電力輸電線路巡檢中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用

鄒奇錦

關(guān)鍵詞：輸電線路;巡檢;無(wú)人機(jī)

引言

為了滿足人們的電力需求，電力輸電線路不斷增多，分布范圍越來(lái)越廣泛，許多輸電線路都位于地勢(shì)復(fù)雜、環(huán)境惡劣區(qū)域，這大大增加了電力輸電線路的故障發(fā)生幾率。為了確保電力的正常供應(yīng)，就必須要對(duì)這些輸電線路進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)或更換，因此，確保電力輸電線路的巡檢工作的高效性是非常重要的。無(wú)人機(jī)在電力輸電線路巡檢工作中有著巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其能夠有效代替人來(lái)進(jìn)行電力輸電線路巡檢，使巡檢人員能夠通過(guò)無(wú)人機(jī)來(lái)檢查輸電輸線的故障情況，從而大大減少了登塔高空作業(yè)，有效減輕了巡檢人員的工作強(qiáng)度。

1無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)概述

電力巡檢工作主要負(fù)責(zé)及時(shí)、準(zhǔn)確的巡視監(jiān)測(cè)電力線路、附屬設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及電力線路周邊的環(huán)境，排查故障、排除安全隱患，確保輸電線路安全。電力巡檢的傳統(tǒng)方法為人工巡檢，巡檢的工作人員通過(guò)輔助設(shè)備巡視電力線路和相關(guān)設(shè)備。該方式不僅效率低，且在進(jìn)行高危作業(yè)、面對(duì)各種惡劣環(huán)境時(shí)，工作人員的人身安全也受到了較大的威脅。以人工巡檢為主的巡檢方式工作量大、效率低、成本高，已不能適應(yīng)如今電力發(fā)展建設(shè)的需求。因此，需要更為高效、安全、低成本的方式實(shí)現(xiàn)電力巡檢作業(yè)。

無(wú)人機(jī)是由無(wú)線控制、操作的不載人飛行器，其成本較低、空域限制小，且能夠完成載人飛機(jī)不宜執(zhí)行的航拍任務(wù)。因此，無(wú)人機(jī)能夠?yàn)殡娏ρ矙z提供低成本、高性能、高穩(wěn)定性的專業(yè)航空攝影飛行平臺(tái)。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有高精度、全方位、真實(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)多個(gè)視角的全方位觀察，更為真實(shí)地展現(xiàn)出實(shí)際地物的情況，得到更高精度的有用信息。此外，其還能通過(guò)定位、融合、建模等技術(shù)得到真實(shí)的三維模型。

固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)為常用電力專用無(wú)人機(jī)，其各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用于不同的巡線場(chǎng)合。固定翼無(wú)人機(jī)飛行速度快，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，但不能懸停于空中，適用于進(jìn)行輸電線路通道大范圍、長(zhǎng)距離巡檢。無(wú)人直升機(jī)飛行靈活，能快速準(zhǔn)確的進(jìn)行輸電線路作業(yè)，現(xiàn)已基本運(yùn)用到對(duì)輸電線路通道環(huán)境監(jiān)測(cè)，交叉跨越復(fù)核檢查，重要隱患監(jiān)控等方面的巡視工作。多旋翼無(wú)人機(jī)最大的特點(diǎn)便是能垂直起降，飛行控制靈活，穩(wěn)定性高，可應(yīng)用在電氣線路設(shè)備的參數(shù)收集、故障查找等任務(wù)中。在故障段確定的情況下，多旋翼無(wú)人機(jī)能在接近線路處進(jìn)行空中懸停，完成輸電線路桿塔設(shè)備、絕緣子等定點(diǎn)目標(biāo)的精益化巡檢工作?？偨Y(jié)以上各類無(wú)人機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)與當(dāng)前電力生產(chǎn)工作實(shí)際相結(jié)合，架空輸電線路的巡線建議使用固定翼無(wú)人機(jī)搭配小型旋翼機(jī)或無(wú)人直升機(jī)進(jìn)行。而固定翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)直升機(jī)的價(jià)格相對(duì)較高，基于巡線頻率與性價(jià)比綜合考慮，價(jià)格便宜且操控靈活的小型旋翼機(jī)是現(xiàn)階段最值得推廣的機(jī)型.

2電力輸電線路人工巡檢中無(wú)人機(jī)的應(yīng)用研究

2.1電力輸電線路全方位巡檢中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)巡航系統(tǒng)則指利用無(wú)人機(jī)搭載可見(jiàn)光、紅外等檢測(cè)設(shè)備，完成架空輸電線路巡檢任務(wù)的作業(yè)系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)（通過(guò)遙控指令完成飛行任務(wù)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)）、任務(wù)載荷系統(tǒng)（完成檢測(cè)、采集和記錄架空輸電線路信息等特定任務(wù)功能的系統(tǒng)）、綜合保障系統(tǒng)（保障無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)正常工作的設(shè)備和工具的集合）。

無(wú)人機(jī)線路巡檢過(guò)程中，一方面需接收來(lái)自地面控制中心的控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、巡線、避障等工作;另一方面需把巡檢過(guò)程中拍攝的照片、巡檢的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛嫘畔⑻幚碇行?。無(wú)人機(jī)線路巡檢過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)很龐大，僅依靠存儲(chǔ)設(shè)備不能滿足其要求，往往需要將這些數(shù)據(jù)傳到地面信息處理中心，所以能否及時(shí)、有效、正確地將巡檢的數(shù)據(jù)傳回，直接影響到無(wú)人機(jī)線路巡檢的質(zhì)量。輸電線路常布設(shè)在人跡罕至的區(qū)域，其地理位置復(fù)雜，地形變化多樣，高山、樹(shù)林、建筑、高壓輸電線路的電磁干擾物對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸具有很大的影響，因此建立一個(gè)安全、可靠、通信能力強(qiáng)的無(wú)線傳輸通道非常重要。

2.2電力輸電線路異物清除中的應(yīng)用

在電力輸電線路巡檢工作中，經(jīng)常會(huì)遇到輸電線路中存在異物的情況，如果不將這些異物進(jìn)行及時(shí)的清除，便可能會(huì)引起輸電線路故障，甚至還會(huì)因此而發(fā)生觸電事故。巡檢人員經(jīng)常需要通過(guò)人工的方式來(lái)清除異物，這大大增加了巡檢人員的安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)，使其在電力輸電線路的異物清除中發(fā)揮著重要的作用，在應(yīng)用無(wú)人機(jī)清除輸電線路中的異物時(shí)，傳統(tǒng)的方法是在無(wú)人機(jī)的機(jī)載部分搭載激光二級(jí)管模組，通過(guò)光線的聚焦作用來(lái)燒斷異物，考慮到激光二極管模組所發(fā)射的激光是平行的，因此需要利用凸透鏡來(lái)聚焦光線，并且光線的聚焦點(diǎn)需要準(zhǔn)確的落在異物之中，在燒斷異物過(guò)程中，巡檢人員需要確保無(wú)人機(jī)和周邊的帶電設(shè)備能夠保持一定的距離，而且異物在受到風(fēng)力的作用下會(huì)晃動(dòng)，這也使巡檢人員在操控?zé)o人機(jī)來(lái)清除異物時(shí)存在較大的難度，異物清除的效率較低。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)清除異物方法進(jìn)行改進(jìn)，將電涯、激光模組以及控制模塊在多旋翼無(wú)人機(jī)中進(jìn)行搭載，并由巡檢人員通過(guò)云臺(tái)攝像頭來(lái)觀察異物所在位置，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整，能夠使激光模組的焦點(diǎn)正好處于異物位置，此時(shí)巡檢人員便可利用GPRS遠(yuǎn)程控制繼電器來(lái)開(kāi)啟激光模組，從而使模組發(fā)射的激光能夠很快燒斷異物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力輸電線路中異物的快速清除。

3無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的發(fā)展前景??????? 首先在高壓輸電線路中引進(jìn)無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，將能夠在故障發(fā)生的第一時(shí)間高效、快速、真確的找到故障位置，能夠?qū)赡芤l(fā)故障的地點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的巡檢，提高了高壓輸電線路的穩(wěn)定性。其次，若高壓輸電電網(wǎng)的某個(gè)路段或者局域設(shè)備發(fā)生故障，無(wú)人機(jī)能夠快速對(duì)故障進(jìn)行定點(diǎn)，并且該過(guò)程成本低、速度快、效率高，操作安全、可靠。然后，無(wú)人機(jī)可以在高壓輸電線路的絕緣子或某個(gè)特定位置進(jìn)行準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)懸停檢查，該方法操作便捷，可以降低檢查人員的工作負(fù)擔(dān)，在一些惡劣的極端氣候環(huán)境中無(wú)人機(jī)更不會(huì)受到天氣影響，因此更具有巡檢優(yōu)勢(shì)。最后，在無(wú)人機(jī)內(nèi)部安裝的陀螺穩(wěn)定可見(jiàn)監(jiān)視器與紅外線成像儀設(shè)備可以承擔(dān)對(duì)高壓輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、錄像、巡檢等工作，還可以克服復(fù)雜地形地貌進(jìn)行巡邏檢查，從而避免人工檢查時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)，也可以進(jìn)一步的提高高壓輸電線路檢查效果，確保高壓電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性不受影響。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在電力輸電線路巡檢工作中，無(wú)人機(jī)有著巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，有效代替了人來(lái)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的巡檢工作，大大減輕了巡檢人員的工作強(qiáng)度，并且可對(duì)輸電線路的故障點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確快速的排查，降低了人力物力的投入，有效保障了電力輸電線路巡檢工作的安全，大大促進(jìn)了電力領(lǐng)域的技術(shù)革新。

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