無人機(jī)輸電線路智能巡檢技術(shù)綜述

【摘?要】隨著國家的發(fā)展，離不開電源行業(yè)的支持，和輸電線路直接影響供電的安全與穩(wěn)定，因此它具有重要意義，確保輸電線路的安全性和可靠性的操作過程。傳統(tǒng)的輸電線路普遍存在以下兩個缺點(diǎn)：一是檢測工作的效率相對較低;二是檢測工作的成本相對較高。為了有效解決傳統(tǒng)輸電線路的上述不足，開發(fā)了智能輸電線路無人機(jī)檢測系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于實(shí)際檢測工作中。相關(guān)實(shí)踐結(jié)果表明，智能輸電線路無人機(jī)巡檢系統(tǒng)不僅能有效提高巡檢工作效率，還能通過可視化巡檢方式不斷提高巡檢工作質(zhì)量，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);輸電線路智能;巡檢技術(shù)

引言

線路巡檢是保證架空線路正常運(yùn)行的重要手段，隨著我國輸電線路的快速發(fā)展，線路巡檢工作面臨著作業(yè)強(qiáng)度大、周期長，部分線路環(huán)境惡劣等問題，傳統(tǒng)的人工巡視方法面臨巨大挑戰(zhàn)。為此，近年來電網(wǎng)積極引進(jìn)新技術(shù)，提高線路巡檢工作自動化程度，改進(jìn)巡檢工作模式。

1實(shí)現(xiàn)了智能電力檢測系統(tǒng)的主要過程分析

智能功率檢測系統(tǒng)的研究和開發(fā)主要包括以下系統(tǒng)：（1）輸電線路走廊的三維建模系統(tǒng);（2）自動塔斷層解釋和識別系統(tǒng)，輸電線路智能無人機(jī)，等檢查具有重要意義的操作狀態(tài)通過無人機(jī)輸電線路檢查，主要包括以下方面：首先，它可以有效地提高檢查的效率通過無人機(jī)的檢查工作，它還可以發(fā)揮重要作用的營救和救災(zāi)工作;其次，在發(fā)生一些突發(fā)事件時(shí)，可以有效地保證巡邏工人的生命安全通過線停電檢查。此外，傳統(tǒng)的檢測方法往往受到輸電線路所處地形、當(dāng)?shù)亟煌?、氣候等因素的影響，而無人機(jī)檢測方法能夠有效克服這些問題，實(shí)現(xiàn)對輸電線路高效、高質(zhì)量的檢測。最后，智能無人機(jī)巡邏系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)向相關(guān)決策者提供事故現(xiàn)場的真實(shí)畫面，使決策者能夠做出更加科學(xué)合理的應(yīng)急響應(yīng)方案。

1.1輸電線路走廊的三維建模系統(tǒng)

對于輸電線路的走廊位置，應(yīng)該以客戶的實(shí)際巡檢需要以及電力行業(yè)相關(guān)的走廊巡檢方式作為重要依據(jù)，給出下述新的研究思路。如果在輸電線路走廊建設(shè)工作中使用無人機(jī)傾斜測繪技術(shù)，那么就可以實(shí)現(xiàn)走廊可視化三維模型的建立，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)觀察和分析輸電線路周邊環(huán)境變化對線路運(yùn)行的影響，主要包括以下三方面：首先是通過對輸電線路周圍樹木的觀察及時(shí)發(fā)現(xiàn)并測定線路與周邊樹木的實(shí)際距離，便于作出相應(yīng)的處理;其次，能夠?qū)崟r(shí)的檢查周圍環(huán)境對于輸電線路的影響，例如輸電線路周圍是否存在會對輸電線路運(yùn)行產(chǎn)生不良影響的工程施工等;最后，實(shí)時(shí)觀察輸電線路周圍是否出現(xiàn)一些會對線路正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響的新建建筑。在輸電線路中應(yīng)用走廊三維建模系統(tǒng)主要具有下述優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的以照片進(jìn)行判讀的工作方式相比較而言，通過便攜式單鏡頭測繪無人機(jī)的使用獲得三維線路的相關(guān)走廊數(shù)據(jù)能夠更加直觀并且高效的判讀通道的實(shí)際狀態(tài)，不僅需要的成本比較低，而且還能夠有效提高工作的效率，為客戶提供更加直觀且準(zhǔn)確的可視化線路走廊圖。

1.2塔架故障的自動判讀以及識別系統(tǒng)

對于輸電線路中的塔架部分，則摒棄原有的人工處理方法，通過塔架故障自動判讀以及識別系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義上的塔架精細(xì)化以及自主化的巡檢方式：首先是前端塔架數(shù)據(jù)的采集工作主要通過工業(yè)旋翼機(jī)實(shí)現(xiàn);其次對于獲得的前端采集數(shù)據(jù)，主要通過數(shù)據(jù)識別系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自主刪選以及判斷，并獲得相關(guān)的缺陷報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容主要涉及線路以及缺陷的名稱以及巡檢的日期等等。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠通過現(xiàn)代化人工智能技術(shù)的應(yīng)用改變原有的人工判讀照片工作方式，在很大程度上緩解了工作人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

1.3輸電線路的智能無人機(jī)系統(tǒng)

以輸電線路所處的地理情況以及相關(guān)的巡檢工作要求作為主要依據(jù)，智能無人機(jī)系統(tǒng)主要有以下三種類型的無人機(jī)機(jī)型：第一種是固定翼無人機(jī)，該種無人機(jī)主要是通過便攜的操作方式、比較長久的航時(shí)性能以及高清的數(shù)碼相機(jī)等來實(shí)現(xiàn)對走廊三維高清圖片的收集工作;第二種是復(fù)合式無人機(jī)，該種無人機(jī)主要是通過垂直起降的工作方式、飛行快速、長時(shí)間的航時(shí)以及三軸增穩(wěn)可見光吊艙實(shí)現(xiàn)低走廊快速巡檢視頻的采集工作;第三種則是多旋翼無人機(jī)，該種無人機(jī)主要是通過空中懸停的方式以及三軸增穩(wěn)雙光吊艙，實(shí)現(xiàn)對塔架巡檢和缺陷照片數(shù)據(jù)的獲取工作。通過對上述三種無人機(jī)機(jī)型的引進(jìn)，能夠更好地適用各種不同的需求以及工作環(huán)境，有效提高巡檢工作的工作效率以及準(zhǔn)確度，實(shí)時(shí)采集輸電線路的實(shí)際情況，通過相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取結(jié)合人工的方式查詢和判斷輸電線路中出現(xiàn)異常狀況的主要原因，及時(shí)采取合理有效的處理措施，在最大限度上保障輸電線路運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。

2無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

（1）桿塔本體精細(xì)化巡視。無人機(jī)精細(xì)化巡視是通過多旋翼無人機(jī)對桿塔精細(xì)部位進(jìn)行高清拍照，通過圖片巡檢發(fā)現(xiàn)開口銷、金具、絕緣子等部位缺陷，拍攝的內(nèi)容主要包括導(dǎo)地線桿塔側(cè)掛點(diǎn)、導(dǎo)地線側(cè)掛點(diǎn)及絕緣子。實(shí)踐證明，無人機(jī)可發(fā)現(xiàn)桿塔部位90%以上開口銷缺陷，尤其是金具上方的開口銷缺陷可達(dá)100%，同時(shí)可精細(xì)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子芯棒和瓷瓶的破損情況。（2）通道巡視。使用多旋翼無人機(jī)在輸電線路桿塔上方10m外或使用固定翼無人機(jī)在桿塔上方100m外邊飛行邊錄像，記錄輸電線路全線廊道狀況，一方面留存通道歷史檔案數(shù)據(jù)，供運(yùn)維人員反復(fù)查看廊道情況，同時(shí)為停電檢修前現(xiàn)場勘查提供參考數(shù)據(jù);另一方面供排查違建、交叉跨越、大棚等漂浮物、易燃物、樹竹隱患用，通過無人機(jī)排查隱患具有準(zhǔn)確、快速、無遺漏的特點(diǎn)。（3）防外力巡視。使用多旋翼無人機(jī)通過高空快速飛行排查通道內(nèi)的外力施工情況，可發(fā)現(xiàn)隱藏于廠區(qū)、林區(qū)內(nèi)部和遮擋物后面的隱蔽施工詳情。（4）故障巡視。輸電線路發(fā)生故障跳閘后，旋翼無人機(jī)可進(jìn)行高空巡檢及全方位、多角度的檢查，能在輸電線路的巡檢過程中較快發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，減少巡檢人員的高空作業(yè)。（5）三維建模。使用無人機(jī)搭載激光雷達(dá)裝置，在輸電線路通道上方飛行，快速建立線路和廊道的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和樹木、建筑物距離的自動測量及通道隱患的自動預(yù)警分析。（6）災(zāi)后巡視。發(fā)生災(zāi)情后，人員可能第一時(shí)間無法到達(dá)現(xiàn)場，此時(shí)可通過無人機(jī)快速到達(dá)現(xiàn)場了解災(zāi)情，為巡檢人員提供一個更全面、直觀的視角，為風(fēng)險(xiǎn)級別判斷及事件原因分析提供準(zhǔn)確依據(jù)。（7）設(shè)備測溫。無人機(jī)搭載紅外成像儀可近距離對桿塔金具、絕緣子進(jìn)行溫度檢測。對于復(fù)合絕緣子因芯棒受損引起的過熱缺陷，人工地面檢測時(shí)因檢測方向與絕緣子方向平行而難以發(fā)現(xiàn)過熱缺陷，無人機(jī)巡檢方向與絕緣子方向垂直因而能檢測出來。

結(jié)語

輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)正逐步向智能化方向發(fā)展，目前具有深入研究價(jià)值的內(nèi)容有：建立智能立體巡檢體系，即綜合直升機(jī)、旋翼機(jī)、固定翼等機(jī)型開展輸電線路雷達(dá)掃描、測溫、夜巡、防外力等多種巡檢作業(yè)，建立線路數(shù)字化通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動分析;建立無人機(jī)自動駕駛系統(tǒng)，通過提前規(guī)劃航線或使用無人機(jī)航線記憶功能，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自動巡視，使巡檢更簡單、安全、高效;開展無人機(jī)巡檢中缺陷自動識別技術(shù)，通過圖像識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)云臺前端缺陷自動判別和圖片的自動分類命名;無人機(jī)巡檢視頻影像的后處理技術(shù)，結(jié)合桿塔坐標(biāo)，完成影像中桿塔快速定位，開發(fā)影像與二維坐標(biāo)地圖融合技術(shù)。

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作者簡介：

韓曙光，出生年月：1983.10.06，性別：男，民族：漢，籍貫：河北省衡水市安平縣，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：輸電線路方向。

（作者單位：保定吉達(dá)電力建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司線路分公司）