輸電線路無人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用研究

曹勇

摘 要：隨著我國電網(wǎng)建設(shè)水平不斷提高，長距離、高海拔、大跨越等高建設(shè)難度的輸電線路也越來越多，這些輸電線路在提高廣大人民群眾用電質(zhì)量的同時(shí)也大幅度增加了運(yùn)維巡檢人員的工作難度。為了有效地解決這一問題，緩解線路巡檢人員的工作壓力，無人機(jī)巡檢技術(shù)逐漸發(fā)揮了其應(yīng)有的作用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);超高壓輸電線路;巡檢路徑

為了保證輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行，各電力巡檢系統(tǒng)都需要對(duì)輸電線路進(jìn)行定期巡檢。傳統(tǒng)輸電線路的巡檢主要依靠人工巡線，存在巡線周期長、效率低、成本高等缺點(diǎn)，已不能滿足大規(guī)模電網(wǎng)的巡線需求，而惡劣的環(huán)境、艱苦的條件也給人工巡檢帶來了很大的限制。輕便的無人機(jī)給輸電線路巡檢帶來了質(zhì)的改變，解決了機(jī)載相機(jī)無法準(zhǔn)確得到輸電線路通道內(nèi)地物至電力線距離的問題。

1無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)概述

無人機(jī)即無人駕駛飛機(jī)，是利用無線電遙控設(shè)備和程序控制裝置操縱的飛行平臺(tái)，由人工操控或按照設(shè)定的程序進(jìn)行飛行。搭載可見光、紅外等檢測設(shè)備，進(jìn)行圖像信息采集或?qū)崟r(shí)傳遞數(shù)據(jù)到地面監(jiān)控端，由巡檢人員研判而完成輸電線路巡檢任務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中，無人機(jī)一般采取固定翼、旋翼搭配的方式進(jìn)行工作：（1）利用固定翼無人機(jī)的長航程對(duì)輸電線路進(jìn)行通道巡檢，或者在災(zāi)后地區(qū)進(jìn)行快速巡檢，利用成像設(shè)備對(duì)通道上斷點(diǎn)、故障點(diǎn)等進(jìn)行排查——根據(jù)巡檢事前編好的電塔GPS坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)飛行，巡檢內(nèi)容包括線路、桿塔、金具有無變形、缺損，線路有無弧垂異常，有無懸掛物，線路走廊內(nèi)有無施工、建筑或樹木等內(nèi)容。（2）使用旋翼無人機(jī)可以執(zhí)行短航程的多任務(wù)精細(xì)化巡檢;利用無人機(jī)進(jìn)行多方位懸停，針對(duì)桿塔、導(dǎo)線、金具、絕緣子采集細(xì)節(jié)信息，檢查緊固金具是否松脫、缺少，絕緣子有無閃絡(luò)，診斷桿塔各部件完整性及生銹、腐蝕、污染、變形等情況，定性定量分析塔體外圍及線路走廊潛在安全因素對(duì)線路安全的影響程度。無人機(jī)的使用，降低了工作人員的工作強(qiáng)度，巡檢人員不需攀緣即可穿越山林，不需要攀登桿塔即可獲悉細(xì)節(jié)。

2 無人機(jī)巡檢系統(tǒng)組成

（1）無人機(jī)平臺(tái)。目前市場上比較常見的無人機(jī)設(shè)備有三種：第一種是無人直升機(jī)，與傳統(tǒng)形式的直升機(jī)結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別則為工作人員可對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，與其他兩種無人機(jī)相比劣勢(shì)相對(duì)明顯，如體積偏大、操作難度系數(shù)高、造價(jià)成本高等。第二種是多旋翼無人機(jī)，由多個(gè)旋翼構(gòu)成，工作人員可通過改變旋翼速度來實(shí)現(xiàn)對(duì)其飛行姿態(tài)的控制，常應(yīng)用于架空線路中的精細(xì)巡查作業(yè)中。第三種是固定翼無人機(jī)，通常將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或者螺旋槳作為源動(dòng)力，續(xù)航時(shí)間相對(duì)較長，常應(yīng)用于架空線路中大范圍、高航程的巡查作業(yè)中。（2）數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。無人機(jī)平臺(tái)的主要作用是為了搭載傳感器、POS、穩(wěn)定平臺(tái)、避障系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備。具體如下：第一，傳感器，如紅外成像、激光掃描、光學(xué)相機(jī)、之外成像等;第二，POS，可幫助工作人員對(duì)無人機(jī)設(shè)備的具體位置進(jìn)行測定，同時(shí)可對(duì)多次巡檢作業(yè)所獲取的數(shù)據(jù)信息在同一空間坐標(biāo)時(shí)間線上進(jìn)行歷史對(duì)比;第三，穩(wěn)定平臺(tái)，主要用于將無人機(jī)設(shè)備處于正常飛行狀態(tài)時(shí)外界的擾動(dòng)因素進(jìn)行隔離，提高設(shè)備飛行穩(wěn)定性，從而保障最終的成像質(zhì)量;第四，避障系統(tǒng)，通過雷達(dá)傳感器對(duì)飛行路線中的障礙物位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位探測，以規(guī)避飛行過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。（3）地面測控站。主要功能如下：第一，輔助工作人員對(duì)無人機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和操作控制;第二，控制傳感器對(duì)數(shù)據(jù)信息的獲取方式;第三，為無人機(jī)進(jìn)行領(lǐng)航。

3 輸電線路無人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用

3.1 確定巡檢項(xiàng)目

一般來說，巡檢主要是對(duì)線路的主體、通道還有其他附加設(shè)備進(jìn)行檢查，也就是說，巡檢包含了對(duì)線路的精細(xì)巡檢、對(duì)點(diǎn)位的巡檢、對(duì)線路范圍的檢查三部分內(nèi)容。無人機(jī)巡檢主要依靠紅外成像儀和高清相機(jī)進(jìn)行，紅外成像儀能對(duì)設(shè)備發(fā)熱作出及時(shí)的反應(yīng)，從而辨別設(shè)備是否存在故障，而高清相機(jī)能清晰記錄輸電線路及其附屬設(shè)備的運(yùn)作，能及時(shí)掌握異常情況。巡檢作業(yè)不僅包含了對(duì)線路通道內(nèi)的總體檢查（如施工情況，構(gòu)筑物情況，可能存在的地質(zhì)災(zāi)害），還包含了對(duì)導(dǎo)線、基礎(chǔ)、桿塔等零件及標(biāo)示牌、防雷及監(jiān)測裝置等外在裝置的巡檢。

3.2 作業(yè)流程

目前無人機(jī)設(shè)備在線路巡檢工作中的作業(yè)流程趨于統(tǒng)一化，具體包括以下步驟。第一，空域申報(bào)，工作人員在開展線路巡檢工作的前一周，工作人員應(yīng)對(duì)巡檢空域的使用進(jìn)行申報(bào)，申報(bào)內(nèi)容包括飛行空域、飛行計(jì)劃等，所申報(bào)的飛行區(qū)域應(yīng)與其他空域的水平間距應(yīng)超過20千米，垂直間距則應(yīng)超過2000米。第二，計(jì)劃編制，工作人員可根據(jù)安質(zhì)部門、運(yùn)行單位、省調(diào)巡檢對(duì)架空線路所提出的建議以及輸電線路對(duì)無人機(jī)巡檢工作的實(shí)際要求來確定巡檢內(nèi)容，包括全線、定點(diǎn)、定線等路線設(shè)定。第三，巡檢準(zhǔn)備，為了可以最大限度上確保巡檢作業(yè)能夠順利完成，工作人員應(yīng)在巡檢之前做好充分地準(zhǔn)備工作，如無人機(jī)設(shè)備檢查。通信傳輸回路檢查、機(jī)載巡檢設(shè)備校驗(yàn)、控制模塊檢驗(yàn)、動(dòng)力裝置啟動(dòng)等等。第四，巡檢執(zhí)行，無人機(jī)技術(shù)在巡檢過程中需嚴(yán)格按照《技術(shù)導(dǎo)則》《技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范化操作。第五，巡檢報(bào)告，在巡檢時(shí)工作人員還應(yīng)及時(shí)地對(duì)線路巡檢相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，為該輸電電路后續(xù)的運(yùn)行維護(hù)提供數(shù)據(jù)參考。

3.3 巡線數(shù)據(jù)處理方法

對(duì)于現(xiàn)在的無人機(jī)來說，采集到的圖像信息需要經(jīng)過人工分析。工作人員根據(jù)無人機(jī)拍攝的圖片進(jìn)行分析，找出桿塔所存在的安全隱患。這樣的方式會(huì)受到很多干擾因素的影響，例如大霧天以及陰天等因素，對(duì)無人機(jī)拍攝的畫面都具有一定的影響。目前，浙江的電力公司在線路巡檢時(shí)利用無人機(jī)搭載SAR雷達(dá)進(jìn)行巡視，可以解決在大霧環(huán)境下的導(dǎo)線斷線巡視。要加強(qiáng)無人機(jī)的巡檢效率，就需要盡快應(yīng)用無人機(jī)圖像處理的系統(tǒng)程序。這種程序可以對(duì)圖像進(jìn)行降噪，避免圖像模糊，使無人機(jī)拍攝的圖片更加清楚。

4 結(jié)束語

我們不可否認(rèn)的是，無人機(jī)巡檢已然成為輸電線路項(xiàng)目中巡檢作業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)。雖然現(xiàn)階段人工巡檢已然占據(jù)一席之地，但相信隨著無人機(jī)巡檢技術(shù)的不斷優(yōu)化和提升，其一定能夠逐漸代替人工巡檢為輸電線路的安全運(yùn)行做出更大的貢獻(xiàn)，為我國電力領(lǐng)域的長期發(fā)展添加助力，這也是每一位從事輸電線路巡檢作業(yè)工作人員的美好希冀。

參考文獻(xiàn)：

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