無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)及應(yīng)用研究

張繼財

摘 要：今時不同往日，如今人們在電力方面越來越緊需，這直接促進(jìn)了電力行業(yè)的飛速發(fā)展。而電力的輸出則需要輸電線路的支持，就我國而言，地理環(huán)境各有特色，形色不一，因此在不同地區(qū)的輸電線路也各有千秋，傳統(tǒng)的人工的輸電線路巡線很難再滿足所需。尤其是南方地區(qū)，輸電線路較多分布在高山密林當(dāng)中，更增加了人工巡線的工作難度。而無人機(jī)卻可以實現(xiàn)空中飛行，并且能夠靈活操作，可以有效解決輸電線路人工巡線所面臨的障礙。因此本文首先對無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，其次對其應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;巡線系統(tǒng);應(yīng)用

無人機(jī)如今已經(jīng)在多個領(lǐng)域方面都實現(xiàn)了應(yīng)用，它可以實現(xiàn)空中拍攝檢測功能，如果能夠?qū)⑵溥\用于輸電線路巡線工作中，那么必將對我國的電力發(fā)展具有促進(jìn)作用。傳統(tǒng)的人工巡線方法很難適應(yīng)我國復(fù)雜的地理環(huán)境，而且在天氣較為惡劣的情況下還極容易引發(fā)各種危險事故，而將無人機(jī)利用到輸電線路巡線工作中，便可以有效預(yù)防這一隱患問題的發(fā)生。所以對此必須要對無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)進(jìn)行深刻的認(rèn)識，如此才能夠提高巡線的工作效率。

1 無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)

1.1 工作原理

無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)是以無人機(jī)為主要載體進(jìn)行實現(xiàn)的，首先，需要在無人機(jī)上對高清的攝像頭進(jìn)行安裝，或者安裝特定的單人設(shè)備，通過對無人機(jī)進(jìn)行操縱，使它能夠在空中對線路圖像進(jìn)行拍攝，以視頻的形式進(jìn)行呈現(xiàn)，然后再對獲取到的視頻信號進(jìn)行壓縮，最終將其傳輸至調(diào)制器，最后在將其送之至載波進(jìn)行加載，而微波接收機(jī)則負(fù)責(zé)將獲得的信號進(jìn)行解調(diào)，并將其呈送給監(jiān)視器上，以此達(dá)到來達(dá)到空中巡線的目的。其系統(tǒng)示意圖如下圖圖1所示。

無人機(jī)需要獲取到遙控指令，才能在空中飛行錄像，而遙控指令一般經(jīng)錄像機(jī)進(jìn)行送出，然后編碼接口模塊又會對送達(dá)的遙控指令進(jìn)行編碼操作，并將其傳輸至發(fā)射機(jī)，同時全向天線會通過編碼頻率方式傳達(dá)輻射，目的地為監(jiān)視前端。而定向天線則會對指令進(jìn)行接收，并且再對數(shù)字信號采取解調(diào)操作，以用來對鏡頭的旋轉(zhuǎn)等操作進(jìn)行控制。另外，由于我國的地理環(huán)境復(fù)雜，因此在實際作業(yè)中，可能會存在某些高型建筑物會對信號傳輸造成一定的影響，而中繼站的建立會使得信號強度得以增強，有利于信號的穩(wěn)定傳輸。此外，監(jiān)控中心所使用到的錄像機(jī)，其容量比普通錄像機(jī)大很多，而且還可以多畫面呈現(xiàn)，并且它還能夠?qū)崿F(xiàn)一天24小時全天檢測。

1.2 實施方案

⑴視頻音頻方案。無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)主要是通過呈像的方式來開展巡線工作，因此必須要保證視頻或者音頻在傳輸過程中的質(zhì)量問題，避免發(fā)生嚴(yán)重的失真問題。所以為了有效預(yù)防這一問題，該系統(tǒng)融入了一系列的相關(guān)技術(shù)，比如ROD斷線保護(hù)技術(shù)、ARQ丟包重傳技術(shù)、FEC糾錯技術(shù)等等，這些技術(shù)能夠從根本上解決傳輸質(zhì)量的問題，同時也提高了系統(tǒng)的糾錯能力，也就是說即使有5%的數(shù)據(jù)發(fā)生丟包問題，也不會對圖像的質(zhì)量造成過于明顯的影響。而斷線保護(hù)技術(shù)則是依賴網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)完成相應(yīng)工作的，它能夠?qū)ο到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)狀況進(jìn)行實時檢測，一旦檢測到斷網(wǎng)現(xiàn)狀，那么它會自動的對攝像內(nèi)容進(jìn)行保存。除此以外，在對視頻信號進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，還會受到多種因素的干擾，會對視頻質(zhì)量造成影響，所以對此系統(tǒng)還采用了視頻緩沖技術(shù)，如果發(fā)生短暫性斷線，那么它依然可以保證視頻信號的正常傳輸。

⑵數(shù)據(jù)傳輸方案。數(shù)據(jù)傳輸方案與視頻音頻方案存在的不同之處在于二者的傳輸主體不同，數(shù)據(jù)傳輸方案主要是針對于數(shù)據(jù)傳輸而言的，通過一系列可行的方案來達(dá)到提高質(zhì)量的目的。在無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)中，為提高數(shù)據(jù)的傳輸性能，對此特別采用了中頻可以發(fā)送350MHZ，并接收140MHZ的解決方案，而該方案主要是依賴耐張塔對系統(tǒng)進(jìn)行搭建的。針對數(shù)據(jù)傳輸，有以下幾方面的特性：①耐張塔距離服務(wù)器光纖鏈路可達(dá)200千米，并且能夠進(jìn)行雙向傳輸，對于任一方向的數(shù)據(jù)傳輸，其帶寬都要在150Mbps以上。②耐張塔鏈路與無人飛行平臺相隔最遠(yuǎn)距離為十六千米，并且耐張塔還會為無人飛行平臺提供大小為2Mbps的控制和反饋信息。③地面指揮車距離耐張塔鏈路同樣長達(dá)16㎞，但是它可以雙向傳輸，無論處于哪個方向的傳輸，其帶寬大小都高達(dá)100Mbps以上。

1.3 巡線通訊系統(tǒng)

輸電線路巡線工作必須要保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，因此對視頻的最低要求便是高清，而高清視頻則必須要求高帶寬，然而對于無人飛行平臺和單人而言，它的承載能力有限，所以對此采用單鏈路耐張塔，并且對于同一系統(tǒng)，二者不能同時進(jìn)行使用。除耐張塔以外，指揮車也采用單鏈路系統(tǒng)，在對無人機(jī)的拍攝情況進(jìn)行觀看時，需要通過服務(wù)器進(jìn)行點播，而服務(wù)器則位于供電公司的總部。另外，為提高光纜傳輸性能，可以將光網(wǎng)橋技術(shù)應(yīng)用其中，并且要求能夠進(jìn)行雙向傳輸，其寬帶大小應(yīng)高于100Mbps;語音服務(wù)在一定程度上也實現(xiàn)了創(chuàng)新，它主要采用VOIP模式，并且能夠通過語音網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)傳統(tǒng)語音與新型語音服務(wù)的轉(zhuǎn)換;將傳統(tǒng)電話與指揮車IP語言相互聯(lián)通，當(dāng)撥打電話時，只需要將號碼和IP地址映射在電話網(wǎng)關(guān)上即可。而單人撥打電話時，可以采用熱線方式直接呼叫調(diào)度中心。

2 無人機(jī)在輸電線路巡線中的應(yīng)用

2.1 紅外熱像檢測

如果在某一時刻，輸電線路發(fā)生問題故障，那么此時便會導(dǎo)致接觸電阻增大，同時產(chǎn)生一定的負(fù)荷電流，使得輸電線路產(chǎn)生嚴(yán)重的熱現(xiàn)象。此外，當(dāng)絕緣子的值接近于零時，那么會導(dǎo)致線路電壓的增大，同時會導(dǎo)致熱現(xiàn)象的產(chǎn)生。并且，在發(fā)熱的部位還會產(chǎn)生紅外圖像，并且相比于正常效率，更加明顯，而無人機(jī)則可以利用紅外熱像檢測儀，能夠準(zhǔn)確的判斷出故障發(fā)生的具體位置。

2.2 電子光學(xué)檢測

在輸電線路中，分布有多個絕緣子，而對于不同的絕緣子其分布的電壓也存在差別，一般來說，越接近導(dǎo)線的絕緣子，其產(chǎn)生的壓將也就越為明顯，當(dāng)降到0值時，電壓又會重新進(jìn)行分布，此時越接近導(dǎo)線的絕緣子所分布的電壓就越高，進(jìn)而會產(chǎn)生局部放電的現(xiàn)象。而無人機(jī)對電子光學(xué)檢測技術(shù)加以應(yīng)用，對放電位置的輻射情況進(jìn)行檢測，通過對檢測結(jié)果進(jìn)行分析便可以分辨出絕緣子的絕緣性能，并進(jìn)一步斷定是否有故障發(fā)生。

2.3 激光振動檢測

絕緣子在工作中可能發(fā)生開裂現(xiàn)象，如果不能夠及時采取正確的判斷，那么將會對系統(tǒng)造成影響。而相比于正常的絕緣子，開裂的絕緣子的振動頻率相對來說較小，所以針對絕緣子的這一特性，可以將超聲發(fā)生器安裝在無人機(jī)上，通過對絕緣子的振動信息來分別出開裂的絕緣子。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著國家對電網(wǎng)建設(shè)工作的重視程度，輸電線路巡線作業(yè)也隨之面臨著更高的要求，以人工巡線與無人機(jī)巡線相比，顯而易見，無人機(jī)巡線更具有明顯的發(fā)展優(yōu)勢，它可以實現(xiàn)空中錄像功能來達(dá)到輸電線路巡線的目的，可以有效克服人工巡線中所面臨的各種問題，通過上文分析可知，無人機(jī)輸電線路巡線系統(tǒng)具有光明的發(fā)展前景，希望從事電網(wǎng)工作的相關(guān)人員能夠?qū)λ右愿鼜V泛的應(yīng)用。

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