無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

王 鵬

（國(guó)網(wǎng)呼倫貝爾供電公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000）

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電力線路巡檢工作的意義

中國(guó)在世界占地面積中，是最廣闊的，且地勢(shì)環(huán)境較為復(fù)雜的?；旧想娏€路的架設(shè)，在惡劣環(huán)境的區(qū)域居多。由于電力線路較多，長(zhǎng)時(shí)間暴露在外面，沒(méi)有做好相應(yīng)的保護(hù)措施，遭受到自然災(zāi)害以及日曬的破壞，產(chǎn)生斷電等故障較為頻繁，所以相關(guān)部門(mén)則要重視其對(duì)電力線路的定期巡檢作業(yè)，及時(shí)找出故障病因，并采取針對(duì)性的解決措施。目前，使用人工巡檢的方法較多，但在實(shí)際巡檢工作中，還是會(huì)因?yàn)榄h(huán)境因素而不能將巡檢工作完善好，對(duì)于巡檢工作中的細(xì)節(jié)問(wèn)題得不到解決，日積月累，民眾用電的安全問(wèn)題頻繁出現(xiàn)。當(dāng)前，在無(wú)人機(jī)技術(shù)的大力推廣下，在電力系統(tǒng)安全巡檢工作上，對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)加大了使用，在一定程度上彌補(bǔ)了人工巡檢工作中的缺陷，且有一定的積極作用，主要有以下幾個(gè)方面的表現(xiàn)。

首先，無(wú)人機(jī)技術(shù)在電力線路巡檢工作中的應(yīng)用，可以有效避免在惡劣環(huán)境下對(duì)巡檢人員的傷害，極其安全；二是可以隨時(shí)開(kāi)展巡查工作，排查電力系統(tǒng)中間的問(wèn)題，極為方便；第三，無(wú)人機(jī)巡檢速度可以快到一小時(shí)幾十公里，相比傳統(tǒng)的人工巡檢工作，效率極高。雖然無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還處于起步和發(fā)展階段，存在很多不足，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些問(wèn)題都會(huì)得到解決，而今天的無(wú)人機(jī)電力線安全巡檢系統(tǒng)有效地結(jié)合了電子通信技術(shù)、雷達(dá)定位技術(shù)、信息分析技術(shù)等，使無(wú)人機(jī)在電力線路安全檢測(cè)中的應(yīng)用煥發(fā)出更強(qiáng)的生命力[1]。

2 電力線路巡視工作中無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效果

2.1 無(wú)人機(jī)可以躲閃障礙物

進(jìn)行電力線路巡檢的工作中，由于受配電區(qū)域環(huán)境因素的影響，電力線路周?chē)?jīng)常出現(xiàn)各種障礙物。通過(guò)無(wú)人機(jī)設(shè)備的有效應(yīng)用，在檢查供電線路的過(guò)程中可以避開(kāi)空中的一些障礙物，可以有效防止無(wú)人機(jī)受到撞擊而損壞。通過(guò)使用先進(jìn)的技術(shù)和合理的自動(dòng)雷達(dá)探頭，可以準(zhǔn)確判斷前方障礙物的分布情況，然后無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)可以進(jìn)行精確的避障和巡檢電力線路，有效提高了巡檢率供電線路的工作效率和質(zhì)量，同時(shí)減輕了工作人員的工作量。此外，通過(guò)紅外光傳感系統(tǒng)的應(yīng)用，可以準(zhǔn)確判斷周?chē)系K物的光源變化，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，合理規(guī)劃無(wú)人機(jī)的飛行路徑，控制障礙物之間的摩擦或碰撞。

2.2 無(wú)人機(jī)電力線路巡視工作的效果

無(wú)人機(jī)設(shè)備在電力線探測(cè)過(guò)程中具有較強(qiáng)的續(xù)航能力，探測(cè)效果非常明顯。通過(guò)開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡線工作，供電單位巡線工作的效果和質(zhì)量有了很大的提高，相關(guān)人員的工作效率也得到了全面的提高，減少了人力資源的投入。在整理分析了大量與供電工作相關(guān)的實(shí)際工作后，通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢，可以實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)干擾巡檢。相關(guān)人員只需在終端對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制即可，（無(wú)人機(jī)）終端控制設(shè)備可完成遠(yuǎn)距離輸電線路巡檢工作。與傳統(tǒng)巡檢工作方式相比，無(wú)人機(jī)設(shè)備的使用大大降低了巡檢員的工作壓力和時(shí)間，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[2]。

3 無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 飛行姿態(tài)控制技術(shù)

外界環(huán)境因素，如氣候因素中的強(qiáng)風(fēng)或降水，都可能對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)與姿態(tài)產(chǎn)生較大的影響，致使無(wú)人機(jī)的飛行控制出現(xiàn)不穩(wěn)情況。無(wú)人機(jī)的姿態(tài)控制技術(shù)屬于無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)中的一個(gè)重要應(yīng)用，不僅能讓無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)更加穩(wěn)定，還能讓無(wú)人機(jī)按照預(yù)定線路規(guī)劃開(kāi)展飛行過(guò)程。依據(jù)專業(yè)研究人員的研究數(shù)據(jù)結(jié)論，LQG 控制器主要控制無(wú)人機(jī)的俯仰翻轉(zhuǎn)姿態(tài)，而PID 控制器也是無(wú)人機(jī)飛行控制中的一個(gè)重要系統(tǒng)，可有效預(yù)防無(wú)人機(jī)在飛行或航拍過(guò)程中出現(xiàn)偏航問(wèn)題[3]。

3.2 地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)

無(wú)人機(jī)電力線路巡檢工作主要由地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)承擔(dān)，地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要是利用巡檢設(shè)備中的紅外成像儀、紫外線成像儀或POS 系統(tǒng)聯(lián)合保證數(shù)據(jù)傳感器可以發(fā)揮出較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集與分析功能。地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)還能夠?qū)τ行畔⑦M(jìn)行收集與分析，保證生成的數(shù)據(jù)結(jié)果更加精確，具備更強(qiáng)的參考性。

3.3 正射影像采集技術(shù)

通常情況下，無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)中的正射影像采集技術(shù)需與GPU 模型聯(lián)合，并以GPU 模型為基礎(chǔ)，保證采集技術(shù)的數(shù)據(jù)采集作用可全面發(fā)揮，在對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，其最大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是能讓正射影像采集速度大幅提升，并為航測(cè)影像的快速處理提供技術(shù)方面的支持。

3.4 無(wú)線通訊技術(shù)

無(wú)人機(jī)的遙控測(cè)量功能、信息傳遞功能以及跟蹤定位服務(wù)功能，三種功能的全面發(fā)揮離不開(kāi)無(wú)線通信技術(shù)的輔助。為了讓無(wú)線通訊技術(shù)的作用全面發(fā)揮，在對(duì)無(wú)人機(jī)的遙控測(cè)量工作進(jìn)行組織落實(shí)時(shí)，應(yīng)對(duì)幾方面進(jìn)行重視：首先，測(cè)量無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)，保證無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中路線精確、過(guò)程穩(wěn)定；其次，精確測(cè)量無(wú)人機(jī)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)背后的價(jià)值被更深入的開(kāi)發(fā)。還可借助無(wú)線電通信技術(shù)以及巡檢技術(shù)對(duì)正在運(yùn)行采集信息的無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行獲取，并通過(guò)地面設(shè)備對(duì)其進(jìn)行控制，無(wú)人機(jī)上裝載的任務(wù)荷載傳感器在信息傳輸過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，能夠讓地面系統(tǒng)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行跟蹤定位，同時(shí)新建技術(shù)人員還可及時(shí)了解到無(wú)人機(jī)當(dāng)前的位置以及任務(wù)的完成效果。如發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的情況可及時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行糾正，無(wú)人機(jī)的巡檢技術(shù)由多個(gè)系統(tǒng)或技術(shù)終端組合而成[4]。

3.5 紅外線、紫外線探測(cè)技術(shù)

紅外熱成像儀在對(duì)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中的表面溫度進(jìn)行提取時(shí)，具備較強(qiáng)的敏感度，能準(zhǔn)確測(cè)量到無(wú)人機(jī)表面溫度超過(guò)周?chē)h(huán)境溫度的異常溫升點(diǎn)。因此該設(shè)備最大的作用是能依據(jù)紅外光譜圖像對(duì)無(wú)人機(jī)飛行器的線路接頭、線夾和絕緣子設(shè)備進(jìn)行溫度監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常發(fā)熱情況，并對(duì)發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行精確定位。紫外熱成像儀在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還具備接受線路設(shè)備放電過(guò)程中出現(xiàn)的紫外光訊號(hào)功能，同時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢工作進(jìn)行落實(shí)時(shí)，技術(shù)操作人員可直接配合圖像對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的導(dǎo)線外傷、絕緣子放電及污染等放電等現(xiàn)象進(jìn)行精確捕捉，尤其是紫外線探測(cè)技術(shù)被應(yīng)用在電力線路巡檢過(guò)程中時(shí)，技術(shù)人員必須時(shí)時(shí)關(guān)注太陽(yáng)光以及人造光源，因其可能會(huì)對(duì)巡檢工作造成了干擾進(jìn)行重視，防止因?yàn)槿魏芜z漏致使無(wú)人機(jī)出現(xiàn)飛行安全問(wèn)題。

4 無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)具體內(nèi)容

4.1 無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)工作。普通型號(hào)的無(wú)人機(jī)設(shè)備并不能完成電力線路的安全巡檢工作任務(wù)，所以有關(guān)設(shè)計(jì)人員要結(jié)合電力線路安全巡檢工作的實(shí)際情況，來(lái)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如崎嶇山路的適應(yīng)能力、處在惡劣環(huán)境中的信息接受能力等，這有這樣才能夠確保無(wú)人機(jī)有效的和電力線路安全巡檢進(jìn)行有效的結(jié)合[5]。

（2）構(gòu)建信息化處理平臺(tái)。以當(dāng)前信息化技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)條件，提高無(wú)人機(jī)的信息反饋及處理總結(jié)工作，及時(shí)有效的跟蹤電力線路的實(shí)施狀態(tài)，準(zhǔn)確定位突出故障位置，使得后期的檢修工作量難度系數(shù)降低。

（3）檢驗(yàn)活動(dòng)。在對(duì)無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢的檢驗(yàn)工作中，主要的工作任務(wù)是檢查實(shí)驗(yàn)電力線路中存在的問(wèn)題、定位系統(tǒng)的中準(zhǔn)確度等，來(lái)保障無(wú)人機(jī)工作的達(dá)到電力線路安全巡檢的要求，在檢驗(yàn)工作中能夠及時(shí)找出存在的問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和收集處理，以便后續(xù)的檢驗(yàn)工作更加合理化，使得無(wú)人機(jī)技術(shù)得到一定的發(fā)展。

4.2 無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）無(wú)人機(jī)及其他附加設(shè)備。對(duì)無(wú)人機(jī)的解釋可不用多說(shuō)，其他設(shè)備中主要含有巡檢設(shè)備、數(shù)據(jù)獲取設(shè)備、傳感設(shè)備等，這些設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下可借助無(wú)人機(jī)做好電力線路的巡檢工作，同時(shí)也實(shí)時(shí)將收集的信息數(shù)據(jù)上傳到地面信息獲取設(shè)備中。

（2）地面信息獲取系統(tǒng)。和往常的信息獲取系統(tǒng)相比較來(lái)看，該系統(tǒng)的信息獲取能力較強(qiáng)，使無(wú)人機(jī)不管在惡劣環(huán)境下或是惡劣天氣下，能夠獲取無(wú)人機(jī)信息信號(hào)。

（3）地面數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)要做到對(duì)地面信息數(shù)據(jù)的獲取及接受，并對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的歸納、整理、并做好終端的總結(jié)工作，將得出的結(jié)論結(jié)果上報(bào)于相關(guān)負(fù)責(zé)人，并備份，方便后期的維修工作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電力行業(yè)在當(dāng)前國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的條件下迅猛發(fā)展，同時(shí)電力線路數(shù)量也在不斷的增長(zhǎng)，無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)也有所增長(zhǎng)。合理的應(yīng)用無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)，這樣才能夠確保電力行業(yè)的發(fā)展可持續(xù)的進(jìn)行。另外，相關(guān)人員越要加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)的研究和探索，使得電力線路安全巡檢質(zhì)量及其效率得到一定的提升。