多旋翼無(wú)人機(jī)線路巡視模式

黃世權(quán)

電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，使得巡線工作量快速增加。無(wú)人機(jī)應(yīng)用于輸電線路巡視，可極大地提高巡線的效率。本文集中闡述了無(wú)人機(jī)巡視線路的作業(yè)方法、流程及作業(yè)過(guò)程中遇到外界干擾的處理方式，如無(wú)人機(jī)受強(qiáng)電場(chǎng)電磁干擾的處理方式和無(wú)人機(jī)起、降、飛行過(guò)程中出現(xiàn)異常的解決辦法等。堅(jiān)持“安全高效、簡(jiǎn)潔實(shí)用”的宗旨，以“方法管理、過(guò)程把控”為手段，開展百色局多旋翼無(wú)人機(jī)線路巡視模式的深層次研究探討，為“機(jī)器解放人”的無(wú)人機(jī)更好地服務(wù)于線路維護(hù)提出合理化建議。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī) 輸電線路 巡視模式 多旋翼無(wú)人機(jī)

根據(jù)南方電網(wǎng)“十三五”輸電線路“機(jī)巡+人巡”協(xié)同巡檢推進(jìn)方案內(nèi)容要求，到2020年底，基本實(shí)現(xiàn)“機(jī)巡為主、人巡為輔”的協(xié)同巡檢模式。直升機(jī)、無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)成為功能定位清晰、標(biāo)準(zhǔn)體系健全、運(yùn)營(yíng)模式科學(xué)、裝備配置合理、作業(yè)效果顯著的線路巡檢常態(tài)化業(yè)務(wù)。

為積極配合中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司提出的“協(xié)同巡檢模式”的要求，南方電網(wǎng)超高壓輸電公司百色局大力發(fā)展無(wú)人機(jī)事業(yè)并已正式開始第三條管轄線路全線無(wú)人機(jī)巡視。百色局通過(guò)自主培養(yǎng)發(fā)展無(wú)人機(jī)操作手取得一定成效，計(jì)劃近期內(nèi)完成每班配置兩名無(wú)人機(jī)操作手的目標(biāo)，目前已有多名新操作手投入線路巡視中。百色局各條線路管轄區(qū)段分布多位于高山峻嶺，交通不便地區(qū)，復(fù)雜氣候微氣象區(qū)域較多，造成了諸多問(wèn)題，為無(wú)人機(jī)巡視工作帶來(lái)了較大的難度，迫切需要一套“安全高效、簡(jiǎn)潔實(shí)用”的巡視模式操作方法以應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)巡視過(guò)程中遇到的各類問(wèn)題。本文主要針對(duì)百色局線路實(shí)際情況，從現(xiàn)有無(wú)人機(jī)的種類數(shù)量、操作手?jǐn)?shù)量、車次需求等方面展開無(wú)人機(jī)線路巡視模式、作業(yè)方法的探討。

1 百色局機(jī)巡業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

1.1 目前現(xiàn)有無(wú)人機(jī)種類數(shù)量及適用場(chǎng)合

如表1所示。

1.1.1 無(wú)人機(jī)配置概況

現(xiàn)有的各類無(wú)人機(jī)可實(shí)現(xiàn)山火監(jiān)控、防汛監(jiān)控、防外力破壞監(jiān)控、缺陷核實(shí)、故障查找、線路巡視等功能，一部分不能滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)要求的機(jī)型用作教學(xué)使用。使用率最高的機(jī)型為大疆精靈4Pro，搭載可見光相機(jī)總體重量較輕，方便攜帶，十分適用于線路巡視。今后也將重點(diǎn)采用大疆精靈4Pro作為線路巡視的主要機(jī)型。

1.1.2 無(wú)人機(jī)功能概況

無(wú)人機(jī)功能定位發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)具備：輸電線路紅外缺陷檢測(cè)與可見光典型缺陷智能識(shí)別和快速檢索能力；對(duì)交叉跨越、對(duì)地距離以及樹障等外部隱患的精確判斷與預(yù)警能力；檢修災(zāi)情普查應(yīng)急搶修能力。目前百色局正有計(jì)劃地購(gòu)買相關(guān)設(shè)備，逐步實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，順應(yīng)趨勢(shì)發(fā)展。

1.2 現(xiàn)有操作手組成結(jié)構(gòu)與車輛需求

1.2.1 操作手配置概況

百色局現(xiàn)有6名持證無(wú)人機(jī)駕駛員、2名經(jīng)驗(yàn)豐富的操作手及7名第一批次自主培養(yǎng)的新操作手，上述人員具有一定技術(shù)能力，可投入線路無(wú)人機(jī)巡視。同時(shí)，無(wú)人機(jī)線路巡視與第二批次自主培養(yǎng)同時(shí)開展，將進(jìn)一步達(dá)成每班至少配備兩名無(wú)人機(jī)操作手的目標(biāo)。

1.2.2 車輛配置概況

生產(chǎn)用車較為緊張，往往供不應(yīng)求。目前車輛供應(yīng)采取“無(wú)人機(jī)協(xié)會(huì)+所巡線路管轄班組”的“1+1”模式，由協(xié)會(huì)和班組分別提供一輛車，暫時(shí)能夠滿足巡視要求。

2 百色局無(wú)人機(jī)巡視作業(yè)要求

2.1 注意事項(xiàng)

（1）無(wú)人機(jī)在執(zhí)行作業(yè)任務(wù)過(guò)程中，可根據(jù)終端地圖對(duì)應(yīng)塔號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際塔號(hào)核實(shí)對(duì)比來(lái)保證作業(yè)地點(diǎn)的準(zhǔn)確。

（2）無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中，任何部分與帶電導(dǎo)線最小安全距離應(yīng)滿足：500kV交流5米、±500kV直流6.8米，±800kV直流10.1米的安全距離，盡量避免無(wú)人機(jī)進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)作業(yè)。

（3）無(wú)人機(jī)巡線應(yīng)沿線路走向在線路外側(cè)或正下方，與線路保持相對(duì)平行。

（4）無(wú)人機(jī)圖傳信號(hào)、遙控信號(hào)、GPS信號(hào)很弱時(shí)（搜索到的衛(wèi)星大于七顆方能起飛），不能強(qiáng)行飛行作業(yè)，必要時(shí)可直接返航。

（5）作業(yè)時(shí)需兩人一組采取“觀察手+操作手”協(xié)同巡視模式，操作手負(fù)責(zé)操控?zé)o人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，觀察手負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)方位配合作業(yè)。兩人輪換角色有效減少作業(yè)疲勞，在惡劣環(huán)境下互相照應(yīng)也降低了人身風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 作業(yè)要求與作業(yè)方法

（1）500kV交流巡視作業(yè)需要拍攝耐張塔10張（直線塔8張）圖片、±500kV、±800kV直流需要拍8張（直線塔6張）圖片。分別為：桿塔正面、桿塔側(cè)面、桿塔左右地線掛點(diǎn)、導(dǎo)線端金具圖片（含完整絕緣子串）各一張（交流三相、直流兩相）。拍攝過(guò)程中在保證無(wú)人機(jī)與塔身、導(dǎo)線滿足安全距離的條件下盡可能保證圖片的質(zhì)量，能清晰地反映圖片內(nèi)容，供工作人員進(jìn)行參考。

（2）拍攝桿塔及通道視頻，要求能清楚反應(yīng)桿塔所處地形地貌、基礎(chǔ)、及桿塔整體情況，視頻能清晰反映出通道及線路保護(hù)區(qū)內(nèi)情況及桿塔周圍外力破壞情況。必須便于后期監(jiān)盤時(shí)直觀而有效地核對(duì)缺陷及隱患。到達(dá)作業(yè)點(diǎn)后無(wú)人機(jī)應(yīng)位于桿塔斜45°合適位置，對(duì)桿塔本體、基礎(chǔ)、塔頭進(jìn)行全程錄像（塔頭畫面靜止兩秒、塔身畫面靜止兩秒、基礎(chǔ)畫面靜止兩面），接著沿線路下方飛行，受干擾較強(qiáng)時(shí)沿外側(cè)飛行（保持無(wú)人機(jī)在導(dǎo)線下方），發(fā)現(xiàn)通道內(nèi)存在疑似樹障隱患時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員須操作無(wú)人機(jī)變化多個(gè)方位對(duì)樹木進(jìn)行觀察（方位一般為垂直順線路方向）以到達(dá)下一基桿塔附近，同樣位于桿塔斜45°合適位置，對(duì)桿塔本體、基礎(chǔ)、塔頭再次畫面靜止拍攝，然后結(jié)束錄制。兩基塔一檔通道的視頻就算錄制完成了，用同樣的方法繼續(xù)進(jìn)行視頻拍攝。

（3）根據(jù)年度直升機(jī)巡視計(jì)劃確定無(wú)人機(jī)巡視的作業(yè)流程。在年度直升機(jī)巡視計(jì)劃中的線路一律只進(jìn)行通道視頻的拍攝，未在年度直升機(jī)巡視計(jì)劃中的線路需進(jìn)行無(wú)人機(jī)巡視圖片與通道視頻的拍攝。

3 百色局無(wú)人機(jī)巡視過(guò)程中面臨的難題及解決措施

3.1 地形限制

（1）當(dāng)前無(wú)人機(jī)巡視受地形限制較為嚴(yán)重，為盡量避免信號(hào)中斷失去連接，無(wú)人機(jī)起降點(diǎn)需保證操作手可視范圍內(nèi)囊括桿塔整體或部分及完整的通道。endprint

（2）若無(wú)法找到合適的起降點(diǎn)應(yīng)盡量選擇視野較廣、海拔較高的位置進(jìn)行起降。

3.2 電磁干擾

大負(fù)荷運(yùn)行線路及直流、緊湊型線路電磁干擾嚴(yán)重。拍攝圖片與錄制通道視頻的過(guò)程中，為保證拍攝效果，往往需進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)，承擔(dān)電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。電磁干擾較小時(shí)多為圖形傳輸中斷，干擾較大時(shí)遙控器容易斷開連接甚至是無(wú)人機(jī)以不受控姿態(tài)模式飛行，這些都加大了無(wú)人機(jī)不可控的風(fēng)險(xiǎn)。解決措施如下：

（1）無(wú)人機(jī)拍攝圖片過(guò)程中因受電磁干擾出現(xiàn)中斷圖傳、遙控器斷開連接等狀況。觀察手用望遠(yuǎn)鏡實(shí)時(shí)觀察無(wú)人機(jī)動(dòng)態(tài)，及時(shí)匯報(bào)無(wú)人機(jī)方位，操作手應(yīng)保持冷靜暫停操作，首先調(diào)整天線增強(qiáng)信號(hào)接收等候圖傳連接恢復(fù)。若未能快速恢復(fù)，應(yīng)操作無(wú)人機(jī)水平后撤并視情況緩慢上升或下降，從而減小無(wú)人機(jī)撞、碰、刮塔身或樹木的風(fēng)險(xiǎn)，待圖傳連接恢復(fù)后再繼續(xù)進(jìn)行操作。

（2）若無(wú)人機(jī)出現(xiàn)姿態(tài)模式失控飛行，已經(jīng)完全不受控制時(shí)，視情況緊急停轉(zhuǎn)無(wú)人機(jī)電機(jī)令無(wú)人機(jī)能掉落在觀察手可視范圍且易尋找的位置（如：塔身附近）降低無(wú)人機(jī)徹底失聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 氣候影響

雨雪天氣、風(fēng)速大于10m/s天氣、大霧天氣等，嚴(yán)禁起飛。飛行過(guò)程中若遭遇大霧降雨等惡劣氣候變化應(yīng)立即停止作業(yè)，迅速返航待天氣狀況改善再繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。

3.4 輔助軟件的局限性

現(xiàn)行DJI GO APP（無(wú)人機(jī)平板操作系統(tǒng)）仍未能很好地滿足無(wú)人機(jī)巡視需求，機(jī)巡現(xiàn)場(chǎng)圖傳中斷、限距離、限高度或其他需要返廠維修等問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。工作現(xiàn)場(chǎng)往往網(wǎng)絡(luò)較差，若遇到無(wú)人機(jī)和遙控器提示“需要升級(jí)”，必須連接網(wǎng)絡(luò)方能進(jìn)行升級(jí)，否則無(wú)人機(jī)無(wú)法起飛，需轉(zhuǎn)移至其他能夠提供較好網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的地點(diǎn)才能順利升級(jí)或提前進(jìn)行升級(jí)防止此類事情的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

目前而言百色局無(wú)人機(jī)發(fā)展態(tài)勢(shì)較好，自主探索研究巡視模式為今后無(wú)人機(jī)巡視常態(tài)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也印證了自主培養(yǎng)模式具有強(qiáng)大的生命力。做好一件事非朝夕之間，需要投入大量的時(shí)間與精力，一步步探索修正巡視模式、方法，走出一條具有百色局特色的無(wú)人機(jī)事業(yè)之路。后續(xù)還需從自身?xiàng)l件與客觀因素、外部限制等方面綜合考慮，為推進(jìn)無(wú)人機(jī)巡視常態(tài)化的發(fā)展繼續(xù)努力。

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作者單位

中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司百色局 廣西壯族自治區(qū)百色市 533000endprint