智能無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

李樹生

摘要：對于輸電線路而言，科學(xué)應(yīng)用智能無人機(jī)開展巡檢工作，不但可以使整體工作質(zhì)量與成效得到有效提高，降低巡檢環(huán)節(jié)的資金成本，還可以保證電力線路檢修工作的參考依據(jù)具備有效性，使相關(guān)操作人員的生命安全得到切實(shí)的保障，進(jìn)而憑借智能無人機(jī)科技完成準(zhǔn)確、大范圍的電力線路的巡檢項(xiàng)目。

關(guān)鍵詞：智能無人機(jī);輸電線路;巡檢應(yīng)用

一、輸電線路無人機(jī)智能巡檢現(xiàn)狀

在輸電線路無人機(jī)巡檢中，無人機(jī)是承載監(jiān)測輸電線路運(yùn)行狀態(tài)遙感設(shè)備的平臺(tái)。常用的遙感檢測手段包括可見光成像、紫外成像、紅外熱成像、激光雷達(dá)電能等。其中，可見光遙感檢測利用相機(jī)等可見光采集設(shè)備，檢查肉見可見的輸電線路及其附屬電力設(shè)備的特性和性質(zhì)變化，已被廣泛應(yīng)用輸電線路無人機(jī)巡檢工作中;紫外遙感檢測主要利用紫外遙感設(shè)備，檢測輸電線路和電力設(shè)備是否發(fā)生電暈放電或局部閃絡(luò)的現(xiàn)象。由于成本較高，紫外遙感檢測尚未在輸電線路無人機(jī)巡檢中被廣泛使用;紅外遙感檢測主要利用紅外熱像儀等設(shè)備，檢測運(yùn)行中的電力設(shè)備是否出現(xiàn)過熱缺陷的現(xiàn)象;激光雷達(dá)檢測主要用于輸電線路的地理信息測繪和定位導(dǎo)航中。

二、無人機(jī)巡視輸電線路的特征

在輸電線路巡視中無人機(jī)具備非常明顯的特征，這是因?yàn)檩旊娋€路其中的絕緣子和金具較小并且與居民區(qū)靠近等，盡管塔桿自身的高度較低，可是飛行難度要求超出輸電線路，所以在可見光攝像頭進(jìn)行拍攝過程中，因?yàn)檩旊娋€路自身的絕緣子和金具相對較小等，有關(guān)部件具備的精密度則要高出一些，為了可以得到較為詳盡的圖片信息無人機(jī)一定要靠近目標(biāo)，這對于人員自身的操作技能給出了更為嚴(yán)格的提出了更高的要求。

通常在進(jìn)行拍攝過程中，一般使用的是推拉桿的一種操作形式，讓無人機(jī)慢慢的與桿塔設(shè)備靠近，并且把無人機(jī)控制在距離拍攝物體大概2.0到3.0m左右的位置時(shí)進(jìn)行懸停，同時(shí)對其進(jìn)行拍照?；谶@種操作模式下，推拉桿操作的核心就是需要掌握無人機(jī)停住的瞬間以及推桿自身?xiàng)U量，這樣的一個(gè)操作要求具備一定的工作經(jīng)驗(yàn)才可以進(jìn)行，通常熟練人員可以按照相關(guān)要求在3.0m左右進(jìn)行抓拍，甚至可以與被拍攝物體靠近。假如至對線路通道進(jìn)行巡視，則需要在下風(fēng)側(cè)進(jìn)行飛行，和帶電體之間需要保持在3m米之上的一個(gè)安全距離，使用7m/s～8m/s平穩(wěn)飛行同時(shí)完成拍照以及錄像。

三、輸電線路的智能無人機(jī)巡檢

（一）圖像數(shù)據(jù)處理

目前，可將光影像數(shù)據(jù)智能化處理是輸電線路無人機(jī)巡檢圖像處理領(lǐng)域的熱門研究方向。傳統(tǒng)的電力設(shè)備圖像數(shù)據(jù)處理方法是基于人工設(shè)計(jì)特征提取的機(jī)器學(xué)習(xí)圖像目標(biāo)檢測方法。然而，該方法存在檢測對象單一的問題，且存在漏檢、錯(cuò)檢的風(fēng)險(xiǎn)。在輸電線路巡檢中，有將近900多種常規(guī)缺陷，并且電力設(shè)備的型號眾多，設(shè)備之間外形差異較大，基于上述傳統(tǒng)圖像處理方法僅能檢測單一或少數(shù)幾種電力設(shè)備，缺乏基本的通用性和較高的可靠性，因而實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值較低。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提升和智能算法的不斷發(fā)展，有學(xué)者提出可建立大型的數(shù)據(jù)集，將深度學(xué)習(xí)算法引入輸電線路無人機(jī)巡檢圖像的數(shù)據(jù)處理中。從現(xiàn)有研究來看，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在該領(lǐng)域中確實(shí)具有更大的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?。但是，目前還難以建立起比較完善的數(shù)據(jù)集，制約了深度學(xué)習(xí)技術(shù)在輸電線路無人機(jī)巡檢圖像數(shù)據(jù)智能處理中的發(fā)展。未來可通過不同單位和公司的合作方式，建立完善的電力設(shè)備缺陷數(shù)據(jù)集，將深度學(xué)習(xí)技術(shù)的優(yōu)勢在無人機(jī)巡檢圖像數(shù)據(jù)智能處理中的優(yōu)勢發(fā)揮出來。

（二）無人機(jī)巡檢航線規(guī)劃

在正式運(yùn)用智能無人機(jī)設(shè)施開展巡檢工作之前，還需要提前設(shè)計(jì)好飛行航線，現(xiàn)階段主要有兩類航線，一類是三角航線，另一類則是直線航線。詳細(xì)而言，三角航線對于智能無人機(jī)裝置起飛地點(diǎn)橫向輸出的線路更加合適，比較適合較大的檔距的線路，智能無人機(jī)設(shè)備難以接近輸電線路的保護(hù)區(qū)，不會(huì)對線路造成影響。需要注意的是，此項(xiàng)航線計(jì)劃模式，正式運(yùn)用于電力線路的巡檢環(huán)節(jié)中時(shí)，往往會(huì)加大無人機(jī)的操控難度，這便需要相關(guān)實(shí)施人員熟悉裝置的操作方式，以便可以更加準(zhǔn)確的開展識(shí)別與調(diào)整管控工作。與三角航線相比，直線航線更加適用于升空場地勢平坦的環(huán)境，同時(shí)檔距較為短小的電力線路，在開展智能無人機(jī)設(shè)施巡檢工作的過程中，合理規(guī)劃線路巡檢順序，以此確保巡檢的整體成效。

（三）自然災(zāi)害后的巡視

無人機(jī)并不會(huì)受到地理?xiàng)l件的制約，在災(zāi)害出現(xiàn)之后能夠直接抵達(dá)現(xiàn)場，其具備非常嚴(yán)格的工作效率，因此在雪災(zāi)和雷暴還有風(fēng)災(zāi)等一系列的自然災(zāi)害出現(xiàn)之后及時(shí)將無人機(jī)設(shè)備直接對于輸電線路完成有效的巡檢，了解受災(zāi)地區(qū)當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，在有效的完成搶修維護(hù)隊(duì)伍安置的基礎(chǔ)上，使用這樣的方式Wie電力搶修工作提供所需要的圖像信息資料支持，使得工作質(zhì)量得到保證，其節(jié)約了大量的時(shí)間。

（四）無人機(jī)續(xù)航

無人機(jī)續(xù)航能力不足是輸電線路無人機(jī)智能巡檢技術(shù)中存在的另一關(guān)鍵問題，已嚴(yán)重制約了輸電線路巡檢的效率。目前，無人機(jī)續(xù)航時(shí)間通常為30min左右。為解決無人機(jī)的續(xù)航問題，部分地區(qū)已開始采用了設(shè)置無人機(jī)機(jī)巢的方法。無人機(jī)機(jī)巢主要有巡檢車改裝而成的移動(dòng)式機(jī)巢和固定于桿塔頂部的固定式機(jī)巢。其中，移動(dòng)式機(jī)巢可在一定程度上提高無人機(jī)巡檢的續(xù)航時(shí)間，但并不適應(yīng)無人機(jī)自主巡航的發(fā)展趨勢，并且人工、維護(hù)等成本較高;而固定式機(jī)巢僅需少量的人工干預(yù)，更加契合無人機(jī)自主巡檢的要求，因而具有較好的應(yīng)用前景。然而，如何將固定式機(jī)巢完備地融合于輸電線路無人機(jī)智能巡檢技術(shù)中，還有諸多技術(shù)難點(diǎn)需要攻克。

四、結(jié)論

無人機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生進(jìn)一步使得輸電線路自身的巡視能力得到提升，所以針對工作人員來說，需要切實(shí)的認(rèn)識(shí)到無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢，使用不斷完善無人機(jī)自身的應(yīng)用路徑和相關(guān)方法，充分的將無人機(jī)在技術(shù)上的優(yōu)勢發(fā)揮到位，這樣才可以使其能夠與未來線路巡檢要求保持一致，并對其給予高度關(guān)注。

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