無人機在輸電線路巡檢工作中的應用

趙翔

摘要：隨著我國國力的提升，我國各行各業(yè)的技術也在更新和創(chuàng)新，雖然現(xiàn)在還是人工的巡檢方式占據(jù)主位，但是我國自然環(huán)境復雜，山河湖海遍布，輸電線路大多處于高山密林之中，部分多回路輸電線路較為復雜，線路之間的間距比較小。對于架空線路進行巡檢的不同方式，因此需要無人機能夠具備可見光成像、紅外測溫或者激光雷達測距等功能，還需要無人機具有較強的環(huán)境適應性，并且攜帶的時候比較方便。本文首先對無人機平臺與系統(tǒng)的組成進行了論述，之后探討了無人機巡檢內(nèi)容以及路徑規(guī)劃問題，并結合錦州地區(qū)無人機巡檢情況進行了分析，希望可以為今后的無人機巡檢提供參考。

關鍵詞：無人機;線路巡檢;人工巡檢;路徑規(guī)劃

1無人機巡檢的組成分析

1.1無人機平臺與系統(tǒng)

巡測功能的實現(xiàn)，需要借助于無人機平臺以及搭載的眾多類型的傳感器。首先，對于數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)而言，它是進行數(shù)據(jù)信息采集與獲取的重要平臺，該平臺不僅囊括了飛行平臺以及穩(wěn)定平臺，同時還安裝了相應的自主預警系統(tǒng)以及避障系統(tǒng)等。這樣一來，可以確保無人機能夠順利的飛行，同時也提高了數(shù)據(jù)信息采集的質(zhì)量與精度，進而提高了數(shù)據(jù)的利用價值。

1.2數(shù)據(jù)通信鏈路系統(tǒng)

對于該子系統(tǒng)而言，其主要工作是進行信號的接收與發(fā)射。無人機巡測過程中，需要與地面測控站保持數(shù)據(jù)的實時傳遞與交互。巡檢工作中，當傳輸速率滿足4-8Mbps的要求，地面的測控人員就能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的實時傳遞。

1.3地面測控站

作為輸電線路巡檢工作的重要組成部分，地面訊測站中包含了諸多的子系統(tǒng)。其中，較為重要的是地面控制系統(tǒng)。同時，測控站中還安裝了數(shù)據(jù)編解碼系統(tǒng)以及分析系統(tǒng)、感應系統(tǒng)等等。地面測控站可以對無人機的實時飛行狀態(tài)進行及時的管理與監(jiān)控，并且能夠?qū)︼w行環(huán)節(jié)中的信息獲取方式做出相應的控制。

1.4地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負責數(shù)據(jù)信息的后期處理，并且對信息數(shù)據(jù)進行及時的存儲，進而為數(shù)據(jù)的應用提供支持。一般來說，地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由三個子系統(tǒng)構成：其一，就是三維可視化系統(tǒng);其二，就是安全巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了激光、紫外線在內(nèi)的多種類型的傳感設備;其三，就是數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)同樣囊括了多種感應設備。通過可視化技術的應用，能夠及時對輸電線路存在的缺陷與隱患做出判斷，進而能夠?qū)Σ煌€路的安全狀況做出診斷與評估。

2輸電線路巡檢的內(nèi)容

輸電線路的巡檢工作較為復雜，在具體的巡檢過程中會涉及到多個方面的巡檢工作，其中包括電力設備的巡檢、附屬設備的巡檢以及對線路主體進行巡檢。每個巡檢環(huán)節(jié)都非常重要。通過輸電線路的巡檢能夠第一時間發(fā)現(xiàn)電路中的一些問題，從而進行及時的修復，保證輸電線路能夠正常運行。對于輸電線路的巡檢一共分為三種形式，分別是正常巡檢、故障巡檢以及特殊巡檢。這三種形式的巡檢都是采用人工在地面進行巡檢的方式，只有在極特殊的情況下，才會登到塔頂進行巡檢。因此工作人員在地面上的巡檢存在一定的局限性，有時無法準備的排除一些故障。每條線路在運行的過程中，都有著不同的要求，因此在進行巡檢的過程中應該根據(jù)具體的情況選擇最為合適的巡檢方法。我國目前使用的巡檢方式一般都是人工在地面進行巡檢，這樣的巡檢方式具有很多弊端，其中最為嚴重的就是無法準確的了解線路的運行情況，不能充分的考慮各方面的因素，因此會造成資源的浪費，同時也就無法保證線路需運行的穩(wěn)定性和安全性。

3無人機巡檢路徑規(guī)劃及巡檢過程

在使用無人機進行輸電線路巡檢時，其路徑規(guī)劃會受到無人機性能參數(shù)和巡檢任務等多種約束條件，即最大航程、最大爬升、俯沖角、最小路徑段長度、最小拐彎角以及自然地理障礙等約束條件。線路巡檢路徑規(guī)劃是在可設定路徑空間中找到符合各約束條件的最優(yōu)飛行路線，在實際應用中，可由在所設定路徑空間中的一系列路徑節(jié)點來計算出總飛行路徑，且任意2個相鄰路徑節(jié)點用線段接連。

為保證無人機線路巡檢的效率和安全正常作業(yè)，需經(jīng)過前期豐富的理論研究，結合輸電線路現(xiàn)場測試效果，合理地制定規(guī)范的無人機線路巡檢流程。

（1）制定巡檢計劃并審批。在學習線路巡檢方式方法的基礎上，充分了解巡檢任務，制定輸電線路巡檢計劃并交給主管部門審批。若沒能通過審批，則需要重新制定巡檢計劃。

（2）線路巡檢前期準備。獲取現(xiàn)場巡檢輸電線路的地形地貌、氣象條件及周邊線路的情況，并收集線路的走向、運行參數(shù)、桿塔精確GPS信息、交叉跨越情況以及以往缺陷記錄資料，將資料信息進行整理以備查找。

（3）現(xiàn)場線路巡檢作業(yè)。這一部分主要包括無人機起飛前的準備和飛行巡檢作業(yè)2個階段。①無人機起飛前的準備。根據(jù)所獲得的桿塔及地標物的精確GPS信息，確定無人機飛行具體巡檢路線。檢查無人機系統(tǒng)，確認無人機處于良好運行狀態(tài)，若采用自主巡檢模式，應對巡檢路徑進行航跡路徑規(guī)劃。②飛行巡檢作業(yè)。使無人機以平穩(wěn)控制方式按預定巡檢方案飛行，當遇到特殊飛行狀況時，地面操作人員可按要求及時更改飛行方案;無人機通過調(diào)整云臺角度，以拍照或錄像的方式獲得所巡檢線路工作狀態(tài)。

（4）巡檢效果總結。記錄無人機現(xiàn)場巡檢作業(yè)結果。

（5）故障處理及預測。根據(jù)專家知識，合理選擇處理故障方法，并根據(jù)線路狀態(tài)預測可能存在的故障隱患

4.巡檢案例

4.1巡視任務

遼寧錦州的220kV線路走廊地形多為山區(qū)和農(nóng)田，有運行時間比較長的老舊線路，采取的方式為近郊平原線路使用旋翼無人機做動態(tài)巡查，主要目的是查看線路走廊范圍內(nèi)的施工狀況，并發(fā)現(xiàn)線路運行過程中存在的安全隱患，此次任務共38級塔，累計用時40分鐘。

4.2旋翼無人機巡檢結果

所有試點線路在視距范圍內(nèi)采取多旋翼精確巡檢，在地面站觀測桿塔基本狀況和分析可見光圖片，得到桿塔整體狀態(tài)以及桿塔細微缺陷，例如：插銷脫落、螺母松動、銹蝕、雷擊點等。

5結束語

隨著無人機技術的日益成熟，無人機線路巡檢的優(yōu)越性將得到更加充分的體現(xiàn)，它的應用將更加廣泛。通過融合模式識別、通信和電子等諸多技術，形成了有效的無人機巡檢系統(tǒng)，很大程度上降低了輸電線路巡檢人員的工作量，可快速且有效地對輸電線路進行巡檢，有效保證輸電線路運行的安全性和可靠性。

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