無人機(jī)在輸電線路運(yùn)維檢修中的應(yīng)用

肖勇

國網(wǎng)青海省電力公司海東供電公司

輸電線路建設(shè)通常采用架空的方式，雖然為人們的生產(chǎn)和生活帶來諸多的便利，但輸電線路運(yùn)維檢修時(shí)需要高空作業(yè)，這也增加了作業(yè)人員的危險(xiǎn)性，再加之輸電線路所處地形和環(huán)境復(fù)雜，運(yùn)維檢修難度提升。而且輸電線路運(yùn)行過程中還會(huì)受到各種因素的干擾，線路運(yùn)維檢修工作量較大。為了能夠滿足輸電線路運(yùn)維檢修的要求，可以利用無人機(jī)作為運(yùn)維檢修的設(shè)備，以此來提高輸電線路運(yùn)檢工作的整體水平，更好的發(fā)揮出運(yùn)檢工作的作用，保障供電的穩(wěn)定性和可靠性。

一、目前我國輸電線路巡檢方式

目前人工巡檢、機(jī)器人巡檢、直升機(jī)巡檢和無人機(jī)巡檢是輸電線路最常用的巡檢方式。人工巡檢相對(duì)傳統(tǒng)，輸電線路存在線路長及環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，人工巡檢難度較大。機(jī)器人巡檢在高壓輸電線路上更具適用性，但當(dāng)前機(jī)器人檢測速度和工作范圍仍有待提升。直升機(jī)巡檢需要投入大量的資源，成本較高，無法廣泛應(yīng)用。無人機(jī)巡檢主要是通過無線遙控設(shè)備和編程系統(tǒng)，利用成像設(shè)備收集信息，并將信息傳輸至設(shè)備再傳至地面工作站，還可以執(zhí)行危險(xiǎn)巡檢工作，工作效率較高，可以保證輸電線路巡檢工作的質(zhì)量。相較于其他巡檢方式，無人機(jī)巡檢具有效率高、成本低及精度高等特點(diǎn)，在輸電線路運(yùn)檢工作中具有較好的應(yīng)用前景。

二、無人機(jī)應(yīng)用在輸電線路運(yùn)檢中的優(yōu)點(diǎn)

（一）降低驗(yàn)收及檢修成本

輸電線路運(yùn)檢工作離不開檢修人員的高空作業(yè)，需要逐一進(jìn)行排查，不僅工作量較大，而且工作十分危險(xiǎn)。利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路維修，運(yùn)用掃描設(shè)備對(duì)輸電線路進(jìn)行拍攝，后期通過對(duì)照片拼接，針對(duì)輸電線路中存在的安全隱患進(jìn)行分析。檢修作業(yè)時(shí)也可以利用無人機(jī)在故障周邊檢查是否存在漏電短路的情況。利用無人機(jī)對(duì)輸電線路故障排查時(shí)，可以節(jié)省人力、物力和財(cái)力，有利于降低電力企業(yè)運(yùn)營成本。利用無人機(jī)還可以對(duì)輸電線路進(jìn)行3D 建模，準(zhǔn)確對(duì)各個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，精準(zhǔn)測算與其他塔桿的連接數(shù)據(jù)，為故障排除帶來諸多的便利。當(dāng)出現(xiàn)停電問題時(shí)，檢修人員利用無人機(jī)針對(duì)人力無法到達(dá)的地方進(jìn)行故障排查，可以有效提高維修工作效率。在輸電線路建設(shè)時(shí)，由于工期較長，工作量較大，利用無人機(jī)協(xié)助工作人員完成數(shù)據(jù)三維圖，詳細(xì)標(biāo)注各連接點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，有利于提高線路建設(shè)工作的效率。而且在建成后驗(yàn)收時(shí)，利用無人機(jī)進(jìn)行掃描和拍攝，檢查各塔桿上連接點(diǎn)質(zhì)量和連接問題，逐一測算塔桿高度、傾斜度及塔桿坐標(biāo)等，了解輸電線路走向電路走廊的地理和人文等因素，優(yōu)化輸電線路檢修路線，為后續(xù)運(yùn)檢工作的順利開展提供更多的便利。

（二）提高安全性

利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路運(yùn)檢，不需要與輸電線路直接接觸，能夠?qū)λU和輸電線路各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行檢測，減少運(yùn)檢人員爬桿帶來的安全隱患，能夠保障運(yùn)檢人員的人身安全。日常巡查工作中，利用無人機(jī)可以排除一些小問題，降低運(yùn)檢人員工作量。而且為了保證輸電線路安全，排除巡檢過程中人為因素的干擾，可以將語音設(shè)備安裝在無人機(jī)上，及時(shí)與地面人員進(jìn)行溝通，在巡檢過程中也能夠提醒周邊居民遠(yuǎn)離塔桿。另外，利用無人機(jī)也可以在夜間對(duì)輸電線路進(jìn)行巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違法行為，保證輸電線路整體設(shè)施的完整性和安全性。

（三）收集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確

無人機(jī)收集數(shù)據(jù)具有快速和簡便的特點(diǎn)，在運(yùn)檢過程中，可以利用紅外線技術(shù)對(duì)輸電線路連接點(diǎn)進(jìn)行測溫，當(dāng)輸電線連接點(diǎn)溫度超出正常范圍時(shí)，則要排查原因，并利用圖片識(shí)別技術(shù)識(shí)別故障原因和明確故障范圍，從而快速完成故障排除工作。利用無人機(jī)檢測輸電線路和塔桿各點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，還可以完成地理位置坐標(biāo)海拔及溫度風(fēng)力的測算，并運(yùn)用三維立體成像技術(shù)獲取數(shù)據(jù)，如桿塔傾斜度、環(huán)境因素對(duì)輸電線路的影響等數(shù)據(jù)，從而協(xié)助運(yùn)檢人員及時(shí)防范惡劣天氣帶來的影響，保證輸電線路運(yùn)行的安全性。無人機(jī)在輸電線路運(yùn)檢中的應(yīng)用，避免了運(yùn)檢人員主觀因素帶來的偏差，有利于提高運(yùn)檢工作的效率和質(zhì)量，使運(yùn)檢工作更加規(guī)范和科學(xué)。

（四）不受地理環(huán)境及空間影響

利用無人機(jī)可以對(duì)檢修設(shè)備實(shí)現(xiàn)全天候和全方位的檢測，并能夠完成人力無法到達(dá)地方輸電線路的檢測工作，特別是在惡劣天氣和復(fù)雜環(huán)境下，無人機(jī)能夠解決運(yùn)維檢修中的各種問題。而且在無人機(jī)檢測過程中，操作簡單，不受時(shí)間和地形的影響，針對(duì)突發(fā)狀況下輸電線路的運(yùn)檢工作更具適用性。無人機(jī)在檢測過程中，無論是地形較高地區(qū)還是山谷中，無人機(jī)都可以攜帶設(shè)備及時(shí)獲取需要的數(shù)據(jù)，保證運(yùn)檢工作的順利開展，確保輸電線路的安全運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用無人機(jī)運(yùn)檢時(shí)，需要運(yùn)檢人員實(shí)時(shí)操作，但利用無人機(jī)進(jìn)行夜間巡檢時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)技術(shù)的研究，使無人機(jī)在計(jì)算機(jī)程序指示下即能夠按照既定線路巡查，及時(shí)傳回相關(guān)數(shù)據(jù)，這不僅能夠提高運(yùn)檢工作的效率，而且輸電線路運(yùn)維檢修工作也更具便捷性。

（五）操作靈活，作業(yè)效率高

由于無人機(jī)可以配備各種檢測設(shè)備，因此利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路運(yùn)檢時(shí)，能夠執(zhí)行不同輸電線路巡檢任務(wù)。而且無人機(jī)在實(shí)際巡檢過程中，通過靈活操作，可以有效提高作業(yè)效率。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍需要通過人工方式來構(gòu)建檢查路線，這樣工作人員能夠全方位對(duì)輸電線路進(jìn)行觀察，有效保證輸電線路運(yùn)檢工作的全面性和高效性。

三、無人機(jī)在輸電線路運(yùn)檢中的具體應(yīng)用

（一）輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用

由于輸電線路運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，且輸電線路長時(shí)間的運(yùn)行，配備的設(shè)備易出現(xiàn)老化、線路破損及連接部件發(fā)熱等問題，這必然會(huì)對(duì)線路安全運(yùn)行帶來較大的影響，因此需要做好輸電線路巡檢工作。利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡檢，由于無人機(jī)的視覺跟蹤技術(shù)可以使無人機(jī)巡檢時(shí)精確躲避障礙物，使無人機(jī)能夠按照既定線路完成巡檢任務(wù)。同時(shí)無人機(jī)的無線通信技術(shù)，能夠?qū)⒀矙z時(shí)拍攝的線路影像信息及時(shí)傳輸至地面基站的計(jì)算機(jī)中，為檢查人員判斷輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)提供重要的依據(jù)。地面基站也能夠向無人機(jī)輸送控制信號(hào)，使無人機(jī)著重對(duì)傳輸中畫面不清晰影像區(qū)域或是應(yīng)該重點(diǎn)檢查區(qū)域進(jìn)行檢查，雙向通信有效的提高了巡檢工作的全面性和準(zhǔn)確性。針對(duì)有指定目標(biāo)的巡檢區(qū)域，運(yùn)檢人員通過操控?zé)o人機(jī)遙控器可以控制無人機(jī)飛行，并檢查目標(biāo)區(qū)域，調(diào)整無人機(jī)攝像焦距，針對(duì)輸電線路實(shí)施近距離觀察，快速發(fā)現(xiàn)輸電線路中的故障位置。

借助于紅外測溫技術(shù)，無人機(jī)可以在被測點(diǎn)附近懸停，不需要與被測點(diǎn)接觸，也不需要取樣和破壞，即能夠?qū)Ρ粶y點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控測量，而且無人機(jī)近距離靠近被測點(diǎn)，還能夠發(fā)現(xiàn)輸電線路中溫度異常情況，及時(shí)排查隱患，降低輸電線路故障發(fā)生率。另外，針對(duì)新建成線路開展驗(yàn)收時(shí)，采用人工方式驗(yàn)收時(shí)，需要登塔走線，不僅工作量較大，而且工作過程危險(xiǎn)，當(dāng)遇到雨雪天氣時(shí)，還會(huì)影響工作進(jìn)度。利用無人機(jī)驗(yàn)收新建線路時(shí)，通過提前設(shè)定好路線，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)懸停，針對(duì)輸電線路中的絕緣子、導(dǎo)線和鐵塔等進(jìn)行全面檢查，并對(duì)影像資料進(jìn)行傳輸和保存，有利于提高輸電線路整體驗(yàn)收效率和質(zhì)量。

（二）應(yīng)用無人機(jī)清除輸電線路異物和完成故障檢測

當(dāng)輸電線路上存有異物時(shí)會(huì)引發(fā)供電故障，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生觸電事故，威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此在輸電線路運(yùn)檢工作中，清除輸電線路上的異物是較為重要的一項(xiàng)工作。一般情況下會(huì)將激光器和凸透鏡安裝在無人機(jī)機(jī)身上，這樣無人機(jī)在巡檢時(shí)，激光器發(fā)射的光束聚焦在異物所處位置時(shí)，在光聚集作用下可以將輸電線路上的異物清除掉。同時(shí)將各種不同監(jiān)測設(shè)備搭載在無人機(jī)上，通過雷達(dá)檢查、攝像檢測及紅外線檢測等方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路故障的檢測。特別是利用紅外線對(duì)線路故障檢測時(shí)，通過紅外線成像為檢修人員分析提供重要的依據(jù)，而且在輸電線路金屬探傷方面也具有較好的效果。這三種方式在實(shí)際運(yùn)用過程中，能夠?qū)⑤旊娋€路故障情況更直觀的呈現(xiàn)出來，有利于提高輸電線路故障檢測效率，為輸電線路檢修工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

（三）在輸電線路測距和應(yīng)急搶修中的應(yīng)用

在輸電線路測距中無人機(jī)應(yīng)用十分廣泛，具有測距范圍廣，高精準(zhǔn)和適應(yīng)特殊環(huán)境等諸多優(yōu)勢(shì)，有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的不足。利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路測距時(shí)，主要是借助于超聲波設(shè)備和視頻采集裝置等測量傳輸線，可以提高傳輸線測量的精度。同時(shí)還可以用來測量樹障，精準(zhǔn)對(duì)導(dǎo)線與樹障的凈空進(jìn)行測量，獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為運(yùn)維人員提供可靠的數(shù)據(jù)支持，為運(yùn)檢工作的高效率開展起到積極的促進(jìn)作用。另外，在一些突發(fā)事件和自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致輸電線路故障，對(duì)人們的用電安全帶來嚴(yán)重的威脅。這種情況下，需要開展應(yīng)急搶修，但輸電線路應(yīng)急搶修現(xiàn)場勘察工作十分復(fù)雜，搶修工作難度較大。通過應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)急搶修勘察，及時(shí)拍攝搶險(xiǎn)救災(zāi)現(xiàn)場設(shè)備的受損情況，能夠?yàn)閾尵确桨傅闹贫ㄌ峁?zhǔn)確的依據(jù)，并為搶修救災(zāi)工作爭取到更多的時(shí)間。

（四）輸電線路架設(shè)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)輸電線路架設(shè)多采用人工方式進(jìn)行，需要消耗大量的勞動(dòng)力成本，而且施工周期較長，施工過程中存在較高的風(fēng)險(xiǎn)。通過將無人機(jī)在輸電線路建設(shè)中進(jìn)行應(yīng)用過程中，在啟動(dòng)主牽引繩之前，應(yīng)選擇合理的線路，并設(shè)置開闊地面作為無人機(jī)起飛點(diǎn)，將牽引繩放在無人機(jī)上。在主拖纜部署過程中，無人機(jī)應(yīng)停留在起始塔下方，針對(duì)無人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查，將牽引繩帶到第一個(gè)基地塔頂部，沿輸電線路方向飛到下一個(gè)基地塔。在第二座基塔線路高空和操作人員確認(rèn)后，可以選擇拋繩或是預(yù)掛滑車等方式飛至第三座基塔，完成后再至第四座基塔，直至完成任務(wù)。將無人機(jī)設(shè)備應(yīng)用在輸電線路建設(shè)中，可以有效的提高輸電線路架設(shè)的效率和質(zhì)量，進(jìn)一步保證輸電線路架設(shè)的安全性。

四、無人機(jī)技術(shù)在輸電線路運(yùn)檢中應(yīng)用的策略

（一）構(gòu)建智能化巡檢模式

在輸電線路運(yùn)檢工作中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，這也意味著輸電線路運(yùn)檢工作加快了自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，因此在實(shí)際工作中需要構(gòu)建智能化巡檢模式。電力企業(yè)應(yīng)搭建智能巡檢平臺(tái)，將無人機(jī)設(shè)備、圖像及點(diǎn)位數(shù)據(jù)采集設(shè)備等與平臺(tái)進(jìn)行連接，完成數(shù)據(jù)采集、處理和分析等工作，充分發(fā)揮出無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，提升輸電線路運(yùn)檢工作的現(xiàn)代化水平。

工作人員提前設(shè)置好巡檢路線，利用無人機(jī)自動(dòng)完成巡檢工作，也可以借助智能平臺(tái)遠(yuǎn)程操縱無人機(jī)，并通過三維可視化技術(shù)保證操縱的有效性和可靠性。在具體實(shí)施過程中，各部門應(yīng)協(xié)同合作，共同搭建平臺(tái)，利用無人機(jī)完成智能巡檢工作。在無人機(jī)智能巡檢平臺(tái)搭建時(shí)，一般要搭載諸多設(shè)備和系統(tǒng)，還要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)施多維度分析，從而形成更具智能化的巡檢模式。

（二）規(guī)范運(yùn)檢工作的內(nèi)容

通過規(guī)范運(yùn)檢工作內(nèi)容，可以提高無人機(jī)在輸電線運(yùn)檢中應(yīng)用的效果。無人機(jī)作為一種全新的技術(shù)，工作人員對(duì)其認(rèn)知有限，而且無人機(jī)有一定的使用規(guī)范和注意事項(xiàng)，使用過程中還存在安全隱患，因此更需要合理規(guī)范無人機(jī)運(yùn)檢工作。在具體無人機(jī)應(yīng)用之前，應(yīng)提前做好準(zhǔn)備工作，檢查無人機(jī)及搭載的設(shè)備，檢查沒有問題后，應(yīng)在平整和開闊的地方起飛和降落。提前對(duì)操作人員開展專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后才能進(jìn)行實(shí)操，這樣可以避免人為原因?qū)е碌牟僮魇д`問題。針對(duì)日常巡檢和專項(xiàng)巡檢工作的要求要進(jìn)行規(guī)范。日常巡檢主要是針對(duì)輸電線路上的導(dǎo)線、絕緣子和避雷線等進(jìn)行檢查，需要在無人機(jī)上配備小型攝像機(jī)、紅外測溫設(shè)備等。專項(xiàng)巡檢有具體的巡檢對(duì)象和目標(biāo)，應(yīng)合理對(duì)巡檢路線進(jìn)行規(guī)劃，并做好設(shè)備的配備工作，針對(duì)性的檢查線路上導(dǎo)線和設(shè)備的老化、腐蝕等情況。另外，線路突發(fā)故障時(shí)利用無人機(jī)全面檢查時(shí)，操作人員遠(yuǎn)程觀察線路損壞情況，并對(duì)線路損壞情況確定后，可以判斷是否能夠直接利用無人機(jī)進(jìn)行搶修。

（三）重點(diǎn)突破關(guān)鍵技術(shù)

通過合理應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，可以充分發(fā)揮無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，提升輸電線路運(yùn)檢工作的整體水平。在實(shí)際無人機(jī)在輸電線路運(yùn)檢中應(yīng)用時(shí)，一般會(huì)涉及到VR 技術(shù)、圖像處理技術(shù)、無人機(jī)自主精準(zhǔn)降落技術(shù)、無人機(jī)巡檢管控技術(shù)等，應(yīng)針對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，提高技術(shù)的成熟度和應(yīng)用效果，進(jìn)一步提升無人機(jī)作業(yè)的整體水平。VR 技術(shù)是借助于智能平臺(tái)生成三維環(huán)境，使操作人員高效和安全操作，并與無人機(jī)配備的雷達(dá)技術(shù)相結(jié)合，針對(duì)復(fù)雜環(huán)境實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡檢。圖像處理技術(shù)采用圖像預(yù)處理方式處理光學(xué)系統(tǒng)對(duì)無人機(jī)運(yùn)行和惡劣環(huán)境等的影響，增強(qiáng)圖像亮度，調(diào)整顏色空間和提升圖像分辨率等，保證無人機(jī)拍攝圖像質(zhì)量能夠滿足實(shí)際需求。在實(shí)際無人機(jī)自主精準(zhǔn)降落技術(shù)和無人機(jī)巡檢管控技術(shù)應(yīng)用過程中，為了提高技術(shù)的應(yīng)用水平，還需要借助于運(yùn)維管控系統(tǒng)，積極完善具體的操作流程，并通過系統(tǒng)的自動(dòng)化操作，全面提升操作的精度，進(jìn)一步保證無人機(jī)在輸電線路運(yùn)檢中應(yīng)用的安全性和可靠性。

五、結(jié)束語

輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，一旦輸電線路發(fā)生故障，必然會(huì)影響電力的正常供應(yīng)，因此需要重視輸電線路運(yùn)維檢修工作。隨著無人機(jī)技術(shù)的成熟和完善，利用無人機(jī)技術(shù)對(duì)輸電線路進(jìn)行運(yùn)檢有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)運(yùn)檢方式的不足，提高了輸電線路運(yùn)檢工作的效率和質(zhì)量，為電力行業(yè)的健康發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。