
2、计划进度安排
任务名称
开始时间
完成时间
主要内容及交付项
前期调研
2017.03
2017.05
对国内外现有多旋翼无人机的FPV技术运用于电力巡线技术分析与应用情况进行调研，结合梧州局实践确定初步技术路线及技术总体方案
硬件设计
2017.05
2017.09
按照设计方案的功能要求，对装置的硬件电路进行设计，制作和功能测试
软件编写
2017.09
2017.12
按照设计方案的功能要求，结合装置的硬件开发平台，开展硬件驱动程序编写工作以及软件的开发和功能测试工作
整机测试
2017.12
2018.03
开展整机功能测试工作，包括硬件性能和软件功能，无线通信整体测试，装置外壳和机械结构的设计选型，并按照相关标准要求对样机进行相关型式试验测试
系统完善
2018.03
2018.06
通过一系列功能试验和型式试验的验证考核后，对样机进行相应完善，并确定最终可用于现场的FPV技术多旋翼无人机样机。
现场运行
2018.06
2018.9
FPV技术多旋翼无人机试运行，收集运行数据，编制技术报告及试运行报告。
验收
2018.10
2018.11
完成验收材料的提交，配合公司开展验收工作，完成结题及资金结算。
编写要求：
1.列出分时间段计划研究内容；
2.分时间段提供成果的内容和形式，要求具有可检查性。
项目组成人员情况
序号
姓名
年龄
职称、职务
工作单位
任务分工
1
助理工程师、专责
梧州供电局输电管理所
项目总体负责、技术方案研究制定、总体实施协调
2
工程师、输电管理所主任
梧州供电局输电管理所
总体技术指导、工作协调
3
工程师、书记
梧州供电局输电管理所
总体流程指导、系统试验
4
工程师、专责
梧州供电局输电管理所
技术指导、现场试验
5
助理工程师、高级作业员
梧州供电局输电管理所
技术指导
6
助理工程师、中级作业员
梧州供电局输电管理所
协助技术方案研究制定、现场试验、编制验收材料
7
助理工程师、中级作业员
梧州供电局输电管理所
协助技术方案研究制定、现场试验、编制验收材料
8
初级作业员
梧州供电局输电管理所
协助技术方案研究制定、现场试验、编制验收材料
9
工程师
梧州供电局设备部
项目管控、技术方案审核、组织协调中期检查及项目验收
一、目的和意义
“FPV”即“第一人称主视角”，它是一种基于遥控航空模型或者车辆模型上加装无线摄像头回传设备，在地面看屏幕或者佩戴飞行眼镜操控模型的技术操作。
现有无人机在电力巡线上的应用方式为传统巡线方式与无人机巡线相结合，选择多旋翼无人机搭载摄像头、红外成像仪或者导线损伤探测仪等任务设备进行巡线飞行。
该巡线方式大大提高了巡线质量和效率，降低了巡线成本，同时还降低了维护人员作业风险和强度。
但是，该巡线方式仍然存在一些弊端，如维护人员只能在巡线结束后的巡线报告或者图片数据中才能发现缺陷的存在及位置；当线路出现重大问题时维护人员无法第一时间利用无人机去寻找故障点等。
针对以上种种弊端，通过将FPV技术与多旋翼无人机巡线相结合的方式进行巡线的实时观察，可以在第一时间发现线路缺陷，而且当线路发生重大故障时也能在第一时间发现故障位置及原因，便于安排抢修人员进行线路抢修，减少损失，提高抢修效率。
也能更有针对性的发现或寻找线路缺陷。
二、项目研究的背景
1.国内外研究水平的现状和发展趋势；
目前国内外FPV技术发展比较成熟，而无人机巡线技术也正在广泛推广。
但绝大多数FPV技术都应用于操作竞技、休闲娱乐与影视航拍，成熟的电力项目的应用比较少见。
如何建立完善的技术应用规范与技术手册是一个亟待解决的问题。
2.介绍国外研究机构对本项目的研究情况；
2011年，日本大地震后，日本某机构利用FPV技术操控无人机进入福岛核电站残骸观察核电站受损程度。
由于震后核电站破坏严重，人员又无法进入，故无人机飞手利用FPV技术进行视外飞行，并进行破坏评估及初步观察。
3.介绍国内研究机构对本项目的研究情况。
2015年，深圳大疆科技有限公司联合德国卡尔蔡司公司研发了CloudlightFPV虚拟现实眼镜，该产品可实现通过佩戴眼镜观察无人机第一视角操控无人机，目前仅应用于航拍等领域。
4.项目研究的技术关键与难点。
目前多数FPV技术均应用在休闲娱乐与影视航拍之中，因此第一视角飞行的安全性与稳定性无法得到保障，若将FPV与多旋翼无人机电力巡线相结合，必然对第一视角飞行无人机的稳定性有极高的要求。
同时，如何将飞行过程中的重要飞行数据与实时飞行画面叠加在视频界面中，也是需要解决的技术难点之一。
三、项目申请单位具备的研究基础和条件
1、项目负责人：
江龙剑，职务：
输电管理所输电线路专责，专业：
电力系统自动化。
从事输电线路生产管理工作期间，多次组织实施输电架空线路雷击故障查找工作，具有丰富的线路运行、检修经验。
在本项目中负责技术方案研究制定、需求分析、系统试验。
2、梧州供电局输电所成立了“李欢庆职工创新工作室”，集中了输电专业的技术精英，重点开展业务培训、难点攻关、技术改造、课题研究、技术交流、技术协作。
坚持从实际出发，坚持以问题为导向，将创新工作融入日常工作开展。
编写要求：
1.项目负责人的情况介绍，专业、特长、工作量和在本项目中的作用；
2.项目申请单位在相关研究领域曾开展的工作、曾取得的科研成果、曾获得的荣誉；
3.项目申请单位在相关研究领域已有的软硬件平台、理论研究环境、实验室条件等。
四、项目研究内容、技术路线与实施方案
编写要求：
1.项目研究内容的详细说明（分专题或按内容序号描述）。
主要研究内容
1主要技术内容
1）实现多旋翼无人机的第一视角飞行
2）研究多旋翼无人机搭载FPV设备方式，针对不同搭载方式进行测试
3）研究多旋翼无人机飞行特点，结合FPV飞行方式进行多旋翼无人机搭载FPV设备确定飞行手册
4）多旋翼无人机第一视角视频画面清晰稳定的显示于飞行眼镜内全景显示器
5）研究多旋翼无人机信号叠加功能，重要飞行数据与第一视角视频同时显示，并有提示功能
6）通过多旋翼无人机遥控器能够切换数据显示、转换相机视角、操控无人机
7）研究多旋翼无人机应急保护，使无人机由于误操作或者信号丢失能迅速自主切换飞行模式，自主控制飞行或按预先设定飞行方案进行飞行，避免坠机或撞机情况发生
2主要技术难点
1）传统FPV飞行操作方式与多旋翼无人机飞行操作有很大区别，为了保证设备能高效、安全进行电力巡线，需要对比两种飞行方式，确定规范的多旋翼无人机搭载FPV设备的飞行手册
2）FPV技术的实现要求无人机的图传系统的延迟非常低，能够使飞手根据显示器实时完成正确的飞行操作，因此需要研究多旋翼无人机图传系统，降低图传延迟。
3）FPV技术的实现要求无人机的控制系统的延迟非常低，能够使无人机第一时间完成飞手下达的指令，因此需要研究多旋翼无人机飞控系统，降低飞控延迟。
4）通过遥控迅速切换视角，使全景显示器能在飞行器第一视角与飞手第一视角进行切换，从而不必移开飞行眼镜去操作安全起飞与降落
5）多旋翼无人机有自主误操作判断系统，与操作提示系统，当收到明显的飞手误操作指令能自我识别，并提示飞手，或自主切换飞行模式，从而降低无人机因误操作或者信号丢失导致的坠机与撞机
2.项目研究拟采用的技术路线的详细说明。
要描述具体的理论研究步骤，现场试验的地点和试验计划。
需要建设试验手段的项目，要给出试验手段的结构和作用；
项目研究拟采用的技术路线的详细说明
技术路线：
1.根据项目需求，确定多旋翼无人机FPV飞行技术进行电力巡线的新方法与技术方案
2.研究多旋翼无人机巡检高度及飞行路线规划技术、多旋翼无人机搭载FPV设备规范飞行操作手册
3.研究多旋翼无人机图传与全景式眼镜显示器数据传输问题，解决图传延迟过大问题
4.研究多旋翼无人机控制系统，用一个遥控器能完成无人机飞行，视角切换，摄像机控制等操作
5.对多旋翼无人机GPS系统进行改进升级，使其悬停定位精度小于0.5m、高度误差小于0.3m
6.研究多旋翼无人机视频叠加技术与全景式飞行眼镜，使最重要的飞行数据能够与多旋翼无人机第一视角显示在全景式显示器中
7.研究多旋翼无人机自主飞行系统、地面站系统、飞行眼镜等设备。
对无人机的稳定性及可靠性的测试
8.对多旋翼无人机巡检作业时，信号丢失、接收误操作、遇突发事件时的安全解决方案及保护软件方面的研究开发。
9.撰写研究报告
3.理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系；
理论研究和试验内容与项目总目标的因果关系
技术路线：
1.根据项目需求，确定多旋翼无人机FPV飞行技术进行电力巡线的新方法与技术方案
原因：
本文意在探讨研究无人机FPV飞行方式运用在电力行业的可能性，若该应用可行，必然需要研究出一套完善且可行的应用方法与技术方案从而让该技术能够高效、安全完成项目目标。
2.研究多旋翼无人机图传与全景式眼镜显示器数据传输问题，解决图传延迟过大问题
原因：
第一视角飞行对无人机实时画面要求较高，目前普遍应用于工业级无人机的图传延迟在300ms左右，因此飞手需要将图传的延迟考虑在内，或者研究图传信号传输问题，尽量降低图传延迟。
3.研究多旋翼无人机控制系统，用一个遥控器能完成无人机飞行，视角切换，摄像机控制等操作
原因：
FPV第一视角飞行通常为超视距飞行，因此所有无人机的相关操作都只有头戴飞行眼镜的飞手给出，因此需要整个控制系统都集成在一个飞行遥控器，一名飞手能完成飞行、起飞降落、视角切换、摄像机操控等操作。
4.研究多旋翼无人机视频叠加技术与全景式飞行眼镜，使最重要的飞行数据能够与无人机第一视角显示在全景式显示器中
原因：
飞手头戴飞行眼镜时，视角当中只有眼镜中的全景式显示器，因此为了让无人机平稳、安全的飞行，飞手必须在第一视角飞行的同时能够观测到实时飞行数据，如经纬度、飞行高度、速度等数据，因此需要将这些重要的飞行数据叠加在第一视角视频中。
5.研究多旋翼无人机自主飞行系统、地面站系统、飞行眼镜等设备。
对无人机的稳定性及可靠性的测试
原因：
在电力巡线或其他电力项目应用时，为了避免坠机或者撞机事故的发生，对无人机的稳定性要求很高，因此需要对无人机各系统和设备进行调试和测试，使无人机稳定性达到要求
6.对多旋翼无人机巡检作业时，信号丢失、接收误操作、遇突发事件时的安全解决方案及保护软件方面的研究开发
原因：
在无人机飞行过程中若因飞手的误操作、或者无人机信号丢失时无人机应具备自主飞行或者按照之前设定的航程飞行或悬停等，因此需要研究开发出无人机安全解决方案及保护软件，避免无人机坠机的发生。
7.对比传统无人机飞行方式与FPV飞行方式制定出FPV飞行方式飞行手册
原因：
传统无人机飞行方式与FPV飞行方式有不同的要求，因此需要对比制定出适合FPV飞行方式的飞行手册，让飞手更加规范、安全的进行FPV飞行。
8.撰写研究报告
4.需要多家单位共同承担的项目，需要写明各家的分工、职责和提供的成果；项目的组织方式；合作方式、知识产权和成果分享的初步方案；
5.外委的工作内容和工作量；
备注：
有外委的必须详细说明外委的内容及工作量，以下为示例：
序号
外协内容
工作量
1
研究无人机图传与飞行眼镜数据传输
100工日
2
研究无人机搭载FPV设备方式
80工日
3
研究视频数据叠加技术
80工日
4
研究无人机安全解决方案及保护软件
80工日
5
研究无人机控制系统
90工日
6
研究无人机GPS系统
80工日
6.需要国际合作，要写明与外方的合作方式、知识产权和成果分享的初步方案，及以前的工作联系；
7.对于装置、设备开发的项目，要提出装置或设备的开发计划及设计方案。
五、预期目标和成果形式
编写要求：
1.阐明项目研究预期达到的目标、技术经济指标；
预期目标及创新点
1.目标：
完成基于多旋翼无人机的FPV技术在电力行业应用的研究
2.创新点1：
利用多旋翼无人机搭载FPV设备进行电力巡线
3.创新点2：
多视角切换，使起飞、飞行、降落操作均能在佩戴飞行眼镜进行
4.创新点3：
多旋翼无人机安全解决方案及保护软件
主要技术经济指标
1.提高电力巡线的及时性与效率
2.提高了FPV飞行的安全性与稳定性
2.明确叙述提供研究成果的形式，包括理论研究报告、全套设计制造技术、实用装置或软件等；要求成果提供的形式能够被其他研究人员掌握，使成果的使用权具有可转移性。
成果的级别需按照科技成果成熟度水平评判标准进行评判（见附件3）
提供的最终成果（含最终成果形式及成果验收标准）
最终成果形式:
1成果（级别、数量）
研制八旋翼无人机1台
FPV飞行技术眼镜2套
多旋翼无人机FPV飞行技术电力巡检指导标准手册一本
2项目最终形成的标准（级别、数量）
无
3项目形成的论文（级别、数量）
省级期刊论文1篇
4项目形成的专利（级别、数量）
多旋翼无人机FPV飞行装置申请国家实用新型专利1项
5项目建设过程中的人才培养说明：
培养无人机FPV飞行装置专业操作人员8名
六、配套科技应用示范项目落实情况
无
七、内部查新情况
本处仅填写查新报告的结论部分，如本查新项目的研究内容与公司内部查新范围内的项目相比不重复、具有创新性。
查新报告（模板）见附件1。
八、
项目经费预算
合 计
2017年
2018年
20××年
研究开发费（万元）
11
11
0
资本性支出（万元）
33
3
30
项目总经费（万元）
44
14
30
预算支出科目
金额（万元）
总金额
其中：
外委部分金额
备注
一、研究开发费合计
11
11
研发费
1、人工费
4
4
用
2、材料费
0
0
3、现有仪器设备使用费
0
0
4、测试化验加工费
0
0
5、燃料动力费
0
0
6、差旅费
0
0
7、会议费
0
0
8、国际合作与交流费
0
0
9、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
0.5
0.5
10、技术培训费
6
6
考取由AOPA航空器拥有者与驾驶员协会颁发的无人机驾驶员执照2份
11、劳务费
0
0
12、专家咨询费
0
0
13、管理费
0.5
0.5
二、资本性支出合计
33
0
资本性支出
1、设备费
32
——
（1）购置设备费
——
——
附表2
（2）试制设备费
32
32
附表3
（3）软件购置费
0
——
附表4
2、安装调试费
1
——
4场进行安装调试所产生的费用1万元
3、其它费用
0
——
应进行详细描述
总计
44
11
备注：
新标准电科院外委比例不得超过60%，其他单位不得超过70%
备注：
特别提醒，项目经费预算章节要求所有的费用前后一致，特别是与项目申报书简表以及入库申请汇总表中的数据相一致，数据不符以及未做说明者做退回处理，不予受理。
所有涂黄色的地方均应删掉或者按示例进行填报或修改
九、经费预算详细说明
编写要求：
1.按项目经费预算表分项详细说明预算形成的依据；
2.应详细列明项目研发预备购置的主要设备、仪器、软件；
3.应结合外委单位的工作内容与工作量对外委费用的组成进行详细说明；
4.未能对所需资金进行有效说明的，原则上不予入库。
备注：
以下供参考，可参考这个表列明细，但所有数据均应前后一致，数据不符以及未做说明者做退回处理，不予受理：
数量（单位）
预算单价
预算（万元）
合计（万元）
1、人工费
无人机机械工程师
4（人数*工作月）
0.5/（人·月）
2
4
无人机软件工程师
4（人数*工作月）
0.5/（人·月）
2
2、材料费
3、测试化验加工费
4、燃料动力费
5、差旅费
6、会议费
7、国际合作与交流费
8、出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
出版印刷/文献/信息传播/知识产权事务费
0.5
0.5
9、技术培训费
培训人次
2人次
0.05/（人·学时）（考取由AOPA航空器拥有者与驾驶员协会颁发的无人机驾驶员执照2份 ）
6
6
培训时间
60学时
10、劳务费
11、专家咨询费
12、管理费
管理费最高不超过项目经费总数的15%
0.5
0.5
一十、有关证明文件
编写要求：
1.科技应用示范项目依托工程单位对项目的意见及盖章；
2.申请单位已有工作基础证明材料（参与项目结题证明，荣誉证书、软硬件平台照片）；
附表1现有仪器设备使用明细表（单价5万元以上）
单位：
万元
序号
设备
名称
设备
型号
单价
数量
（台件）
总价
隶属
单位
设备
状况
购置
时间
使用费计算单价
附表2仪器、设备购置预算明细表（单价5万元以上）
单位：
万元
序号
设备
名称
单 价
（万元/台件）
拟购置数量（台件）
总价
备注
单价5万元以上设备
合计
单价5万元以下设备
累计
附表3仪器、设备试制预算明细表（单价5万元以上）
单位：
万元
序号
设备名称
单台价值（万元/台件）
拟试制数量（台件）
总价
备注
1
多旋翼旋翼无人机
30
1
30
2
多旋翼无人机-FPV机载FPV设备
2
1
2
单价5万元以上设备合计
30
1
30
单价5万元以下设备
1
2
2
累计
32
附表4软件购置预算明细表（单价2万元以上）
单位：
万元
序号
软件名称
单价
（万元/套）
拟购置数量（套）
软件总价
备注
单价2万元以上软件合计
单价2万元以下软件合计
累计
附件1公司级科技项目内部查新报告（模板）
查新项目名称
多旋翼FPV技术在电力行业的应用与研究
检索关键词
FPV、无人机
检索结果
本项目公司内部查新共检索一般相关项目7个，其中已完成项目7个，实施中项目0个，已储备项目0个。
检索结果及分析如下：
一、已实施项目
[1]【名称】输电线路无人机巡检研究
【成果简介】超高压输电线路巡检目前主要采用人工巡检作业方式，劳动强度大、安全系数低，随着工业发展，电网容量的增大和电压等级提高，对输电安全性、可靠性提出了更高的要求。
目前，南方电网超高压输电公司线路的巡视因各单位工作人员少而不能满足实际巡视要求，
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