無人機(jī)自動(dòng)巡檢方法的應(yīng)用研究

◎劉曉輝

引言：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)迎來新的挑戰(zhàn)，隨著輸電線路分布范圍的不斷擴(kuò)大，我國(guó)供電范圍迅速增加。但由于受到自然條件的限制，部分區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)人工巡檢，且人工巡檢方式已不能滿足當(dāng)前實(shí)際需求。因此，借助于無人機(jī)自動(dòng)巡檢方式，能夠避免受到氣候、天氣等因素的影響，提升巡檢準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行。所以，無人機(jī)的應(yīng)用，具有非常重要的促進(jìn)作用。

一、無人機(jī)自動(dòng)巡檢的應(yīng)用

1.巡視方式。輸電線路日常進(jìn)行巡檢過程中，無人機(jī)常會(huì)應(yīng)用的巡視方式包括紅外巡視以及可見光巡視等，其中，可見光巡視是一種常見的巡視方式，結(jié)合可見光攝像頭進(jìn)行拍照與錄像，并通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把輸電線路自身運(yùn)行狀態(tài)傳遞給工作人員。在此發(fā)展過程中，無人機(jī)巡檢拍照的順序是依據(jù)無人機(jī)方向，采用先整體后局部，以及由上而下、由左到右的方式進(jìn)行拍攝，此種模式能夠詳細(xì)了解路線信息。在實(shí)際進(jìn)行巡視時(shí)，觀察的主要內(nèi)容包含線路本體及其附屬設(shè)施，工作人員可結(jié)合實(shí)際需求對(duì)線路通道以及線路外部環(huán)境進(jìn)行觀察，由此可知無人機(jī)的巡檢范圍非常廣泛，且能夠滿足不同條件下的要求。

2.巡視類型。輸電線路進(jìn)行巡視過程中，無人機(jī)巡視類型包括精細(xì)化巡視、日常巡視以及通道巡視三種類型。精細(xì)化巡視是指無人員攜帶可見光攝像頭以及紅外熱成像儀等，對(duì)線路塔桿進(jìn)行精細(xì)化巡視，能夠確保各部件照片的清晰性，此外，還需進(jìn)行紅外測(cè)溫，以獲取詳細(xì)線路信息；而日常巡視則是結(jié)合可見光攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔連接部件的巡視，與前者相比更簡(jiǎn)便，能夠滿足線路日常要求，且效率極高；通道巡視則是應(yīng)用激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的巡視。例如，在對(duì)線路周邊施工點(diǎn)信息進(jìn)行采集時(shí)，需注意的是單方面通過光用照片很難獲取數(shù)據(jù)支持，也不能對(duì)問題全面說明。在拍攝樹障時(shí)，不同角度反饋的信息也不同，在條件允許的前提下，可應(yīng)用激光雷達(dá)3D 掃描的方式進(jìn)行判斷。以上幾種方式中，對(duì)精細(xì)化提出較高要求，在對(duì)圖像進(jìn)行拍攝過程中，對(duì)拍攝精度有著較高要求。其主體主要涉及到線路本體以及電力保護(hù)區(qū)域，以提升整體質(zhì)量。

3.與人工巡檢相結(jié)合。結(jié)合當(dāng)前實(shí)際分析，無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，因此，需要與人工進(jìn)行配合。這是由于無人機(jī)可遙控范圍比較小，能夠飛行的時(shí)間較短，且不能完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡檢。特別是對(duì)于部分故障以及特殊任務(wù)，無人機(jī)技術(shù)則更不能完成勝任。因此，在應(yīng)用無人機(jī)時(shí)，就要與人工結(jié)合起來，提升巡檢效率與質(zhì)量。第一，巡檢人員可借助無人機(jī)減少工作量，同時(shí)依靠無人員完成復(fù)雜的巡檢工作；第二，安檢人員結(jié)合無人機(jī)與人工巡檢，不斷對(duì)其完善，同時(shí)對(duì)無人員難以控制的位置人工進(jìn)行巡檢，從而確保巡檢工作的順利開展，為線路提供保障。

4.應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。輸電線路具體進(jìn)行巡檢時(shí)，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，提升了其穩(wěn)定性與施工效率，確保了運(yùn)行結(jié)構(gòu)的合理性。通過此技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助相關(guān)人員更快的完成任務(wù)，并第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障問題。此外，還能夠提升數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。無人機(jī)巡檢過程中，可通過手動(dòng)、自動(dòng)等操作實(shí)現(xiàn)巡檢。

5.查找故障中的應(yīng)用。由于輸電線路暴露在外，因此，常會(huì)遇到各種類型的故障，對(duì)于此類現(xiàn)狀，就要求無人機(jī)發(fā)揮出自身作用，通過無人機(jī)的應(yīng)用，獲取適合的視角，減少傳統(tǒng)人工模式的弊端。此種操作的優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)多角度拍攝，在得到相關(guān)路線資料后，工作人員可依據(jù)圖像反饋結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)線路自身運(yùn)行的判斷，并完成故障點(diǎn)的處理，減少人工操作壓力。

二、實(shí)例分析

1. 案例概述。某地區(qū)輸電線路總長(zhǎng)是2355 km，附近地理環(huán)境比較復(fù)雜，這是由于其所處環(huán)境較惡劣且線路建設(shè)年限已久，因此材料設(shè)備出現(xiàn)老化，加之大風(fēng)、雨雪等的影響，易產(chǎn)生故障，同時(shí)對(duì)當(dāng)?shù)赜秒娫斐梢欢ㄓ绊?。目前，此段區(qū)域電力維修人員有限，負(fù)責(zé)對(duì)所有線路的巡檢，其中多數(shù)線路經(jīng)過城區(qū)，使巡檢工作造成較大困難，尤其是一些天氣較為復(fù)雜的時(shí)候，工作壓力不斷提升，也無法保障穩(wěn)定用電。因此，找到一種切實(shí)可行的線路巡檢方式是當(dāng)前工作人員關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于巡檢工作中的實(shí)際情況，相關(guān)人員要采用無人機(jī)方式，對(duì)GIS 系統(tǒng)、紅外線熱成像、信息傳遞等系統(tǒng)進(jìn)行巡檢。

2.自然災(zāi)害以后的巡視。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際可以知道，無人員不受地理?xiàng)l件的約束，災(zāi)害出現(xiàn)以后可直達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，且對(duì)工作效率要求極高，因此，在遇到雪災(zāi)、雷雨等惡劣天氣以后，可及時(shí)應(yīng)用無人機(jī)對(duì)線路進(jìn)行巡檢，對(duì)其區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)際進(jìn)行了解，并在完成搶修維護(hù)的同時(shí)，提供所需圖像資料，提升工作質(zhì)量與效率。

3.常規(guī)巡檢。線路日常進(jìn)行巡檢過程中，無人員可根據(jù)相關(guān)人員建立好的GPS坐標(biāo)系統(tǒng)，把不同線路塔桿作為標(biāo)準(zhǔn)，在固定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢，并將收集到的數(shù)據(jù)資料及時(shí)傳輸?shù)降孛?，相關(guān)人員根據(jù)反饋的實(shí)際，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行判斷，并對(duì)可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)相關(guān)方案進(jìn)行調(diào)整。

三、技術(shù)要求

為了能夠與復(fù)雜環(huán)境下線路巡檢要求一致，工作人員還要對(duì)無人機(jī)路線進(jìn)行細(xì)化，通過多種技術(shù)完善無人機(jī)功能，從而與未來輸電線路保持一致。對(duì)于此類現(xiàn)狀，無人機(jī)在巡檢時(shí)，常會(huì)遇到建筑物、樹木以及其他等級(jí)的線路對(duì)其產(chǎn)生影響，這時(shí)就會(huì)影響到巡檢效果，因此，為了能夠與當(dāng)前巡檢結(jié)果保持一致，則要確保無人機(jī)擁有GPS 功能，同時(shí)還具備飛行能力，通過識(shí)別與躲避障礙物，達(dá)到快速完成巡檢的目的。結(jié)合當(dāng)前發(fā)展實(shí)際分析，我國(guó)無人機(jī)自動(dòng)障礙規(guī)避系統(tǒng)能夠在飛行過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的判斷，且能夠完成對(duì)線路進(jìn)行繞飛的自動(dòng)選擇，且能夠在一些復(fù)雜的線路巡檢過程中進(jìn)行使用。無人機(jī)巡檢安裝中的可見光攝像以及紅外線熱成像等設(shè)備，在功能上需應(yīng)用高分辨率以及與桿塔具備的自動(dòng)識(shí)別能力，在無線技術(shù)支持下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效傳遞。由于受5G 技術(shù)的影響，完成高清圖片以及視頻傳遞已成為可能，除此以外，還可應(yīng)用人工方式識(shí)別線路運(yùn)行過程中的問題。隨著圖像識(shí)別技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無人機(jī)巡檢以及識(shí)別電力缺陷技術(shù)也會(huì)更加完善，其傳輸率會(huì)更高，相關(guān)人員也能夠快速找到問題所在，并采取有效的方法進(jìn)行處理。

四、效果評(píng)價(jià)

為了能夠快速對(duì)無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行判斷，此項(xiàng)目采取的是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，將無人機(jī)飛行高度設(shè)置為40 米，并結(jié)合GIS 系統(tǒng)，快速找到塔桿的主要位置。同時(shí)，在正射的影響之下，各塔桿都能夠找到四個(gè)較為理想的拍攝角度，并應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行飛行操作，自動(dòng)對(duì)位置進(jìn)行尋找，同時(shí)完成整個(gè)拍攝工作，并做好相應(yīng)的記錄。

五、遠(yuǎn)期效果

在5G 和大數(shù)據(jù)能力的支持下，無人機(jī)的巡檢通過無人機(jī)自動(dòng)機(jī)槽管理，可實(shí)現(xiàn)在有效飛程內(nèi)的全過程全自動(dòng)巡檢，及后期數(shù)據(jù)的全自動(dòng)處理。其中無人機(jī)槽實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化充電管理，自動(dòng)起飛；在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的覆蓋支持下，起飛后的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)回傳至云端，在大數(shù)據(jù)平臺(tái)現(xiàn)實(shí)建模后的對(duì)監(jiān)控對(duì)象自動(dòng)分析和處理出預(yù)警報(bào)告，從而實(shí)現(xiàn)一鍵式的管理，做到真正的人機(jī)替代。

結(jié)束語：綜上所述，輸電線路巡檢過程中，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了其效率與水平，對(duì)于工作人員，要了解無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，并不斷對(duì)其應(yīng)用方法進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮出無人機(jī)自動(dòng)巡檢的優(yōu)勢(shì)，從而促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)展。