電力系統(tǒng)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢方案探討

韓洪豆，王志賀

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電分公司，江蘇徐州，221000

0 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，電力系統(tǒng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)發(fā)展對(duì)于促進(jìn)地方繁榮起到至關(guān)重要的作用。但是電力系統(tǒng)在新時(shí)期也面臨新問(wèn)題，它在運(yùn)行過(guò)程中很容易產(chǎn)生各種故障，如果能夠采取有效措施及時(shí)排除這些故障，對(duì)于延長(zhǎng)電力系統(tǒng)使用壽命以及避免重大安全生產(chǎn)事故發(fā)生都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。專業(yè)人士經(jīng)過(guò)研究認(rèn)為通過(guò)采用無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢方式，能夠不斷提升電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)

無(wú)人機(jī)又稱為無(wú)人駕駛飛機(jī)，該類設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置，對(duì)于不載人飛機(jī)進(jìn)行操控[1]。與有人駕駛飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)能夠執(zhí)行一些危險(xiǎn)系數(shù)相對(duì)較高的任務(wù)。按照應(yīng)用領(lǐng)域?qū)o(wú)人機(jī)進(jìn)行劃分，可以分為軍用無(wú)人機(jī)和民用無(wú)人機(jī)兩種。在民用無(wú)人機(jī)使用過(guò)程中，要結(jié)合行業(yè)具體特點(diǎn)選擇相應(yīng)的無(wú)人機(jī)類型。從以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，無(wú)人機(jī)能夠應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植、植被保護(hù)、快遞運(yùn)輸、災(zāi)難救援、電力巡檢等多個(gè)領(lǐng)域的航拍過(guò)程中，隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，無(wú)人機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)也在不斷改進(jìn)，在很大程度上提高了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用空間。從結(jié)構(gòu)的角度對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行劃分，可以分為無(wú)人固定翼飛機(jī)、無(wú)人垂直起降飛機(jī)等多種類型，與同型號(hào)載人飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)體積較小同時(shí)造價(jià)低廉，在使用過(guò)程中也不需要經(jīng)歷煩瑣流程，對(duì)于使用環(huán)境沒(méi)有過(guò)高的要求，因此其生存能力較強(qiáng)。

從無(wú)人機(jī)發(fā)展歷程來(lái)看，我國(guó)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)已發(fā)展近30年，從最初軍用領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到民用領(lǐng)域。如今國(guó)內(nèi)民眾對(duì)無(wú)人機(jī)認(rèn)可程度在逐漸提高，無(wú)人機(jī)企業(yè)明顯增多。在這一大背景下，有關(guān)部門高度關(guān)注無(wú)人機(jī)及其相關(guān)技術(shù)發(fā)展，制定了一系列無(wú)人機(jī)運(yùn)行監(jiān)管政策，同時(shí)也引進(jìn)相關(guān)資金促進(jìn)無(wú)人機(jī)企業(yè)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。從實(shí)際情況來(lái)看，在無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展過(guò)程中，城市與鄉(xiāng)村生活方式都會(huì)發(fā)生改變，在一些偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的運(yùn)輸工作中，人們會(huì)考慮選擇無(wú)人機(jī)，通過(guò)無(wú)人機(jī)設(shè)備運(yùn)行能夠進(jìn)一步提高運(yùn)輸效率，在節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本的同時(shí)也能夠保障運(yùn)輸過(guò)程的安全性[2]。在農(nóng)業(yè)方面，無(wú)人機(jī)為農(nóng)藥噴灑提供一種新方式，農(nóng)業(yè)種植者可以通過(guò)無(wú)人機(jī)及其相關(guān)設(shè)備噴灑農(nóng)藥，在一定程度上提高了噴灑效率，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要作用。

總的來(lái)看，無(wú)人機(jī)技術(shù)是一種較為先進(jìn)的技術(shù)，在生產(chǎn)及生活各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在今后社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍還將進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視，對(duì)于無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行不斷改良，讓無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠更好地為生產(chǎn)、生活服務(wù)。

2 無(wú)人機(jī)應(yīng)用于電力巡檢過(guò)程中所存在的問(wèn)題

我國(guó)已經(jīng)建成了六大跨省區(qū)電網(wǎng)，這些電網(wǎng)輸電總長(zhǎng)度已經(jīng)超過(guò)115萬(wàn)千米，對(duì)于滿足人民群眾基本用電需求意義重大。但是在大規(guī)模電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，巡檢工作也面臨相應(yīng)挑戰(zhàn)，現(xiàn)有巡檢方式效率相對(duì)較低[3]。專業(yè)人士提出在電力系統(tǒng)巡檢過(guò)程中積極應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，通過(guò)該類巡檢技術(shù)的有效應(yīng)用，彌補(bǔ)傳統(tǒng)巡檢模式弊端，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性。但是由于無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用較晚，在應(yīng)用于電力系統(tǒng)巡檢過(guò)程中存在一些問(wèn)題，這些問(wèn)題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 單次采集數(shù)據(jù)量有限

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)的巡檢過(guò)程中，需要通過(guò)無(wú)人機(jī)設(shè)備收集相關(guān)數(shù)據(jù)及信息，在無(wú)人機(jī)收集完數(shù)據(jù)及信息之后，工作人員運(yùn)用專業(yè)設(shè)備對(duì)于所收集到的數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行整理，最終得出相關(guān)結(jié)論。但從現(xiàn)有無(wú)人機(jī)設(shè)備的型號(hào)來(lái)看，很少有無(wú)人機(jī)能夠在較短時(shí)間內(nèi)收集到大量數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)無(wú)人機(jī)單次采集數(shù)據(jù)量較為有限，在進(jìn)行巡檢過(guò)程中，通常需要進(jìn)行多次拍攝。單次采集數(shù)據(jù)量有限的問(wèn)題，嚴(yán)重影響巡檢效率，如果無(wú)人機(jī)拍攝的信息大多為無(wú)效性信息，則很難對(duì)電力系統(tǒng)的維護(hù)工作提供重要參考依據(jù)，對(duì)于后續(xù)工作的開(kāi)展也會(huì)形成阻礙。

2.2 部分無(wú)人機(jī)機(jī)型續(xù)航能力相對(duì)較差

眾所周知，每種型號(hào)的無(wú)人機(jī)都有一定的續(xù)航里程，如果續(xù)航里程過(guò)短，則很難完成航拍任務(wù)。權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查研究顯示，無(wú)人機(jī)普遍存在續(xù)航能力不足的問(wèn)題。造成這種現(xiàn)象的主要原因是，無(wú)人機(jī)所使用的鋰電池所含電量相對(duì)較小，無(wú)法滿足無(wú)人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的使用需求[4]。從電力系統(tǒng)整體情況來(lái)看，輸電線路一般較長(zhǎng)，通常會(huì)達(dá)到幾十千米或者幾百千米，也就是說(shuō)，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行巡檢的過(guò)程中需要飛行的距離應(yīng)當(dāng)至少達(dá)到100千米，這對(duì)無(wú)人機(jī)續(xù)航能力提出更高要求。但是很少有無(wú)人機(jī)能夠滿足這一要求，很多小型無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中容易出現(xiàn)斷電等現(xiàn)象，不僅無(wú)法完成巡檢任務(wù)，還很容易墜毀，使相關(guān)單位承受一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 缺少熟練的操作人員

無(wú)人機(jī)在進(jìn)行電力系統(tǒng)巡檢的過(guò)程中，會(huì)遇到各種復(fù)雜狀況，這就需要操作無(wú)人機(jī)的工作人員具備豐富的經(jīng)驗(yàn)，在遇到問(wèn)題時(shí)能夠做到果斷處置[5]。從我國(guó)具體情況來(lái)看，無(wú)人機(jī)操控員屬于冷門行業(yè)，專業(yè)人才數(shù)量較少，同時(shí)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)操控員經(jīng)驗(yàn)并不十分豐富，一旦遇到突發(fā)情況，很難采取有效的措施予以應(yīng)對(duì)。

3 提升電力系統(tǒng)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢水平的策略

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢方案進(jìn)行不斷完善。在這一過(guò)程中，各相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)密切配合，對(duì)于電力系統(tǒng)具體情況進(jìn)行深入分析和研究，對(duì)于無(wú)人機(jī)飛行路線、機(jī)場(chǎng)部署等多項(xiàng)工作進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，在此基礎(chǔ)之上提出一些可實(shí)現(xiàn)的路徑，不斷提高無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢工作的實(shí)際水平。

3.1 結(jié)合具體情況，對(duì)于場(chǎng)地或者設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢過(guò)程中，可能面臨不同的環(huán)境，也會(huì)遇到各種各樣的突發(fā)情況[6]。因此，在運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢過(guò)程中，要充分考慮到電網(wǎng)面積等相關(guān)問(wèn)題，根據(jù)電網(wǎng)面積以及電力系統(tǒng)的具體區(qū)域?qū)o(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)或機(jī)場(chǎng)的數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)。在無(wú)人機(jī)起飛或者降落的過(guò)程中，有關(guān)方面應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注，避免無(wú)人機(jī)的起飛或者降落過(guò)程中存在安全隱患。在不需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢時(shí)，無(wú)人機(jī)需要停放在機(jī)場(chǎng)內(nèi)部進(jìn)行充電，一旦需要開(kāi)展巡檢工作，無(wú)人機(jī)都可以通過(guò)自動(dòng)打開(kāi)的飛機(jī)出口飛出。

在無(wú)人機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)無(wú)人機(jī)所裝載的激光雷達(dá)，能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)進(jìn)行收集，也能夠通過(guò)相應(yīng)的測(cè)繪手段，得到地圖信息。因此，在運(yùn)用無(wú)人機(jī)開(kāi)展巡檢工作過(guò)程中，要根據(jù)各區(qū)域電力系統(tǒng)的不同情況設(shè)計(jì)巡檢航線?？梢钥紤]采用技術(shù)手段，讓無(wú)人機(jī)系統(tǒng)生成自動(dòng)巡檢路線，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行至指定位置時(shí)進(jìn)行自動(dòng)拍照，通過(guò)自動(dòng)采集區(qū)域信息的方式了解電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況。在科技不斷發(fā)展過(guò)程中，很多無(wú)人機(jī)會(huì)加裝視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠幫助無(wú)人機(jī)在復(fù)雜多變的環(huán)境中自主飛行，也能夠讓無(wú)人機(jī)自動(dòng)規(guī)避前方的障礙。

在無(wú)人機(jī)智能相機(jī)選擇過(guò)程中，可以考慮引進(jìn)較為先進(jìn)的技術(shù)，要考慮到相機(jī)夜視性能，通過(guò)運(yùn)用智能識(shí)別技術(shù)及時(shí)判斷電力系統(tǒng)線路故障，對(duì)于故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，在第一時(shí)間上報(bào)維修人員[7]。在云計(jì)算技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，云端缺陷識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)缺陷的精準(zhǔn)識(shí)別，也能夠制作周期性的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，幫助有關(guān)部門了解電力系統(tǒng)目前的具體情況。當(dāng)無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)違法以及違規(guī)行為時(shí)，也可以通過(guò)其所攜帶的網(wǎng)聯(lián)喊話器對(duì)于違法違規(guī)人員行為進(jìn)行制止，進(jìn)一步降低工作人員的壓力，不斷提升巡檢工作的整體質(zhì)量。

3.2 對(duì)部分技術(shù)進(jìn)行升級(jí)

在運(yùn)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)精細(xì)化巡檢過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)高度重視人工智能及其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用。在實(shí)際操作時(shí)，要對(duì)無(wú)人機(jī)全自動(dòng)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行不斷升級(jí)，將無(wú)人機(jī)技術(shù)與人工智能技術(shù)深度融合，合理設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)及其平臺(tái)。在無(wú)人機(jī)生產(chǎn)制造過(guò)程中，要為其配備導(dǎo)航攝像頭，平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)配備智能通信模塊以及電源操作模塊等重要裝置。無(wú)人機(jī)在巡檢時(shí)會(huì)降落于起降臺(tái)，起降臺(tái)上應(yīng)當(dāng)設(shè)置機(jī)械手，通過(guò)機(jī)械手運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)物料傳遞。在一些無(wú)人機(jī)機(jī)庫(kù)或者機(jī)場(chǎng)，也可以引進(jìn)較為先進(jìn)的自動(dòng)更換電池技術(shù)，同時(shí)也要對(duì)數(shù)據(jù)處理、儲(chǔ)存等實(shí)際功能進(jìn)行完善，采取合理方式解決電池維護(hù)及更換等實(shí)際問(wèn)題。

在無(wú)人機(jī)進(jìn)行起降過(guò)程中，無(wú)人機(jī)機(jī)場(chǎng)可以運(yùn)用先進(jìn)的人工智能圖像識(shí)別技術(shù)，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)自動(dòng)降落于起降臺(tái)之上，同時(shí)對(duì)無(wú)人機(jī)所剩電量進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)電量過(guò)低，則應(yīng)立即對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行充電[8]。通過(guò)一系列自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，能夠在很大程度上提高作業(yè)效率，也進(jìn)一步降低巡檢人員的工作壓力，對(duì)于提升無(wú)人機(jī)飛行精準(zhǔn)度以及穩(wěn)定性意義重大。

通過(guò)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用能夠在很大程度上降低無(wú)人機(jī)飛行事故發(fā)生的概率，能夠讓無(wú)人機(jī)捕捉更為清晰的圖像，幫助無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃，進(jìn)一步降低無(wú)人機(jī)對(duì)操控人員的依賴性，有助于提升電力系統(tǒng)巡檢工作的自動(dòng)化水平。

3.3 對(duì)電力系統(tǒng)外部風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行排查

從大多數(shù)無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，在無(wú)人機(jī)上會(huì)搭載GPS模塊以及高分辨率可見(jiàn)光相機(jī)等重要設(shè)備，通過(guò)這些設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的測(cè)繪。在測(cè)繪工作完成之后，工作人員可以根據(jù)傳回?cái)?shù)據(jù)及信息對(duì)電力系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題可以立即采取有效措施。在這一過(guò)程中，有關(guān)方面既要不斷提升無(wú)人機(jī)應(yīng)用水平，對(duì)現(xiàn)有無(wú)人機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，也要結(jié)合具體情況對(duì)無(wú)人機(jī)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，不斷提高操作人員的實(shí)際能力。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)積極運(yùn)用無(wú)人機(jī)全自動(dòng)精細(xì)化巡檢方案對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢，能夠進(jìn)一步提高巡檢工作效率以及質(zhì)量。在這一過(guò)程中，有關(guān)方面應(yīng)當(dāng)高度重視，要了解無(wú)人機(jī)設(shè)備運(yùn)行原理，在條件允許情況下，要引進(jìn)一系列先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)無(wú)人機(jī)整體系統(tǒng)進(jìn)行不斷改造以及升級(jí)，既能夠提升無(wú)人機(jī)運(yùn)行水平，也能夠減輕操作人員的工作壓力。