無人機在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用

摘 ?要：目前，利用無人機進行輸電線路巡視已進入常態(tài)。貴州地貌復(fù)雜，山脈高聳、切割強烈、嶺谷高差明顯，無人機的應(yīng)用減輕了輸電線路巡檢工人的工作強度，保障了巡檢工人的人身安全。但在輸電線路的防災(zāi)減災(zāi)工作中，無人機的應(yīng)用還停留在初級階段。該文就無人機在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用模式展開討論，探索利用無人機與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合，從而實現(xiàn)覆冰、山火、地質(zhì)災(zāi)害的快速勘測、快速評估的方式。

關(guān)鍵詞：無人機;輸電線路;防災(zāi)減災(zāi)

中圖分類號：V279 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

一場大的自然災(zāi)害往往使電力設(shè)施遭受大范圍嚴(yán)重破壞，引起連鎖反應(yīng)，造成電網(wǎng)大面積停電事故。如何快速高效地應(yīng)對輸電線路遇到的各種災(zāi)害，是一個巨大挑戰(zhàn)。就此而言，災(zāi)害發(fā)生后，第一時間探明災(zāi)情、了解損失、有針對性地派遣救援力量，是極為重要的，這些信息是應(yīng)急救援指揮決策的核心依據(jù)。但是，往往在自然災(zāi)害破壞電力設(shè)施的同時，也會損毀道路，導(dǎo)致人員和車輛無法通行，這樣的情況將嚴(yán)重阻礙應(yīng)急人員對電網(wǎng)受災(zāi)信息的及時搜集，嚴(yán)重影響搶險救災(zāi)行動的部署。因此，尋找一種快速高效的電網(wǎng)災(zāi)情勘測與檢測方法，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的核心問題，而優(yōu)化完善無人機在電網(wǎng)防災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用為該問題的解決提供了可能。

貴州因其獨特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和受大氣環(huán)流的影響，氣候表現(xiàn)出區(qū)域性差異大，自然災(zāi)害頻發(fā)的特點。針對特殊的地理及氣候環(huán)境，建立利用無人機的電網(wǎng)災(zāi)情快速勘測、快速評估方法，重點在于探索無人機在輸電線路覆冰勘測、山火監(jiān)測及預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害勘測等方面的應(yīng)用。

1 無人機在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的現(xiàn)狀與優(yōu)勢

1.1 無人機在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國在20世紀(jì)80年代，開始利用載人直升機進行電網(wǎng)勘測工作。由于費用高、機動性差，飛行安全系數(shù)低等原因，一直沒有得到很好的開展。近幾年，隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，無人機在線路運維方面的應(yīng)用逐步進入常態(tài)化。如精細化巡視、紅外巡視、三維激光巡視等常規(guī)作業(yè)。利用無人機進行線路災(zāi)情勘測，尚處于一個單點應(yīng)用，不成系統(tǒng)的初級摸索階段。

1.2 無人機在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的優(yōu)勢

對于電力系統(tǒng)而言，發(fā)生災(zāi)害后，在第一時間探明災(zāi)情、了解損失、有針對性地派遣救援力量，在最短時間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)，是極為重要的。第一時間的災(zāi)情勘測情況是應(yīng)急救援指揮決策的核心依據(jù)。但地震、泥石流和洪水等自然災(zāi)害在破壞電力設(shè)施的同時，往往也會損毀救援道路，導(dǎo)致人員和車輛的無法通行，這樣的情況嚴(yán)重阻礙電網(wǎng)受災(zāi)信息的及時搜集，嚴(yán)重影響電網(wǎng)災(zāi)情的迅速處理，天氣狀況惡劣時，巡視、搶修人員的人身安全還有可能受到威脅。

而專門針對輸電線路進行研制的無人機將能很好地解決這些問題，這類無人機配備了多種傳感器和探測裝置。災(zāi)害發(fā)生時，無人機以自主或人工干預(yù)遙控的方式，通過規(guī)劃好的飛行航線，在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位和引導(dǎo)下，通過機載的可見光、紅外、三維激光等各種勘測設(shè)備，實現(xiàn)對輸電線路周邊的災(zāi)情的快速勘測。能夠高效地巡視惡劣的地理環(huán)境（如高山、河流、峽谷等）中的鐵塔及周邊情況，確認災(zāi)情位置，周邊環(huán)境影響，受災(zāi)情況等，讓應(yīng)急救援中心第一時間掌握核心數(shù)據(jù)，同時保障勘測人員的人身安全。真正實現(xiàn)電網(wǎng)災(zāi)情的快速勘測。

2 無人機在貴州幾種典型災(zāi)害中的防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用探索

2.1 無人機在輸電線路覆冰勘測中的應(yīng)用探索

貴州省在冬季總是會遭受不同程度的低溫凝凍天氣，線路覆冰將會引起輸電線路倒桿（塔）、斷線及跳閘事故，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。為解決這一問題，貴州電網(wǎng)公司搭建了主網(wǎng)線路覆冰檢測裝置，結(jié)合運檢公司建立的“輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”中的微氣象信息預(yù)報和線路的運行數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)對輸電線路防冰薄弱點的查找，及時提出重點觀冰區(qū)域和急需融冰的線路。

無人機系統(tǒng)和輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)分析得出的結(jié)果，利用桿塔坐標(biāo)進行定位、制定巡航路線，對覆冰重災(zāi)區(qū)進行精確核查。通過攜帶的高清攝像頭及嵌入式視頻處理平臺實時處理航拍圖像。系統(tǒng)將對輸電線路和絕緣子進行準(zhǔn)確識別，并通過圖像分割以及邊緣檢測技術(shù)計算覆冰的厚度，從而自動分析反饋出該區(qū)段線路在覆冰情況下的工況，并對需要融冰的線路，可能發(fā)生冰閃的絕緣子串進行預(yù)警并提供輔助決策。并且在線路融冰過程中通過紅外鏡頭進行核查，指導(dǎo)融冰工作，使融冰過程更加高效便捷。同時，無人機系統(tǒng)還能在夜間進行輸電線路融冰時，對輸電線路融冰效果進行核查，無須在夜間在融冰現(xiàn)場派駐值守人員，大量減少了輸電線路融冰的作業(yè)人員，使融冰過程更加高效便捷。

2.2 無人機在山火監(jiān)測及預(yù)警中的應(yīng)用探索

貴州境內(nèi)山火發(fā)生具有季節(jié)性、隱蔽性和突發(fā)性的特點，多發(fā)于每年冬春之交以及人跡罕至的山林或農(nóng)耕區(qū)。為了增強線路防山火工作的主動性，針對輸電線路走廊的山火監(jiān)測及預(yù)警十分必要。“輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”可實現(xiàn)對已經(jīng)發(fā)生的山火進行準(zhǔn)確地定位。結(jié)合氣象預(yù)報和自然條件，可實現(xiàn)一定程度上的山火預(yù)報。無人機可根據(jù)對山火區(qū)域的定位，確定災(zāi)情范圍、受災(zāi)等級，根據(jù)現(xiàn)場實際情況判斷受影響線路是否需要停電避火，并將數(shù)據(jù)反饋回中心數(shù)據(jù)庫，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輔助分析，避免對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成沖擊和影響。同時，機載紅外可識別暗火，提前進行火勢評估、測量距離線路的位置，避免險情發(fā)生或?qū)p失降低到最小。

2.3 無人機在地質(zhì)災(zāi)害勘測中的探索

由于貴州氣候復(fù)雜性和多樣性的特點，降水時空分布極不均勻，部分地區(qū)時常發(fā)生洪澇、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。此外，由礦業(yè)開采造成的地質(zhì)采空區(qū)也對輸電線路桿塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性帶來看不見的隱患?！胺罏?zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”可對部分桿塔的傾斜和沉降進行監(jiān)控，及時預(yù)警。無人機可根據(jù)預(yù)警對桿塔進行快速精準(zhǔn)勘測，核實預(yù)警桿塔是否存在險情。機載三維激光雷達和傾斜攝影相機還可以巡查疑似地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，在短時間內(nèi)生成輸電線路走廊全拼圖，模擬不同氣象條件下的地質(zhì)圖像，提前判斷出可能會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害險情的桿塔防止因地質(zhì)災(zāi)害造成輸電線路的受損和跳閘。

3 結(jié)語

無人機可以與現(xiàn)有“防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”等系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)對接，根據(jù)各系統(tǒng)給出的預(yù)警結(jié)果，自動定位桿塔坐標(biāo)，設(shè)計巡航路線，現(xiàn)場核實預(yù)警信息，并實時反饋至防災(zāi)減災(zāi)指揮中心，分析出合理的運維策略，指導(dǎo)對災(zāi)情的及時防治與處理。

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