簡(jiǎn)析無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的應(yīng)用

楊菡

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

1 引言

隨著科技的不斷發(fā)展，直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到了電網(wǎng)運(yùn)行、建設(shè)中，與傳統(tǒng)的人工方式相比，新技術(shù)的應(yīng)用大大提高了工作效率，降低了電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，而且取得了較好的效果。

2 無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)是一種自帶動(dòng)力的、無(wú)線電遙控或自主飛行的、能執(zhí)行多種任務(wù)并能多次使用的無(wú)人駕駛飛行器。航測(cè)無(wú)人機(jī)主要由自動(dòng)駕駛儀、設(shè)備機(jī)身、信號(hào)天線、動(dòng)力引擎等組成。

與有人駕駛飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險(xiǎn)”的任務(wù)。無(wú)人機(jī)有軍用與民用之分。軍用無(wú)人機(jī)以偵察機(jī)和靶機(jī)為主。而無(wú)人機(jī)與不同行業(yè)需求的結(jié)合，是目前民用無(wú)人機(jī)的一個(gè)主流發(fā)展趨勢(shì)。比如，無(wú)人機(jī)與農(nóng)業(yè)、植保、微型抓拍、速運(yùn)、新聞報(bào)到、觀察野生動(dòng)物觀察、傳染病監(jiān)控、航測(cè)、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝等等領(lǐng)域的結(jié)合，進(jìn)一步拓展了無(wú)人機(jī)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域，而且目前已有許多成功的應(yīng)用案例。

3 無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)的主要應(yīng)用

隨著科技的高速發(fā)展，相關(guān)數(shù)據(jù)和圖像資料表明，在觀察輸電線路設(shè)備運(yùn)行情況時(shí)，無(wú)人機(jī)技術(shù)可以起到相當(dāng)關(guān)鍵的作用，大大減輕了電力員工的作業(yè)負(fù)擔(dān)。通過(guò)無(wú)人機(jī)，可以清晰地檢測(cè)出關(guān)鍵零部件的受損部位及受損程度，為電力的安全輸送保駕護(hù)航。除正常巡檢和特殊巡檢任務(wù)外，無(wú)人機(jī)還可以為電力救災(zāi)和搶修進(jìn)行故障檢查。在道路被損毀、人員無(wú)法直接進(jìn)入的受災(zāi)區(qū)，可以使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行線路故障檢查，并以更廣闊的視角快速發(fā)現(xiàn)桿塔或線路故障，防止出現(xiàn)巡檢“盲點(diǎn)”。從這點(diǎn)來(lái)看，無(wú)人機(jī)確實(shí)能大幅度提高電力巡檢效率，而且比人工巡檢修用時(shí)更短。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)在電力行業(yè)中的應(yīng)用主要分為無(wú)人機(jī)電力巡航、無(wú)人機(jī)缺陷巡視、無(wú)人機(jī)故障查線以及無(wú)人機(jī)樹(shù)障測(cè)量四個(gè)最主要的應(yīng)用項(xiàng)目。

3.1 無(wú)人機(jī)電力巡航

無(wú)人機(jī)電力巡航系統(tǒng)基于數(shù)碼照片，以攝影測(cè)量為技術(shù)手段，旨在高度自動(dòng)化的識(shí)別和定位高壓輸電線路通道內(nèi)違章建筑及高桿植物等潛在威脅輸電線路安全的危險(xiǎn)因素。解決了線路巡檢中利用影像進(jìn)行弧垂高度測(cè)量的難題，將無(wú)人機(jī)巡線由目前的可視水平提升至可量測(cè)水平，填補(bǔ)了線路通道定量巡檢的空白，較傳統(tǒng)人工巡檢方式，可大幅提高生產(chǎn)效率，特別適合人工無(wú)法到達(dá)的困難地區(qū)，較LiDAR巡檢方式，可大幅降低設(shè)備成本及生產(chǎn)作業(yè)成本。

3.2 無(wú)人機(jī)缺陷巡視

通過(guò)對(duì)無(wú)人化云臺(tái)的控制，航拍線路的各個(gè)部位，實(shí)時(shí)反饋相應(yīng)的視訊畫(huà)面，有助于全面檢測(cè)出地面上被遮擋的導(dǎo)地線和金具。小型電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)在山區(qū)電力巡檢中表現(xiàn)更為突出。輸電人員不必耗費(fèi)大量時(shí)間、體力登山，只需操縱無(wú)人機(jī)飛至桿塔附近即可完成巡檢。

圖1 無(wú)人機(jī)缺陷巡視

3.3 無(wú)人機(jī)故障查線

高壓輸電線路走廊內(nèi)地形復(fù)雜，氣候惡劣多變，線路易受雷擊、冰害、風(fēng)偏異物、施工觸線、線樹(shù)放電等原因造成跳間。且故障跳闡時(shí)天氣狀況、故障區(qū)段環(huán)境大多比較惡劣，而且夜晚發(fā)生跳闡概率較高，極大地拖延了故障查線進(jìn)度和搶修工作時(shí)間。輸電線路發(fā)生故障后，各線路運(yùn)維班組須立即組織人員對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行登塔巡視，工作量大且存在高空作業(yè)和臨近帶電作業(yè)的危險(xiǎn)。無(wú)人機(jī)不受地形、天氣條件限制，根據(jù)故障區(qū)段位置和桿塔結(jié)構(gòu)信息，精確規(guī)劃航線后，能迅速飛至故障區(qū)段，查找到故障點(diǎn)，提高了故障查線效率，降低了作業(yè)危險(xiǎn)，為應(yīng)急搶修的順利進(jìn)行提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。

圖2 無(wú)人機(jī)故障查線

3.4 無(wú)人機(jī)線路驗(yàn)收

新建線路投運(yùn)前，需人工對(duì)輸電線路進(jìn)行驗(yàn)收檢查，并針對(duì)驗(yàn)收過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題開(kāi)展復(fù)檢，確定是否整改完畢。在線路驗(yàn)收過(guò)程中利用無(wú)人機(jī)懸停優(yōu)勢(shì)，協(xié)助人工進(jìn)行設(shè)備檢查，并作為人工驗(yàn)收工作的督查手段，提升了線路的驗(yàn)收質(zhì)量。復(fù)查時(shí)，無(wú)人機(jī)按照規(guī)劃航線飛至預(yù)定位置對(duì)遺留問(wèn)題進(jìn)行航拍復(fù)檢，驗(yàn)收人員無(wú)需再次登塔，提高了驗(yàn)收效率，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 無(wú)人機(jī)樹(shù)障測(cè)量

目前，針對(duì)架空導(dǎo)線下方樹(shù)木凈空的測(cè)量大多采用經(jīng)緯儀、激光測(cè)距儀測(cè)量或停電檢修走線時(shí)檢修人員以測(cè)繩測(cè)量的方法，因受到樹(shù)木遮擋視線、停電周期長(zhǎng)等原因的限制，運(yùn)維單位無(wú)人及時(shí)準(zhǔn)確掌握凈空數(shù)據(jù)，給線路安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。相關(guān)研究人員利用無(wú)人機(jī)搭載超聲波測(cè)距裝置、視頻采集裝置和無(wú)線圖像傳輸裝置等設(shè)備，研發(fā)了一種新型樹(shù)木隱患與導(dǎo)線凈空的測(cè)量方法。測(cè)量過(guò)程中，使用加設(shè)了疊加模塊的圖像通道傳輸視頻，將經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理的距離信息和圖像信號(hào)疊加在同一界面上，觀察效果直觀、實(shí)用性強(qiáng)，可以獲取更為精確的測(cè)量結(jié)果。

4 無(wú)人機(jī)在電力普查項(xiàng)目中的應(yīng)用實(shí)例

項(xiàng)目簡(jiǎn)況：采集山陽(yáng)全縣域內(nèi)高壓線路桿塔設(shè)備、配套設(shè)施及低壓400V臺(tái)區(qū)設(shè)備數(shù)據(jù)及GIS數(shù)據(jù)（地理位置、電氣拓?fù)潢P(guān)系、）。地理坐標(biāo)：東經(jīng)109°32′～110°29′，北緯33°09′～33°42′，工作區(qū)東西長(zhǎng) 88.5km，南北寬60.7km，高壓線路37條，桿塔1560個(gè)、低壓臺(tái)區(qū)1050個(gè)，線路里程75297公里，照片數(shù)6772張，飛行里程235718米；適量采集點(diǎn)41562個(gè)，中誤差0.50米。

4.1 項(xiàng)目分析

地處山區(qū)腹地、溝壑縱橫，CORS信號(hào)只覆蓋縣城半徑20公里以?xún)?nèi)；交通不便。桿塔基本都在山頂、山腰，臺(tái)區(qū)分布在每個(gè)溝壑、山梁上，住戶(hù)分散、為采集一組數(shù)據(jù)，單趟需走3-4個(gè)小時(shí)，且多是車(chē)送1/3，人走2/3，工作效率低；人煙稀少，村落分散，常有動(dòng)物出沒(méi)，給工作人員帶來(lái)自身安全的潛在隱患，且需結(jié)伴同行，人員投入加大。因此，傳統(tǒng)的測(cè)量方法明顯不能夠適應(yīng)此項(xiàng)目。而無(wú)人機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，不但彌補(bǔ)了常規(guī)測(cè)量的不足，而且大大縮減了人工、保證了質(zhì)量，提高了效能。但是在作業(yè)過(guò)程中需要注意兩點(diǎn)，一是巡檢時(shí)應(yīng)始終保持通視狀態(tài)下作業(yè)，不能采用手動(dòng)飛行模式在巡檢作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行巡檢作業(yè)，應(yīng)該采用自主或增穩(wěn)飛行模式飛至巡檢作業(yè)點(diǎn)，然后以增穩(wěn)模式進(jìn)行巡檢作業(yè)。二是無(wú)人機(jī)在作業(yè)過(guò)程中不可長(zhǎng)時(shí)間在設(shè)備正上方懸停，不可在重要建筑及設(shè)施、公路和鐵路等的正上方懸停，以免對(duì)這些基礎(chǔ)設(shè)備造成干擾。

4.2 在低壓普查中的應(yīng)用

主要利用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)，核心是利用無(wú)人機(jī)低空攝影系統(tǒng)，得到數(shù)字影像，通過(guò)像控點(diǎn)的布設(shè)和測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理后進(jìn)行空三加密，得到DOM/DEM圖。用來(lái)做調(diào)繪和檢查的底圖。在低壓外業(yè)普查和高壓線路桿塔定位中，對(duì)于困難區(qū)域的臺(tái)區(qū)，可進(jìn)行圖上調(diào)繪，得到桿塔設(shè)備的地理位置。省去了人員的交通成本、降低了作業(yè)人員的不安全因子，提高了工作效率。同時(shí)，也可用于對(duì)作業(yè)人員臺(tái)區(qū)線路的完整性及正確性檢查，檢查其是否遺漏支線、用戶(hù)接入點(diǎn)等。確保了工程的質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，無(wú)人機(jī)的不斷發(fā)展為我國(guó)許多行業(yè)領(lǐng)域都帶來(lái)了較大的機(jī)遇，相關(guān)電力企業(yè)應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這種發(fā)展形勢(shì)，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用于低壓、高壓輸電線路管理工作中，不斷提升管理水平，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，減少人力資源的浪費(fèi)，降低成本，促進(jìn)電力事業(yè)的健康發(fā)展。