架空輸電線路上無人機(jī)的有效運(yùn)用

國網(wǎng)常州供電公司 王 則

1 導(dǎo)言

在電力系統(tǒng)中，架空輸電線路存在十分重要的意義，也是一項(xiàng)重要的設(shè)施，當(dāng)今隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使人們對(duì)電力能源的需求量不斷的提高，這樣使架空輸電線路的數(shù)量也隨之增大，整體的結(jié)構(gòu)和框架也越來越復(fù)雜，這時(shí)對(duì)線路進(jìn)行運(yùn)維和檢修會(huì)十分困難，難度也相對(duì)比較大，傳統(tǒng)人工進(jìn)行巡檢模式無法滿足現(xiàn)如今的工作需要。因此對(duì)于架空輸電線路的管理部門而言，合理的對(duì)無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以對(duì)傳統(tǒng)人工巡檢中存在的不足進(jìn)行完善，在一定程度上更好地去幫助人工了解架空輸電線路的收集情況，做好運(yùn)維和檢修方面的工作，保證其各項(xiàng)工作的開展得到順利實(shí)施[1]。

2 分析無人機(jī)的技術(shù)和核心組成

對(duì)于無人機(jī)而言，并不需要通過駕駛?cè)藛T在機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行操作完成駕駛的飛機(jī)，通過借助遙控技術(shù)或者是自動(dòng)駕駛的技術(shù)完成飛行的載具，通過和載人飛機(jī)進(jìn)行對(duì)比能夠發(fā)現(xiàn)，無人機(jī)的操作是十分簡(jiǎn)單，自身體積比較小，自重比較輕，在應(yīng)用的過程中成本很低，在早期時(shí)，無人機(jī)主要應(yīng)用在軍事領(lǐng)域中，但是伴隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)在民事領(lǐng)域中的應(yīng)用也十分廣泛?，F(xiàn)如今無人機(jī)在電網(wǎng)企業(yè)中的應(yīng)用包括了以下方面：一是固定翼無人機(jī)；二是多旋翼無人機(jī)；三是無人直升機(jī)。固定翼無人機(jī)的飛行速度很快，存在一定的續(xù)航里程，通過搭載可見光的傳感器，在輸電線路進(jìn)行巡視觀察中，其應(yīng)用較多，但是對(duì)于多旋翼的無人機(jī)而言，自身具有十分靈活的飛行模式，能夠隨時(shí)的進(jìn)行懸停，并且可以完成短距離的觀測(cè)和攝影，但是因?yàn)槭艿酵獠凯h(huán)境影響，自身續(xù)航相對(duì)較短。

除此之外當(dāng)今無人機(jī)的核心組成內(nèi)容則是包括了無人機(jī)飛控系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)及數(shù)據(jù)鏈，在這之中，無人機(jī)的飛控系統(tǒng)作為核心的內(nèi)容，和載人飛機(jī)中的駕駛員地位相當(dāng)，無人機(jī)要想完成啟動(dòng)和升空以及飛行等方面操作，需要根據(jù)飛控系統(tǒng)進(jìn)行控制，在飛控系統(tǒng)中，則包括微型計(jì)算機(jī)和傳感器以及伺服系統(tǒng)等，飛機(jī)在半空中的懸停和緊急控制都是通過這些裝置來進(jìn)行完成的[2]。然而無人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)相當(dāng)于駕駛員的眼睛，在導(dǎo)航系統(tǒng)中，需要預(yù)設(shè)好相關(guān)的路線，這時(shí)候無人機(jī)則需要根據(jù)設(shè)定好的路線進(jìn)行操作，并且導(dǎo)航系統(tǒng)也會(huì)向著地面操作人員實(shí)時(shí)發(fā)送無人機(jī)的相關(guān)位置信息，使其能夠讓地面操作人員準(zhǔn)確的獲得無人機(jī)坐標(biāo)。

3 分析無人機(jī)的應(yīng)用技術(shù)

3.1 分析無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于無人機(jī)的遙感技術(shù)而言，在進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，主要是通過將無人機(jī)和遙感探測(cè)以及GPS 定位技術(shù)等有效的結(jié)合到一起，通過對(duì)無人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，可以更加高效和準(zhǔn)確的獲得空間遙感信息，在這之中主要包括了地理信息和環(huán)境信息以及資源信息等。與此同時(shí)無人機(jī)遙感技術(shù)存在成本低和風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)勢(shì)，在各行各業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。在此之外架空輸電線路進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，因?yàn)闊o人機(jī)遙感技術(shù)存在較高的分辨率和機(jī)動(dòng)靈活性能，可以對(duì)線路存在的問題和隱患進(jìn)行合理勘測(cè)，保證線路巡檢效率得到提高[3]。

3.2 分析無人機(jī)測(cè)繪攝影技術(shù)的應(yīng)用

通過和衛(wèi)星測(cè)繪以及大飛機(jī)測(cè)繪獲得的影像進(jìn)行對(duì)比，該技術(shù)的應(yīng)用可以通過借助于無人機(jī)自身體積比較小和自重輕等方面的優(yōu)勢(shì)，通過合理的搭載長(zhǎng)焦距以及高分辨率的一些攝影設(shè)備，保證實(shí)現(xiàn)低空飛行拍攝的工作，對(duì)拍攝范圍進(jìn)行縮小，在此基礎(chǔ)上繪制出高精度的測(cè)繪影像。除此之外對(duì)于一些地形復(fù)雜的地區(qū)中，架空輸電線路航拍測(cè)繪中所存在的復(fù)雜問題也可以應(yīng)用無人機(jī)測(cè)繪攝影技術(shù)，保證相鄰航測(cè)區(qū)重疊度可以滿足實(shí)際需要，對(duì)無人機(jī)測(cè)繪分辨率進(jìn)行提高，最終促進(jìn)架空輸電線路工程勘測(cè)的效率[4]。

3.3 分析無人機(jī)超聲波距技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于這種技術(shù)而言，在架空輸電線路進(jìn)行巡檢的過程中，其優(yōu)點(diǎn)明顯好于傳統(tǒng)人工測(cè)量的方式，可以實(shí)現(xiàn)在高空對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量處理，進(jìn)而快速地得到測(cè)繪的距離信息內(nèi)容。比如在應(yīng)用無人機(jī)超聲波距離進(jìn)行架空輸電線路樹障問題解決的過程中，對(duì)帶電導(dǎo)線下方樹障距離進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以將搭載超聲波儀器的無人機(jī)飛到和架空輸電線路保持一定安全距離位置上，之后通過對(duì)其高清攝像頭進(jìn)行應(yīng)用，向地面的操作人員實(shí)時(shí)傳輸圖像內(nèi)容，此時(shí)操作人員便可以將攝像中心點(diǎn)中線設(shè)置水平，然而對(duì)于帶電的導(dǎo)線而言，可以采用超聲波測(cè)距儀向垂直地面發(fā)出超聲波的信號(hào)，這個(gè)時(shí)候通過結(jié)合信號(hào)返回的第一次時(shí)間信息內(nèi)容，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，直接向地面進(jìn)行傳輸，保證可以獲得無人機(jī)和正下方樹障的距離。

3.4 分析無人機(jī)激光雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于無人機(jī)來說，在實(shí)際應(yīng)用中合理的搭載激光雷達(dá)系統(tǒng)和高清攝像機(jī)，能夠?qū)芸蛰旊娋€路走廊中的高精度激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行精確的采集，并且在此基礎(chǔ)之上，通過對(duì)三維建模的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以及時(shí)地得到線路走廊地物和地形地貌以及設(shè)備空間距離內(nèi)容。除此之外無人機(jī)激光雷達(dá)策略技術(shù)也是可以通過自動(dòng)提取帶電的導(dǎo)線點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)其曲線進(jìn)行整合以及優(yōu)化，這樣可以得到連續(xù)架空線路的走廊影像內(nèi)容，從而合理的去解決導(dǎo)電導(dǎo)線和樹障測(cè)量中存在的一些問題，最終保證輸電線路巡檢工作效率得到全面的提高[5]。

3.5 分析無人機(jī)紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于架空輸電線路而言，在實(shí)際運(yùn)行的過程中，其環(huán)境是相對(duì)比較復(fù)雜和惡劣的，并且加上長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，必然會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備老化的問題，也容易出現(xiàn)線路破損和連接位置發(fā)熱等方面的一些問題，對(duì)線路安全穩(wěn)定的運(yùn)行帶來直接的影響。與此同時(shí)無人機(jī)紅外測(cè)溫的技術(shù)是可以對(duì)架空輸電線路中早期所存在的缺陷隱患和絕緣性作出科學(xué)以及準(zhǔn)確的預(yù)判，這樣便可以根據(jù)故障作為導(dǎo)向的線路維修工作，轉(zhuǎn)變成為根據(jù)預(yù)防作為導(dǎo)向的線路維護(hù)，不斷地提高架空輸電線路運(yùn)行過程中的安全性以及穩(wěn)定性，使線路更加安全和可靠。在此之外通過合理的借助于紅外測(cè)溫的技術(shù)，此時(shí)無人機(jī)是可以通過在被測(cè)點(diǎn)附近進(jìn)行懸停，不會(huì)存在接觸和取樣以及破壞被測(cè)點(diǎn)的情況，實(shí)時(shí)對(duì)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合理的監(jiān)控和測(cè)量，通過應(yīng)用無人機(jī)也是可以近距離的靠近被測(cè)點(diǎn)，滿足紅外測(cè)溫儀使用過程中的距離要求，保證測(cè)溫效果得到提高，及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路所存在的溫度異常情況，方便對(duì)隱患問題進(jìn)行排查，最終降低線路出現(xiàn)故障的概率。

4 分析架空輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)

4.1 分析自主巡檢技術(shù)

所謂的自主巡檢技術(shù)是無人機(jī)在架空輸電線路巡檢中的重要組成內(nèi)容，這項(xiàng)技術(shù)在理論上可以保證無人機(jī)能夠自主的飛行，同時(shí)也是可以擺脫人工操作，使其巡檢工作可以充分發(fā)揮出自身的效果，通過結(jié)合現(xiàn)如今的情況進(jìn)行分析，可以選擇使用激光雷達(dá)和實(shí)施動(dòng)態(tài)高精度的定位技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自主巡檢工作。在這之中，激光雷達(dá)的技術(shù)便能夠自動(dòng)的獲取飛行線路高度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此便可以對(duì)飛機(jī)的飛行線路進(jìn)行合理的規(guī)劃，并且實(shí)施動(dòng)態(tài)更精度的定位技術(shù)，在一定程度上保證無人機(jī)的實(shí)際飛行線路得到合理的控制，最終保證其無人機(jī)的飛行線路和規(guī)劃路徑相互吻合[6]。

4.2 分析作業(yè)安全管控

對(duì)于無人機(jī)的巡檢技術(shù)，在任何的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中都需要進(jìn)行合理的安全管控，這一點(diǎn)在架空輸電線路進(jìn)行巡檢的過程中十分的關(guān)鍵和重要，如果存在一點(diǎn)問題，甚至?xí)?dǎo)致電路出現(xiàn)損壞，進(jìn)而引起一些災(zāi)害問題的出現(xiàn)。對(duì)于安全管控方面的問題，現(xiàn)代無人機(jī)的巡檢技術(shù)則需要嚴(yán)格根據(jù)國家所提出來的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)施，保證有關(guān)技術(shù)在進(jìn)行應(yīng)用的過程中具有一定安全性，但是這些內(nèi)容也會(huì)導(dǎo)致其無人機(jī)巡檢技術(shù)的整體功效無法得到充分發(fā)揮。因此在這種情況下為了保證無人機(jī)作業(yè)的安全性和自身價(jià)值，需要加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)可視化管理系統(tǒng)的研究，在該系統(tǒng)之中，可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)視頻實(shí)時(shí)回轉(zhuǎn)和無人機(jī)管理，保證無人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的安全性。但是因?yàn)樵撓到y(tǒng)所出現(xiàn)的時(shí)間很短，僅僅只適合應(yīng)用到一些特定型號(hào)的無人機(jī)上，同時(shí)這種類型的無人機(jī)也無法滿足架空線路的實(shí)際巡檢需要。

5 無人機(jī)在架空輸電線路巡檢中的應(yīng)用

5.1 建立起完善的無人機(jī)綜合巡檢平臺(tái)

一是在架空線路中進(jìn)行無人機(jī)巡檢的過程中，要合理的選擇無人機(jī)的型號(hào)。當(dāng)今在我國無人機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的過程中，在架空輸電線路中，輕型無人機(jī)存在較多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠浯嬖谥w積比較小和自重較輕，十分靈活的特點(diǎn)，能夠更好的滿足架空輸電線路所處于的復(fù)雜環(huán)境，或是在狹小的空間中進(jìn)行線路巡檢工作。二是在對(duì)無人機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須要做好各方面的設(shè)計(jì)，其中也包括殼體以及懸臂和云臺(tái)等。然而對(duì)于無人機(jī)的殼體設(shè)計(jì)工作來說，必須要保證其可以適應(yīng)一些復(fù)雜的地形和多變天氣環(huán)境，保證自身存在著良好的適應(yīng)能力，提高自身的流線型，對(duì)飛行中的摩擦阻力進(jìn)行降低，保證無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間得到一定的延長(zhǎng)。此外對(duì)無人機(jī)懸臂設(shè)計(jì)中，可以通過快速折疊鎖緊機(jī)構(gòu)，有效的解決懸臂在高空中出現(xiàn)的振動(dòng)情況，這樣做的目的能夠最大限度上避免出現(xiàn)折疊卡死等問題。但是對(duì)于無人機(jī)云臺(tái)來講，一般情況下是可以搭載攝影設(shè)備，通過提高對(duì)云臺(tái)的合理性設(shè)計(jì)，保證設(shè)備搭載得到相應(yīng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)輕型化和模塊化設(shè)計(jì)工作順利開展，最終在一定程度上提高無人機(jī)的靈活性[7]。

5.2 分析無人機(jī)巡檢搭載設(shè)備

針對(duì)于架空輸電線路而言，其線路巡檢工作的實(shí)際情況，必須要合理的選擇搭載的設(shè)備，使其可以保證巡檢工作得到有序的完成。一是高速成像模塊。在無人機(jī)的搭載設(shè)備之中，其高速成像模塊可以實(shí)時(shí)的記錄飛機(jī)移動(dòng)時(shí)的視頻，并且在應(yīng)用的過程中，通過增加電子穩(wěn)像技術(shù)和場(chǎng)景鎖定等技術(shù)，在一些比較惡劣的天氣中能夠得到高清晰的圖像和視頻，并且在這些高清圖像之中，通過對(duì)畫中畫等功能進(jìn)行增加，可以不斷的去提高系統(tǒng)探測(cè)能力，同時(shí)簡(jiǎn)化了視頻跟蹤以及處理。二是紅外線成像和紫外線成像傳感模塊。無人機(jī)合理的搭載紅外成像可以結(jié)合其探測(cè)器以及光學(xué)的成像物鏡，及時(shí)獲取紅外線成像圖，進(jìn)而對(duì)其輸電線路的熱斑情況作出合理的檢查，同時(shí)將其熱成像圖可以向一個(gè)或者是多個(gè)監(jiān)控器進(jìn)行傳輸，在架空輸電線路之中，巡檢所發(fā)現(xiàn)的一些不正常發(fā)熱情況，必須要做到及時(shí)的檢測(cè)，保證可以提高故障檢測(cè)過程中的準(zhǔn)確性。然而對(duì)于無人機(jī)紫外線成像儀而言，則是要求存在較高的靈敏度，能夠應(yīng)對(duì)一些復(fù)雜的地形環(huán)境，這樣便可以準(zhǔn)確的得到光子技術(shù)方面的信息內(nèi)容，在紫外線傳感器的模塊進(jìn)行選擇過程中，則是需要能夠做到兼顧成本和開發(fā)周期方面的需要。三是三維激光掃描的模塊。對(duì)于架空輸電線路而言，在實(shí)際進(jìn)行巡檢的時(shí)候，三維激光模塊能夠?qū)ζ渚€路桿塔作出全面的掃描，進(jìn)而確定出其經(jīng)緯度的實(shí)際位置，最終能夠輸出全方位的立體圖片，在一定程度上能夠保證其為架空輸電線路的故障巡檢排查提供出相應(yīng)的依據(jù)。

結(jié)合上述分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)于架空輸電線路而言，必須要加強(qiáng)其運(yùn)行和維護(hù)的工作，這也是作為保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的重要前提。目前在我國無人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，對(duì)架空輸電線路進(jìn)行巡檢時(shí)，合理的應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，使其檢修效率得到提升，促進(jìn)巡檢過程中的精確性，有效的降低巡檢難度，并且也是可以對(duì)勞動(dòng)力進(jìn)行緩解，保證巡檢工作的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到全面提高。因此實(shí)際對(duì)架空輸電線路巡視中，無人機(jī)具有廣泛的應(yīng)用前景。