無(wú)人機(jī)輸電線路智能巡檢技術(shù)探究

胡丁丁　梁翀

【摘??要】本文主要是對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行探究，首先對(duì)電力無(wú)人機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后分析遙感承載平臺(tái)，了解各種遙感方式，最后闡述無(wú)人機(jī)電力巡檢的智能化需求，希望此項(xiàng)技術(shù)能夠得到良好的發(fā)展，滿足人們的需求。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);輸電線路巡檢;巡檢技術(shù)

前言：巡檢是確保輸電線路正常使用的有效方法，隨著輸電線路的增長(zhǎng)，導(dǎo)致線路巡檢工作面臨著非常多的問(wèn)題，而以往人工巡視方法已經(jīng)難以滿足要求，此時(shí)便引進(jìn)了無(wú)人機(jī)技術(shù)，在一定程度上了實(shí)現(xiàn)了巡檢工作的自動(dòng)化，解決了一定的巡檢問(wèn)題。

一、電力無(wú)人機(jī)的簡(jiǎn)介

以無(wú)人機(jī)自身的機(jī)體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，一幫會(huì)將其劃分以下三種類型：（1）無(wú)人直升機(jī)。此類型無(wú)人機(jī)通常需要有人對(duì)其操控，也是很早用于進(jìn)行巡檢的方式。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)本身體積很大，在操控上存在非常高的難度，當(dāng)其和電力裝備發(fā)生了碰撞容易發(fā)生嚴(yán)重的后果，而且其本身在成本也非常高，如今已經(jīng)很少再使用此種方式對(duì)線路進(jìn)行巡檢。（2）固定翼無(wú)人機(jī)。此類型無(wú)人機(jī)通常是借助旋翼旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生向上的升力，此時(shí)可以通過(guò)對(duì)旋翼進(jìn)行控制而改變無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，由于其本身較為靈活、懸停精準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)，在線路巡檢上得到了應(yīng)用，但也存在很多不足，主要體現(xiàn)在續(xù)航時(shí)間相對(duì)較短、飛行高度較低等等，這使得此類型無(wú)人機(jī)主要是用于精細(xì)作業(yè)中。（3）固定翼無(wú)人機(jī)。該無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為其提供所需要的動(dòng)力，其優(yōu)點(diǎn)在于巡航速度很快，具有相對(duì)較長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，但是難以實(shí)現(xiàn)直接起飛，常常需要跑道助飛，并且難以在空中懸停，所以在巡檢時(shí)主要是用于對(duì)遠(yuǎn)程以及范圍較大的情形下。由于每種無(wú)人機(jī)本身都有著獨(dú)特特點(diǎn)，這使得利用人無(wú)人機(jī)在巡檢時(shí)也有一定的側(cè)重。

二、遙感承載平臺(tái)的分析

遙感檢測(cè)主要借助遙感器對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行記錄，將電磁波所產(chǎn)生的反射、輻射等方面的信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛跋?，然后?duì)目標(biāo)物進(jìn)行詳細(xì)分析，這些都是非接觸式檢測(cè)方法。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，遙感檢測(cè)一般情況是用于對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行檢測(cè)，而采用的遙感檢測(cè)手段主要包括以下四種。

（一）紅外遙感

該此遙感主要用于對(duì)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題進(jìn)行檢查較為常用的手段，工作原理為利用紅外熱像儀捕捉熱輻射信號(hào)，獲取溫度的具體分布情況，并形成熱像圖，再對(duì)熱像圖所具有的特點(diǎn)進(jìn)行判斷，以此來(lái)了解設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中具體情形。利用紅外遙感不會(huì)受到電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的干擾，而且具有非常高的安全性與效率，主要是用于對(duì)發(fā)電站、變電站中相關(guān)設(shè)備是是否存在異常發(fā)熱的情況進(jìn)行巡檢。在巡檢時(shí)主要是用于架空線路巡檢中，裝備在旋翼無(wú)人機(jī)上，雖然此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，然而卻沒(méi)有得到大規(guī)模應(yīng)用。

（二）紫外遙感

紫外遙感的作用在于對(duì)電力設(shè)施是否存在局部閃絡(luò)或是電暈放電的情況進(jìn)行檢測(cè)。如果存在放電問(wèn)題將會(huì)產(chǎn)生紫外光信號(hào)，通過(guò)探測(cè)該信號(hào)形成放電紫外圖像，將圖像光子數(shù)當(dāng)作是用于對(duì)放電強(qiáng)度進(jìn)行衡量的重要參數(shù)，這一方法相較于紅外成像法擁有明顯優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在具有非常高的靈敏度，而且還不會(huì)受到環(huán)境所帶來(lái)的干擾。但是，紫外遙感設(shè)備在價(jià)格上偏高，限制了其在無(wú)人機(jī)上的使用，對(duì)其所進(jìn)行的研究也處于初始階段。

（三）激光雷達(dá)

激光雷達(dá)主要是通過(guò)發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)各種參數(shù)，如位置等等，其在定位以及地理測(cè)繪方面得到了普及使用。當(dāng)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢時(shí)，通常的是用在架空線路測(cè)繪通道環(huán)境上，或是進(jìn)行三維重建，是現(xiàn)階段檢測(cè)線路走廊環(huán)境十分有效的方法。在方法在應(yīng)用過(guò)程中所采用的原理在于利用激光雷達(dá)對(duì)通道進(jìn)行掃描，然后根據(jù)所探測(cè)到的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的三維模型，再以此為基礎(chǔ)對(duì)危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析，再與導(dǎo)線、微氣象等方面進(jìn)行有效結(jié)合，對(duì)于輸電線路本身所存在的缺陷進(jìn)行預(yù)警。因?yàn)槎嘈頍o(wú)人機(jī)本身會(huì)受到航程的限制，所以激光雷達(dá)主要是用于固定翼無(wú)人機(jī)上，也有部分小型激光雷達(dá)是用于旋翼無(wú)人機(jī)，主要作用是進(jìn)行簡(jiǎn)單且精細(xì)的建模，截止到目前為止還沒(méi)有得到大規(guī)模使用。

（四）可見(jiàn)光遙感

此種巡檢技術(shù)是通過(guò)利用各種可見(jiàn)光采集設(shè)施對(duì)肉眼能夠發(fā)現(xiàn)的電力設(shè)備所具有的性質(zhì)及發(fā)生的變化進(jìn)行檢測(cè)，其在設(shè)備檢測(cè)上相對(duì)較為簡(jiǎn)單，所檢測(cè)缺陷也較多，被用于無(wú)人機(jī)巡檢中。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)在性能上所存在的不同，將可見(jiàn)光遙感用于不同類型無(wú)人機(jī)上也存在不同。對(duì)于旋翼無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)用其進(jìn)行巡檢替代了原本的人工巡檢，無(wú)人機(jī)上安裝可見(jiàn)光遙感主要是檢測(cè)架空線路及其附近線路是否存在安全隱患與缺陷。固定翼無(wú)人機(jī)則是通過(guò)對(duì)線路不斷進(jìn)行拍照最終形成全景圖或是影像，檢測(cè)對(duì)象主要是線路附近環(huán)境、線路通道等，同時(shí)還能夠檢測(cè)肉眼可觀察的設(shè)備問(wèn)題。

三、無(wú)人機(jī)電力巡檢的智能化需求

截止到2017年年底，我國(guó)輸電線路長(zhǎng)度為68.8萬(wàn)公里，而且在每一百公里中使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢的操作人員數(shù)量為20人，巡檢時(shí)間達(dá)到了160小時(shí)。當(dāng)對(duì)架空線路進(jìn)行巡檢時(shí)，一般是由專業(yè)人員對(duì)某一部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后再通過(guò)人工觀看的形式檢查是否存在缺陷，然后對(duì)其標(biāo)注與處理。所以，在開(kāi)展巡檢作業(yè)時(shí)一般每一百公里所產(chǎn)生的圖片達(dá)到了8萬(wàn)多，在后期需要人工進(jìn)行觀看的資料大小為500GB，之所以會(huì)采用此種方式主要在于便攜式無(wú)人機(jī)設(shè)備在分辨率、屏幕等方面存在不足，難以準(zhǔn)確查看現(xiàn)場(chǎng)存在的缺陷，而且存儲(chǔ)空間和續(xù)航能力也非常有限，難以保證檢測(cè)工作的開(kāi)展。

如今，無(wú)人機(jī)巡檢逐漸朝向智能化的方向發(fā)展，不僅能夠降低后期在數(shù)據(jù)處理上的工作量，而且還能夠巡檢工作過(guò)于依賴專業(yè)人員，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主完成巡檢工作。如果巡檢系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自主，那么還能夠確保巡檢流程更加標(biāo)準(zhǔn)，最大程度避免由于人為原因而導(dǎo)致出現(xiàn)巡檢問(wèn)題，影響巡檢質(zhì)量，在數(shù)據(jù)采集上也變得更加規(guī)范，大大降低了在后期對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的難度。然而，從技術(shù)層面上來(lái)講，徹底實(shí)現(xiàn)自主巡檢將會(huì)涉及到眾多技術(shù)，所產(chǎn)生的約束條件也非常多，具有非常高的難度，也是影響無(wú)人機(jī)巡檢智能化的重要因素。

總結(jié)：如今，高速增漲的輸電線路大大增加了巡檢壓力，這使得電網(wǎng)引進(jìn)了無(wú)人機(jī)技術(shù)，提升巡檢工作的效率，但同樣也帶來(lái)了新的問(wèn)題，如海量數(shù)據(jù)處理等等，所以巡檢技術(shù)智能化發(fā)展成為了解決這些問(wèn)題的有效方法，也是其未來(lái)的重要的發(fā)展方向。

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基金項(xiàng)目：

國(guó)網(wǎng)信產(chǎn)集團(tuán)安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司綜合計(jì)劃項(xiàng)目：基于蜂群算法的無(wú)人機(jī)群協(xié)同作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

（作者單位：安徽繼遠(yuǎn)軟件有限公司）