無人機(jī)巡檢技術(shù)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用探討

陳長金

摘要：近年來，電網(wǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大，電力設(shè)備不斷增加，在滿足電力市場需求的同時(shí)，對輸電線路的運(yùn)行方式也提出了更高要求。做好線路巡檢工作，對輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，是確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，在輸電線路巡視中，引入無人機(jī)巡檢技術(shù)，能夠有效提升巡檢效率和巡檢質(zhì)量，減輕電力工作人員的負(fù)擔(dān)，推動(dòng)輸電線路運(yùn)行工作的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;巡檢

一、無人機(jī)在輸電線路中的應(yīng)用技術(shù)

1.1視覺跟蹤技術(shù)

無人機(jī)巡視過程中自身具備導(dǎo)航功能，故在運(yùn)行過程中能有效躲避障礙物，這些功能的實(shí)現(xiàn)是依靠對線路桿塔的視覺跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，雖然視覺跟蹤技術(shù)已經(jīng)得到一定程度的普及，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于無人機(jī)在工作狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)會(huì)破壞攝像機(jī)在運(yùn)行過程的穩(wěn)定性，導(dǎo)致一部分圖像不清晰，加上輸電線路本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，視覺跟蹤難度也大，那么相對于人工巡檢來說，無人機(jī)在這方面的工作可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的追蹤，因此還需要改進(jìn)。

1.2無線通迅網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無人機(jī)在巡視過程中會(huì)拍攝線路視頻和部分重要圖像，這部分圖像需要傳達(dá)給數(shù)據(jù)接受者，那么就需要借助無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)地面基站計(jì)算機(jī)與無人機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)交流，通過線路檢測的各智能傳感數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)具體位置信息以及控制站計(jì)算機(jī)發(fā)送的用于控制無人機(jī)飛行的各種信息傳輸。由于無線通信技術(shù)穩(wěn)定、安全、可靠且抗干擾能力較強(qiáng)，使得無人機(jī)在遠(yuǎn)距離的巡視下且受干擾的狀態(tài)下還能實(shí)現(xiàn)控制站與無人機(jī)之間的信息傳輸。

1.3線路故障探測技術(shù)

首先是視覺探測技術(shù)，也就是在無人機(jī)設(shè)備上安裝清晰度極高的攝像機(jī)，用來拍攝巡視現(xiàn)場圖片和視頻，它可以拍攝一些在線路表面所存在的缺陷或者故障，并將圖片信息存儲(chǔ)實(shí)時(shí)傳輸給控制臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)人員根據(jù)圖片便可判斷線路運(yùn)行狀態(tài)。其次是紅外和紫外探測技術(shù)，無人機(jī)上都會(huì)配置紅、紫外熱成像儀進(jìn)行巡視，紅外熱成像接受物體的紅外信號(hào)生成紅外光譜圖像，根據(jù)圖像熱源分布可以判斷出線路中接頭、絕緣子以及線夾的故障。紫外線接受設(shè)備發(fā)出的紫外線信號(hào)成像用于確定線路光暈強(qiáng)弱以及光暈的具體位置，從而判斷出導(dǎo)線損傷以及絕緣子放電故障。最后是激光雷達(dá)探測技術(shù)，這是利用了激光的方向性強(qiáng)特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，包括連續(xù)波相位式測距和脈沖式測距兩種，激光測距原理包括測距儀發(fā)射連續(xù)或者脈沖式激光信號(hào)，激光目標(biāo)遇到目標(biāo)發(fā)生反射，準(zhǔn)確記錄激光往返時(shí)間可以計(jì)算得到所測距離，這樣能更準(zhǔn)確無誤的計(jì)算目標(biāo)距離。

二、無人機(jī)在輸電線路中的應(yīng)用

2.1日常巡視

近些年來隨著我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，我國電力行業(yè)也發(fā)展迅猛，于此同時(shí)輸電線路也在不斷增加，但是由于輸電線路設(shè)備大部分都暴露在室外，在室外的設(shè)備容易受到天氣的影響，在氣候條件復(fù)雜、現(xiàn)場環(huán)境多變的情況下，導(dǎo)線、避雷線、絕緣子等在長時(shí)間運(yùn)行之后會(huì)出現(xiàn)斷股、腐蝕、過熱等老化現(xiàn)象，再加上各種力的作用下，難免會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障，而為了保證運(yùn)輸線路的正常運(yùn)行，需要開展巡視工作，在過去依靠人工巡視的工作中，巡視工作量較大，地理環(huán)境也較為復(fù)雜，工作難度較大，會(huì)有大量不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，同樣輸電線路運(yùn)維單位也需要耗費(fèi)大量的人力、物力才能完成正常的巡視工作。但是在無人機(jī)幫助下，它能利用裝載的小型攝像機(jī)、照相機(jī)、紅外測溫裝置等巡視輸電線路的運(yùn)行狀況，飛行過程中只需一人操作即可，節(jié)省了時(shí)間和人力，高效率完成日常巡視。

2.2設(shè)備專項(xiàng)巡視

輸電線路巡視在日常運(yùn)行過程中是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)較高的工作，而為了保證居民生活的正常，需要定期對輸電線路進(jìn)行專項(xiàng)指標(biāo)檢測，即開展專項(xiàng)巡視。在進(jìn)行專項(xiàng)巡視的過程中需要進(jìn)行專項(xiàng)排查，例如架空導(dǎo)地線的專項(xiàng)排查，它需要在定期的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行周期檢測，如果采用人工檢測不但會(huì)遇到安全問題，采集信息和圖像也需要耗費(fèi)較大的人力物力，同時(shí)難度系數(shù)也較大，但是通過無人機(jī)的巡視可以快速完成周期性觀察，并獲取完整的圖像，清晰的觀察到輸電線路的腐蝕和連接情況，并將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的傳達(dá)給數(shù)據(jù)中心進(jìn)行匯總，方便專項(xiàng)工作準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行。同類型的排查工作還有合成絕緣子檢查，利用無人機(jī)傳回來的圖像可以完整觀察到合成絕緣子表面的損傷情況，為設(shè)備狀態(tài)評估提供重要依據(jù)。

2.3應(yīng)急搶險(xiǎn)

在輸電線路運(yùn)輸過程中，難免會(huì)發(fā)生火災(zāi)、雪災(zāi)、旱澇等狀況，例如在遇到特大雪災(zāi)的時(shí)候必然會(huì)遭受覆冰的影響，那么道路通行就會(huì)變困難、且人工巡視登塔檢查也會(huì)受到影響，但在無人機(jī)的幫助下，它不受任何天氣狀況的影響，僅僅需要幾十秒的時(shí)間就可以清楚觀察到線路的狀況，通過傳達(dá)回來的圖像觀察輸電線路和塔桿的狀況，及時(shí)了解覆冰狀況進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候能利用無人機(jī)探測火災(zāi)的蔓延情況，根據(jù)火勢的狀況及時(shí)進(jìn)行搶救，并準(zhǔn)確無誤的找到發(fā)生火災(zāi)的倒桿區(qū)域，找到火災(zāi)中心位置，并根據(jù)傳達(dá)的地理位置圖像了解地理特征，為搶險(xiǎn)爭取寶貴的時(shí)間，并提高搶救效率，降低人工損傷率。

2.4工程竣工驗(yàn)收

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，輸電線路的建設(shè)腳步也會(huì)加快，但是不同于其他工程的建設(shè)，輸電線路無法提前進(jìn)行試運(yùn)行，如果想要全面進(jìn)行竣工驗(yàn)收需要花費(fèi)大量的人力、物力來投入到該項(xiàng)工程中，且該項(xiàng)工作持續(xù)的時(shí)間較長，這對輸電線路的投入使用來說并不理想。但是利用無人機(jī)航拍功能可以實(shí)現(xiàn)桿塔多角度、多方位的細(xì)致查看，從桿塔的變形程度、以及線路的連接和每個(gè)銷子的缺失都可以觀察的清清楚楚，并且能夠通過圖像傳達(dá)給驗(yàn)收人員，這樣既能夠避免高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，也達(dá)到降低了巡視人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還能提高驗(yàn)收效率。

三、無人機(jī)線路巡檢展望

無人機(jī)線路巡檢與人工線路巡檢、直升機(jī)線路巡檢相比有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是我國高壓輸電線分布的特殊性，造成了巡檢地形復(fù)雜、變化多樣，高山、樹林、建筑等障礙物較多，給無人機(jī)線路巡檢帶來了很多的挑戰(zhàn)，因此無人機(jī)線路巡檢路徑規(guī)劃對于節(jié)約能源、提高巡檢效率有直接的影響。同時(shí)，由于無人機(jī)自身?xiàng)l件限制（如飛行高度、可控范圍、續(xù)航時(shí)間、飛行距離等）無法完成線路巡檢的所有巡檢任務(wù)，因此制定合理、完善的巡檢任務(wù)對于無人機(jī)巡檢有著重要作用。隨著控制技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、通信技術(shù)的進(jìn)步，為無人機(jī)全自主線路巡檢提供了可能，各種無人機(jī)的出現(xiàn)也讓無人機(jī)的發(fā)展變得更加專業(yè)化和智能化，加上檢測儀器的小型化、微型化，使得無人機(jī)上可攜帶更多的檢測儀器。這些對于提高線路巡檢效率、精確度具有重要作用。無人機(jī)線路巡檢在我國的起步較晚，后續(xù)開展線路巡檢還有待技術(shù)上的突破，如無人機(jī)按照既定的巡檢任務(wù)，通過簡單的設(shè)置可自主起飛、巡線、返航;按照輸電線路的布設(shè)，全自動(dòng)線路巡檢;全自動(dòng)避障功能;遇到突發(fā)事故（大風(fēng)、雷電、下雨）時(shí)的緊急返程功能;長時(shí)間、長距離、大范圍的線路巡檢;簡單、方便的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高速、準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)通信功能。

四、結(jié)語

總而言之，在輸電線路巡檢中，應(yīng)用無人機(jī)巡檢技術(shù)，可有效解決現(xiàn)有常規(guī)巡檢制度中存在的很多問題，對線路的巡視過程進(jìn)行優(yōu)化，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和負(fù)擔(dān)，也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路中存在的故障和隱患，確保故障的有效處理，保證輸電線路運(yùn)行的安全性和可靠性。

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