無人機在配電線路運檢中的應(yīng)用

洪智勇 林青瑜

（國網(wǎng)泉州供電公司 福建省泉州市 362000）

無人機是一種利用無線電遙控和自動程序控制裝置操縱的不載人飛機。在以往電力企業(yè)配電線路運檢工作中，傳統(tǒng)的運檢手段效率不高且存在較多的風(fēng)險因素，相比之下，應(yīng)用無人機進行配電線路的運檢有其獨特的優(yōu)勢，能夠切實緩解人力緊缺、檢修方式與檢修環(huán)境制約等多重問題。此外，創(chuàng)新應(yīng)用無人機進行運檢，輔助其他技術(shù)手段能實現(xiàn)良好的運維檢修效果，因此本文針對無人機在配電線路運檢中的應(yīng)用開展分析有重要的意義和價值。

1 無人機在配電線路運檢工作中應(yīng)用概述

1.1 無人機及自主巡檢

配電線路巡視是線路運行工作的重要環(huán)節(jié)，但常規(guī)的配網(wǎng)架空線路運檢模式以人工巡檢為主，配電線路缺陷隱患的發(fā)現(xiàn)、故障的查找仍主要依靠人工，勞動強度高、巡視效率低、主觀影響大，設(shè)備信息獲取方式傳統(tǒng)、來源單一，設(shè)備狀態(tài)評價工作質(zhì)量不高。因此，采取人工運檢受到各類因素的影響和制約，在巡線質(zhì)量水平方面難以得到有效的保障，對配電線路各類故障排查和檢修質(zhì)量管控也無法到位。因此需要應(yīng)用無人機有效提升巡檢水平當(dāng)前我國很多地區(qū)應(yīng)用的無人機，需要配備自主巡檢平臺系統(tǒng)。例如某地區(qū)供電公司主要應(yīng)用DJIM210—RTK 型號的無人機，該無人機搭載了D-RTK定位系統(tǒng)和GPS 定位系統(tǒng)等能夠?qū)崿F(xiàn)多云臺配置，在進行配電線路的巡檢時能夠滿足飛行測溫需要，對輸電線路局部放電問題和樹木障礙問題進行全面的巡檢。

1.2 應(yīng)用無人機的必然趨勢

現(xiàn)今經(jīng)濟社會對電力能源的需求顯著提升，這也使得電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模，特別是配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，配電線路運檢工作量不斷增加，亟需提高檢修和運行維護水平。當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)配電線路運檢工作任務(wù)越發(fā)繁重，而在定員限制下，人手越發(fā)緊張，若仍以常規(guī)方式開展配電線路運檢工作，工作質(zhì)量水平難以保障。針對配電線路進行運檢，往往會受到線路所處區(qū)域的地形環(huán)境要素以及氣候天氣條件因素的影響，有較大的局限和制約性。因此單純依靠人工巡檢的方式已經(jīng)難以適應(yīng)現(xiàn)階段配電線路運檢工作的高質(zhì)量要求，急需探索更加安全有效的運檢手段和對策。

2 無人機在配電線路運檢中應(yīng)用的主要優(yōu)勢

2.1 實現(xiàn)圖像的實時傳輸

應(yīng)用無人機能夠保證在配電線路運檢過程中進行實時的圖像傳播與處理，無人機會搭載高清攝像頭，在飛行過程中可以通過攝像頭將配電線路的實際情況反饋給地面接收裝置，從而可以幫助地面工作人員對配電線路的狀態(tài)信息進行處理和分析，切實減少了以往人工巡檢的安全性問題，同時也減少了工作人員翻山越嶺的壓力和負擔(dān)。此外，應(yīng)用無人機的實時圖像處理作用，也能夠根據(jù)配電線路的不同高程和運檢天氣環(huán)境進行實時處理，有效減少各類風(fēng)險隱患，方便運檢人員對無人機的飛行路徑進行實時調(diào)整，提高運檢效果[1]。

2.2 實現(xiàn)設(shè)備的飛行掛載

對配電線路進行運維檢修時，可以通過無人機實現(xiàn)飛行掛載，這也是無人機的獨特優(yōu)勢所在?？梢話燧d的設(shè)備種類繁多，能夠根據(jù)配電線路運維檢修作業(yè)實際情況需求和工作環(huán)境等對掛載設(shè)備和掛載裝置進行有針對性的選擇設(shè)計與開發(fā)。例如在針對配電線路進行缺陷復(fù)核以及日常檢修時，可以分別掛載不同水平和功能的監(jiān)測設(shè)備，以實現(xiàn)對配電線路相關(guān)信息的全面收集，方便工作人員開展運維檢修作業(yè)。例如在無人機中掛載紅外線測溫攝像頭，以更好的識別配電線路的發(fā)熱、放電隱患；或搭載刀具、噴火、噴水等簡易清障裝置，更安全、更迅速的開展隱患整治工作，進一步提升配電線路運維檢修的整體質(zhì)量與效果[2]。

2.3 實現(xiàn)人工智能（AI）等新技術(shù)的應(yīng)用

以無人機進行配電線路運檢時，不單單是為了減輕相關(guān)運檢維護工作人員的負擔(dān)，減少工作過程中的風(fēng)險問題。無人機可以作為信息的載體、系統(tǒng)的終端，可以整合人工智能（AI）等高科技手段，為電網(wǎng)運檢技術(shù)的發(fā)展提供新的途徑。運用人工智能（AI）等新技術(shù)，已實現(xiàn)圖片自動命名、無人機地圖、繪制缺陷、智能（AI）識別缺陷功能，未來可實現(xiàn)自主巡檢、線路故障輔助判斷、自動化信息采集測試等功能，輔于電網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺，與配電線路的運行系統(tǒng)進行有效連接，實現(xiàn)對線路運行狀況的實時監(jiān)測與調(diào)整，有效改善了以往配電線路運檢缺乏信息類實時反饋的問題，有效排查、辨識、整治各類隱患故障[3]。

3 無人機在配電線路運檢中的應(yīng)用技術(shù)手段

3.1 無人機駕駛技術(shù)應(yīng)用

為了更好的實現(xiàn)配電線路的運維檢修，需要積極應(yīng)用無人機駕駛技術(shù)。此類技術(shù)的應(yīng)用，既能夠?qū)崿F(xiàn)無人機的有效運轉(zhuǎn)，同時也能確保其保質(zhì)保量的完成配電線路運檢作業(yè)和相關(guān)工作[4]。與其他類型的無人機攝像和編程操作不同，應(yīng)用無人機進行配電線路的運檢，需要操作人員具備高水平的操作技能和駕駛技術(shù)，要保證無人機在運維檢修過程中始終保持特定的飛行路線，完成必要的動作操作以及相關(guān)作業(yè)要求，避免出現(xiàn)因無人機飛行過遠而失去控制等諸多問題。

在進行無人機駕駛時，需要其具備高水平的自主懸停操作，此類操作要求標(biāo)準(zhǔn)相對較高，需要配合無人機內(nèi)部感應(yīng)模塊，也需要熟練操作空中懸停動作[5]。另一方面，無人機操作人員需要全面了解配電線路中架空線路的具體結(jié)構(gòu)，以便能夠與無人機進行配合在飛行的過程以及懸停時，既保障與配電線路的距離，同時也能有效完成運檢工作。值得注意的是，現(xiàn)今在無人機駕駛技術(shù)中，大多需要通過特定程序和指令編輯，讓無人機能夠按照計劃路線進行自動飛行并針對配電線路的特定檢測點位進行檢測和記錄，此種形式能夠?qū)崿F(xiàn)高水平的自動化調(diào)控功能，在配電線路的日常檢修中應(yīng)用廣泛且工作效率相對較高。

3.2 機器視覺技術(shù)應(yīng)用

在無人機的眾多技術(shù)類別中，機器視覺技術(shù)為主要功能和要素。應(yīng)用此類技術(shù)，能夠幫助無人機在飛行過程中對各類障礙物進行有效躲避，同時也可以規(guī)劃飛行路徑，實現(xiàn)飛行過程中的導(dǎo)航。例如針對處于野外環(huán)境下的配電線路進行無人機運檢，往往會受到樹木、山體以及動物等諸多因素的影響，此類遮擋物會給無人機的飛行造成遮擋和阻礙，另一方面在露天的環(huán)境中進行無人機運檢，同樣也會存在天然磁場和風(fēng)雪等自然因素，影響了無人機運檢的安全性和穩(wěn)定性。因此應(yīng)用機器視覺技術(shù)能夠通過三維點陣的具體方式，幫助無人機對相關(guān)障礙的所處位置進行記憶，確保無人機能夠在接下來的飛行操作和運檢作業(yè)中有效規(guī)避各類障礙和物體等。除此之外，也可以應(yīng)用機器視覺技術(shù)有效識別電網(wǎng)配電線路，根據(jù)配電線路的具體走向和線纜分布情況，對無人機的飛行路線進行設(shè)定和修正，避免其在運檢過程中出現(xiàn)偏行或指令差異問題而引發(fā)無人機飛行事故。

3.3 激光雷達故障排查技術(shù)應(yīng)用

此類技術(shù)主要應(yīng)用于對配電線路進行運檢時，受到野外環(huán)境遮擋物或懸浮物的影響，線路本身出現(xiàn)跳閘或異常放電等諸多安全隱患問題和事故。如果應(yīng)用相對傳統(tǒng)的運檢手段和操作方式，需要對配電線路周圍干擾物進行全面的清除與處理，但同時也會對自然生態(tài)環(huán)境造成一定影響。應(yīng)用激光雷達故障排查技術(shù)可以直接將激光雷達檢測裝置運載于無人機設(shè)備上，如果發(fā)現(xiàn)配電線路出現(xiàn)雜物遮擋問題或懸浮物影響，則可以與配電線路保持安全距離進行有效的測量與觀察，同時也能避免濫砍濫伐的情況出現(xiàn)，減少對自然生態(tài)環(huán)境的影響。此類技術(shù)能將高空影像信息及時傳輸于地面，幫助工作人員對架空線路的相關(guān)問題和故障隱患進行排查。

4 配電線路運檢中提升無人機應(yīng)用水平的對策

4.1 完善無人機運檢的安全管控機制

在配電線路的運維檢修管理工作開展過程中，要充分發(fā)揮無人機的優(yōu)勢，因此在進行無人機應(yīng)用時，需要對無人機的核心要素配置、掛載設(shè)備以及飛行空域等相關(guān)問題進行深入的研究與探討，始終堅持安全運行原則，不斷提高無人機作業(yè)的安全管控效果，確保無人機能夠平穩(wěn)運行，其主要運行動態(tài)和軌跡情況能夠如實反映于監(jiān)管設(shè)備之中。需要對現(xiàn)有無人機運檢工作進行安全分級管控，明確具體的規(guī)范，避免無人機操作人員在具體操作中存在不合乎標(biāo)準(zhǔn)的行為，提高無人機的安全運行可能性，提高管控效果和管控質(zhì)量，提升無人機作業(yè)的可靠性。

除此之外，為了進一步確保配電線路運檢過程中應(yīng)用無人機的良好效果，需要實現(xiàn)多種渠道資源的充分整合，切實提升無人機運檢工作的質(zhì)量和效率。在統(tǒng)籌資源模式時，需要對現(xiàn)有無人機運檢工作內(nèi)容進行全面的規(guī)劃與梳理。要做好配電線路檔案資料的整合，根據(jù)配電線路的所處區(qū)域進行因地制宜的設(shè)置，合理選擇無人機掛載設(shè)備和必要配置等。

4.2 梳理無人機運檢的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

無人機作為帶有圖像傳輸、數(shù)據(jù)采集檢測的飛行器，有設(shè)備精密、續(xù)航時間短等特點，因此，為了無人機在配電線路運檢工作中“物盡其用”，必須需要積極梳理和明確無人機的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。要建立健全組織措施，制定空域申報、現(xiàn)場勘察、工作票、工作許可、工作監(jiān)護、工作間斷、工作終結(jié)等基本制度，規(guī)范全過程工作組織流程。要建立健全技術(shù)措施，制定無人機出入機庫管理、無人機養(yǎng)護、無人機檢查、飛行路徑規(guī)劃、無人機巡檢質(zhì)量及實施要求、無人機巡檢作業(yè)異常處理、資料編制和管理、安全和應(yīng)急策略等標(biāo)準(zhǔn)，確保規(guī)范進行無人機全過程作業(yè)，充分發(fā)揮無人機運檢的真正作用和價值。

4.3 提升無人機自主巡檢路徑規(guī)劃水平

現(xiàn)如今我國電力企業(yè)在針對輸電線路進行無人機運檢時，往往會搭載自主巡檢系統(tǒng)，實現(xiàn)精細化的巡檢需求，因此在進行路徑點的規(guī)劃和獲取時，需要依賴于RTK 差分技術(shù)高精度的定位裝置，在該裝置的引導(dǎo)和作用之下，能夠幫助無人機在更加復(fù)雜的自然生態(tài)環(huán)境影響之下，有效提高對路徑點的定位精準(zhǔn)度，確保無人機飛行航向的精度情況。

因此在進行路徑規(guī)劃時，首先要做好路徑點的獲取，相關(guān)工作人員根據(jù)所要孕檢的輸電線路進行路徑點的確定，合理規(guī)劃連接點、降落點以及起飛點等等必要的點位，為無人機的飛行奠定基礎(chǔ)。其次，在進行路徑點整理時，需要針對已經(jīng)確定好的諸多路徑點數(shù)據(jù)進行分析和處理，有些路徑點相差距離過近或過大也要進行刪除和修改，避免路徑點之間的空間距離或空間角度與無人機實際飛行情況相差過大。第三，在在路徑點的審核方面，可以結(jié)合無人機的具體性能進行實地飛行和測量工作，此外也可以針對個別路徑點增加說明，提高精細度識別。最后要做好多級規(guī)劃，結(jié)合無人機的飛行要素將多基桿塔進行順次連接，有效提升無人機運檢的專業(yè)水平。

5 結(jié)論

總而言之，近年來經(jīng)濟社會和電網(wǎng)發(fā)展速度越來越快，配電線路的正常運轉(zhuǎn)與各地區(qū)人民群眾日常生產(chǎn)和生活緊密相關(guān)，對此需要不斷強化對配電線路的運維和檢修。要應(yīng)用各類新型技術(shù)手段提高配電線路運檢效果，其中無人機在配電線路運檢中應(yīng)用有其獨特的優(yōu)勢，能夠避免受到當(dāng)前配電網(wǎng)運檢維護多方面因素的影響。本文針對無人機在配電線路運檢中的應(yīng)用提出了意見建議，提議積極應(yīng)用無人機駕駛技術(shù)、機器視覺技術(shù)及激光雷達故障排查技術(shù)等提高運檢效果，希望能夠以本文的研究不斷推進配電線路運檢工作水平的提升。