分析無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐

李新鵬

【摘? 要】傳統(tǒng)的輸電線路人工巡檢效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，而無人機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷進(jìn)步為電力巡線提供了一新的作業(yè)模式，基于無人機(jī)的輸電線路巡檢技術(shù)正逐步規(guī)范完善。研究了無人機(jī)電力巡檢技術(shù)的相關(guān)理論，并結(jié)合工程進(jìn)行了作業(yè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了無人機(jī)巡檢技術(shù)的可靠性及效率，最后對(duì)當(dāng)前無人機(jī)巡檢的不足進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】無人機(jī);輸電線路;巡檢

中圖分類號(hào)：TM755???? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

無人機(jī)巡檢試點(diǎn)工作開展以來，國內(nèi)外生產(chǎn)、檢測(cè)、科研、應(yīng)用單位對(duì)無人機(jī)巡檢進(jìn)行了諸多研究。期間，多地部門組織開展了小型無人直升機(jī)（多旋翼無人機(jī)）、固定翼和中型無人直升機(jī)高、低海拔環(huán)境下的巡檢性能測(cè)試，明確了功能定位和技術(shù)參數(shù)，并形成了各型無人機(jī)技術(shù)規(guī)范書。在標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、培訓(xùn)、維護(hù)保養(yǎng)、評(píng)估等支撐體系建設(shè)方面取得了初步成效，為輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)推廣應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1、概述

近年來特高壓等大容量輸電線路不斷投建運(yùn)營，出于安全考慮，這些主干網(wǎng)通常位于山區(qū)、荒漠等人跡罕至區(qū)域。傳統(tǒng)電力巡檢本就存在效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、數(shù)字化程度低等缺點(diǎn)，面對(duì)當(dāng)前日益復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，上述缺點(diǎn)更顯凸出，革新巡檢模式，建立自動(dòng)化、智能化的現(xiàn)代巡檢系統(tǒng)顯得極為迫切。無人機(jī)可以獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，再加工還可生成高精度的DEM，DOM，DLG及真三維模型等數(shù)字化產(chǎn)品，這些均可為巡檢人員診斷線路缺陷及判別安全運(yùn)營狀況提供豐富的決策依據(jù)。基于無人機(jī)航拍的電力巡檢新技術(shù)，已逐步從試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)入實(shí)際應(yīng)用階段，相較于傳統(tǒng)巡檢模式，該技術(shù)強(qiáng)度低、效率高，且能夠在線路帶電狀況下進(jìn)行，保障了作業(yè)人員的安全及社會(huì)正常用電需求。

2、無人機(jī)巡檢技術(shù)

2.1無人機(jī)巡檢系統(tǒng)

無人機(jī)巡檢系統(tǒng)基于具備高精度定位、導(dǎo)航和自主飛行能力的無人機(jī)平臺(tái)，搭載高清相機(jī)等各型傳感器，可快速實(shí)時(shí)地對(duì)輸電線路進(jìn)行多維度、全方位巡檢。系統(tǒng)通常由空中飛行平臺(tái)及地面站控制系統(tǒng)兩部分組成，地面飛行控制部分主要用于巡檢飛行路線規(guī)劃、上載，實(shí)時(shí)同步顯示飛行姿態(tài)，控制機(jī)載傳感器設(shè)備、顯示檢測(cè)結(jié)果等，空中飛行平臺(tái)則根據(jù)上載的規(guī)劃航線、航點(diǎn)對(duì)線路構(gòu)件進(jìn)行拍照、攝像等數(shù)據(jù)采集工作，無人機(jī)巡檢系構(gòu)成?？罩酗w行平臺(tái)地面站控制系統(tǒng)無人機(jī)巡檢系統(tǒng)無人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)航點(diǎn)定位系統(tǒng)飛行數(shù)據(jù)顯示影像數(shù)據(jù)顯示飛控指令傳輸。

2.2無人機(jī)主要巡檢內(nèi)容

當(dāng)前無人機(jī)電力巡檢主要針對(duì)線路通道、線路本體及附屬設(shè)施三個(gè)部分，按照巡檢細(xì)節(jié)細(xì)分可分為范圍巡檢、定點(diǎn)巡檢、精細(xì)巡檢等。其中線路本體及附屬設(shè)施形體異常損壞可使用高清相機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，也可使用紅外成像儀等檢測(cè)設(shè)備發(fā)熱異常狀況。

巡檢對(duì)象巡檢項(xiàng)目線路通道施工作業(yè)、建構(gòu)筑物、山火、覆冰、地質(zhì)災(zāi)害等線路本體桿塔傾斜、導(dǎo)地線斷股、金具損傷、基礎(chǔ)塌方、鳥窩等附屬設(shè)施防鳥、雷裝置、標(biāo)志牌、各類監(jiān)測(cè)設(shè)備

3、無人機(jī)巡檢準(zhǔn)備

3.1人員組織準(zhǔn)備

巡檢小組由不少于三人組成，包括任務(wù)負(fù)責(zé)人、飛控手及程控手，成員均應(yīng)具備駕駛無人機(jī)的基本技能，在使用中大型無人機(jī)進(jìn)行長距離巡檢作業(yè)時(shí)，飛控手應(yīng)取得國家行業(yè)協(xié)會(huì)認(rèn)證的機(jī)長、駕駛員執(zhí)照。任務(wù)負(fù)責(zé)人對(duì)作業(yè)進(jìn)度、安全及成果質(zhì)量負(fù)責(zé)，操控手主要職責(zé)是操控?zé)o人機(jī)巡檢作業(yè)，程控手主要操作任務(wù)設(shè)備、監(jiān)測(cè)各類遙測(cè)信息。

3.2設(shè)備配置準(zhǔn)備

應(yīng)根據(jù)任務(wù)需求選擇最為經(jīng)濟(jì)適用的無人機(jī)巡檢系統(tǒng)。對(duì)設(shè)備基本要求如下：1）無人機(jī)系統(tǒng)及其備件應(yīng)滿足巡檢基本技術(shù)要求，應(yīng)處于完善的保養(yǎng)期內(nèi)，相機(jī)等應(yīng)經(jīng)省級(jí)以上檢測(cè)單位檢校合格;2）由于小型無人機(jī)電池性能限制，電池備件應(yīng)不少于6組。

3.3巡檢流程準(zhǔn)備

為保障巡檢的進(jìn)度及質(zhì)量，科學(xué)制定巡檢流程，系統(tǒng)安排工作銜接顯得尤為必要。首先搜集路徑地理坐標(biāo)信息，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘，規(guī)劃最優(yōu)巡檢路徑。航線規(guī)劃的基本原則是最短的飛行路徑安全高效地完成既定目標(biāo)設(shè)備的巡檢任務(wù)，當(dāng)線路走向位于敏感飛行區(qū)時(shí)，應(yīng)向管理部門申請(qǐng)空域。巡檢作業(yè)應(yīng)在晴好天氣開展，影像采集完畢后，采用人工判讀、程序分析，對(duì)各類設(shè)備缺陷及故障進(jìn)行標(biāo)注說明，全部分析完畢后對(duì)當(dāng)次巡檢進(jìn)行匯總報(bào)告，包括缺陷信息影像標(biāo)注及巡檢報(bào)表編寫，收口整個(gè)巡檢作業(yè)。

4、無人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢中的具體應(yīng)用

4.1確定巡檢項(xiàng)目

利用無人機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)具體的巡視檢查內(nèi)容進(jìn)行確定，常規(guī)的巡檢包括線路通道、線路本體及附屬設(shè)備，可以細(xì)分為輸電線路范圍、點(diǎn)位和精細(xì)巡檢三個(gè)部分。通過無人機(jī)搭載的高清相機(jī)可對(duì)輸電線路本體及附屬設(shè)備的異常損壞進(jìn)行檢測(cè)，或是借助紅外成像儀對(duì)設(shè)備的異常發(fā)熱進(jìn)行檢測(cè)。具體的巡檢項(xiàng)目有線路通道內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害、施工作業(yè)、構(gòu)筑物等情況;桿塔、導(dǎo)線、金具、基礎(chǔ);防雷裝置、標(biāo)志牌以及各種監(jiān)測(cè)裝置等。

4.2巡檢流程

4.2.1勘察作業(yè)區(qū)域

利用無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)輸電線路進(jìn)行巡視檢查前，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)先對(duì)線路周邊進(jìn)行細(xì)致勘察，核實(shí)桿塔、地標(biāo)物等數(shù)據(jù)，隨后對(duì)無人機(jī)的起落降場(chǎng)地進(jìn)行選取，應(yīng)當(dāng)確保場(chǎng)地周圍無高聳的建筑和樹木，面積應(yīng)當(dāng)在4.0m2以上，同時(shí)要盡可能遠(yuǎn)離信號(hào)干擾源。

4.2.2準(zhǔn)備起飛

無人機(jī)起飛前，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)周邊的環(huán)境及天氣進(jìn)行觀察，看是否滿足起飛條件，同時(shí)應(yīng)對(duì)本次的巡檢任務(wù)進(jìn)行確定，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，編制無人機(jī)飛行方案，若是在自助模式下飛行，必須提前進(jìn)行路線規(guī)劃，隨后對(duì)無人機(jī)進(jìn)行調(diào)試，由兩名工作人員對(duì)無人機(jī)進(jìn)行檢查確認(rèn)，設(shè)置警示線，準(zhǔn)備起飛。

4.2.3無人機(jī)升空

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)指揮人員確認(rèn)無人機(jī)可以起飛之后，便可發(fā)出相關(guān)指令，并對(duì)無人機(jī)的升空時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。此時(shí)，操作人員可借助遙控器，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行操控，使其進(jìn)入到預(yù)先規(guī)劃好的航線內(nèi)，若是遇到特殊情況，導(dǎo)致無人機(jī)不能在規(guī)劃的路線中航行時(shí)，必須終止飛行，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整?？蓪o人機(jī)的飛行速度設(shè)定在7-8m/s，當(dāng)需要對(duì)輸電線路進(jìn)行精細(xì)巡檢時(shí)，可降低飛行速度，控制在3-4m/s。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的負(fù)責(zé)人可按照無人機(jī)實(shí)時(shí)畫面，對(duì)云臺(tái)的角度進(jìn)行調(diào)整，并完成錄像和拍照等操作，從而獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.2.4無人機(jī)回航

無人機(jī)進(jìn)行巡檢時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人可以按照一定能夠的時(shí)間間隔，向操作人員提供狀態(tài)信息，若是達(dá)到預(yù)警值，則可通知操作人員對(duì)無人機(jī)進(jìn)行回航操控。在回航前，操作人員應(yīng)對(duì)風(fēng)向及風(fēng)速進(jìn)行判斷，據(jù)此對(duì)回航速度進(jìn)行調(diào)整，無人機(jī)回航的過程中，必須保持飛行平穩(wěn)，緩慢地減速并下降，同時(shí)確認(rèn)場(chǎng)地滿足降落條件后，讓無人機(jī)安全降落，關(guān)閉電源，填寫本次巡檢飛行記錄，形成報(bào)告。

結(jié)束語

無人機(jī)在輸電線路當(dāng)中的應(yīng)用具有非常廣泛的前景，未來可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的檢測(cè)，提升了輸電線路檢測(cè)工作質(zhì)量以及工作的效率，同時(shí)提升輸電線路整體的穩(wěn)定性，因此，電力企業(yè)需要加大對(duì)無人機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用，提升無人機(jī)的應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]曾紹攀.無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)的應(yīng)用分析[J].質(zhì)量探索，2016，13（06）：86-87.

（作者單位：國網(wǎng)山東省電力公司蓬萊市供電公司）