多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的運(yùn)用分析

施少府

摘要：隨著科技不斷進(jìn)步，如今的輸電線路巡檢的手段也在持續(xù)升級(jí)。無(wú)人機(jī)技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生產(chǎn)生活的多個(gè)層面，運(yùn)用該技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)輸電線路巡檢工作，符合當(dāng)前電力工作需求。具體巡檢過(guò)程匯總，多旋翼無(wú)人機(jī)是比較常用的，可以明顯提高輸電線路巡檢效率，減輕巡檢人員壓力。

關(guān)鍵詞：多旋翼無(wú)人機(jī);輸電線路巡檢;運(yùn)行維護(hù)

我國(guó)電力事業(yè)不斷進(jìn)步，在電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)上也在持續(xù)引入先進(jìn)技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，電網(wǎng)覆蓋面愈加廣泛，為人們生產(chǎn)生活帶來(lái)便利，但是在輸電線路巡檢方面，卻帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)輸電線路巡檢方法效率低下，不適應(yīng)當(dāng)前電網(wǎng)要求。采用多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢，可迅速發(fā)現(xiàn)輸電線路運(yùn)維問(wèn)題，提高巡檢效率和安全性。

一、無(wú)人機(jī)概述

無(wú)人機(jī)，也就是無(wú)人駕駛飛機(jī)，由無(wú)線電遙控設(shè)備和程序控制裝置進(jìn)行曹總，或者由車載計(jì)算機(jī)進(jìn)行間歇自主操作。無(wú)人機(jī)比較適合危險(xiǎn)、骯臟、較為簡(jiǎn)單的任務(wù)。在當(dāng)前民用領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)與各個(gè)行業(yè)相結(jié)合，在農(nóng)業(yè)、航拍、環(huán)保、運(yùn)輸、救援、巡檢等方面得到廣泛應(yīng)用[1]。

在電力巡檢方面，因傳統(tǒng)巡檢方式完全依靠工作人員進(jìn)行，效率較低，安全性差，而無(wú)人機(jī)技術(shù)就是一種安全可靠的巡檢方式，讓巡檢的安全性和效率大大提高，并且在經(jīng)濟(jì)效益方面也做出貢獻(xiàn)，能夠較大限度地節(jié)省資源。當(dāng)前較為常用的電力巡檢無(wú)人機(jī)為多旋翼無(wú)人機(jī)，如圖1所示。

二、多旋翼無(wú)人機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

（一）性能指標(biāo)

多旋翼無(wú)人機(jī)是目前常規(guī)使用機(jī)型，總量一般5～10千克，也有少數(shù)質(zhì)量更大的類型。多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行速度可達(dá)60km/h，在飛行過(guò)程中可以做到懸停觀察。多旋翼無(wú)人機(jī)因自身重量原因，續(xù)航時(shí)間一般在30分鐘到1小時(shí)左右。多旋翼無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)能力較好，當(dāng)風(fēng)力在六級(jí)一下時(shí)，都可以做到正常飛行。多旋翼無(wú)人機(jī)可攜帶重量不超過(guò)2kg，因此其可攜帶的設(shè)備要嚴(yán)格控制質(zhì)量[2]。當(dāng)多旋翼無(wú)人機(jī)發(fā)生故障，只要將故障零部件拆卸即可完成維修，維修簡(jiǎn)便省時(shí)。

（二）可操作性

多旋翼無(wú)人機(jī)的操作一般由兩人共同完成。兩位操控者分別是主飛控師和副飛控師。飛控師要在無(wú)人機(jī)工作前做好準(zhǔn)備，明確飛行任務(wù)。主飛控師負(fù)責(zé)操控?zé)o人機(jī)飛行過(guò)程，副飛控師操作無(wú)人機(jī)其他設(shè)備，如視頻系統(tǒng)，通過(guò)視頻系統(tǒng)進(jìn)行輸電線路巡檢。

（三）安全性

多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行過(guò)程中幾乎都是無(wú)人看管的，但是其自我保護(hù)性能較強(qiáng)，安全性較高。無(wú)人機(jī)可以自動(dòng)起飛和降落，自動(dòng)檢查不同方位的障礙物，及時(shí)避開障礙物。無(wú)人機(jī)還可以根據(jù)指令一鍵返回。如果操作過(guò)程中存在失誤，或者無(wú)人機(jī)電量不足，都能夠做好設(shè)備保護(hù)[3]。

三、多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航拍飛行控制集中了多種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，包括飛行控制、通訊航拍、GPS導(dǎo)航、傳感器技術(shù)等等。在電力巡檢過(guò)程中，無(wú)人機(jī)面臨的環(huán)境較為復(fù)雜，障礙多，地形差別大等問(wèn)題都會(huì)給無(wú)人機(jī)巡檢帶來(lái)困難[4]。實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)剌旊娋€路情況進(jìn)行先期模擬，由飛控師系統(tǒng)巡檢工作人員做好巡檢方案，再開展巡檢，保證無(wú)人機(jī)輸電線路巡檢的高效。

在輸電線路巡檢中，電網(wǎng)維修公司使用多旋翼無(wú)人機(jī)開展輸電線路運(yùn)維工作。無(wú)人機(jī)主要材料為碳纖維復(fù)合材料，由雙路復(fù)合供電，飛行中的重量約6.5kg，飛行控制簡(jiǎn)便，行動(dòng)非常靈巧，能夠深入各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行輸電線路巡檢。多旋翼無(wú)人機(jī)在續(xù)航時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行拍攝，具備防抖功能。當(dāng)風(fēng)力地域6級(jí)是都可以開展巡檢工作。

多旋翼無(wú)人機(jī)在巡檢過(guò)程中，處于輸電線路帶電狀態(tài)下就可以解決部分問(wèn)題，如診斷輸電線路的導(dǎo)線和地線的損壞情況，為缺陷處理提供依據(jù);檢查輸電線路的導(dǎo)線、地線的上下掛點(diǎn)部件的連接是否存在問(wèn)題;檢查特殊區(qū)域內(nèi)絕緣子串銷釘?shù)炔考娜笔?wèn)題;檢查導(dǎo)線、地線與其他部件連接處的磨損問(wèn)題;尋找雷電直擊故障點(diǎn)位。

國(guó)網(wǎng)山西某檢修公司運(yùn)用多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路常規(guī)巡視過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)地線的塔桿在出口百米距離存在一個(gè)一米多的斷股，需要馬上處理。該故障發(fā)生未知處于崇山峻嶺之中，四周都是溝壑。因地形條件限制，在地面僅可觀測(cè)到斷股，無(wú)法判斷股出的其他損傷，觀察細(xì)致程度不足，因此無(wú)法確定具體檢修方案。經(jīng)過(guò)研究，檢修公司安排無(wú)人機(jī)對(duì)該故障進(jìn)行航拍，通過(guò)航拍所得數(shù)據(jù)，確定斷股故障具體情況，為后續(xù)處理提供支持。

四、無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢上的發(fā)展前景

到2020年，我國(guó)輸電線路總里程數(shù)從五年前的115萬(wàn)公里，增加到159萬(wàn)公里以上。輸電線路里程增加，而很多區(qū)域仍然采用人工巡檢方式。應(yīng)在電力巡檢工作中推廣無(wú)人機(jī)巡檢方式[5]。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，加之人工智能、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制、傳感器等方面的發(fā)展都在不斷進(jìn)步，無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢中可起到的作用越來(lái)越大。電力行業(yè)引入無(wú)人機(jī)工具代替人工巡檢，無(wú)人機(jī)可以前往人力不便達(dá)到或者不安全的位置進(jìn)行巡檢。

在無(wú)人機(jī)巡檢工作中，未來(lái)將不斷提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量、頻次，讓數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)化，向自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展。將無(wú)人機(jī)機(jī)場(chǎng)的自動(dòng)化程度提高，讓無(wú)人機(jī)脫離飛控師與可以自行進(jìn)行巡檢操作。無(wú)人機(jī)由自動(dòng)飛行算法控制，降低了操控難度。運(yùn)用智能識(shí)別手段巡視巡檢目標(biāo)，通過(guò)大數(shù)據(jù)判定巡檢目標(biāo)問(wèn)題，提高整體巡檢效率。

無(wú)人機(jī)巡檢在當(dāng)前仍然是將巡檢照片傳回，由工作人員進(jìn)行檢查，不僅增加工作人員工作量，也極大依賴巡檢工作人員的監(jiān)視水平。未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，人們可以運(yùn)用智能綜合檢查放啊是，通過(guò)無(wú)人機(jī)的智能化系統(tǒng)，直接對(duì)巡檢對(duì)象進(jìn)行模擬，結(jié)合模擬圖像進(jìn)行分析，簡(jiǎn)化人為識(shí)別的過(guò)程。無(wú)人機(jī)也可以完成三維線路的建模工作。未來(lái)的無(wú)人機(jī)可以像直升機(jī)一樣形成三維路線建模功能，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)三維建模，巡檢過(guò)程可以充分利用電網(wǎng)三維模型支持巡檢工作。

結(jié)語(yǔ)：由此可見，在輸電線路巡檢工作中，與人力巡檢方式相比，無(wú)人機(jī)巡檢的風(fēng)險(xiǎn)更低，更加節(jié)省資源，經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)，工作成本為載人直升機(jī)巡檢方式的10%左右，無(wú)人機(jī)的巡檢速度也更快，是人力巡檢速度的10倍，并且無(wú)人機(jī)操作較為簡(jiǎn)單，巡檢活動(dòng)容易開展。多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢工作中的優(yōu)勢(shì)明顯，將在未來(lái)大規(guī)模替代人力巡檢，完成危險(xiǎn)性較高，難度較高的區(qū)域的輸電線路巡檢工作，提高整體巡檢的科技含量，減輕巡檢人員的工作難度和強(qiáng)度，應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅榮宗， 丘文彪. 小型多旋翼無(wú)人機(jī)在架空輸電線路巡檢應(yīng)用探索[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2018， 253（33）：176-177.

[2] 楊杰， 邵帥， 王凱，等. 多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用局限及發(fā)展前景[J]. 電力與能源， 2018， 39（2）：173-176.

[3] 唐寧. 多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的任務(wù)管理[J]. 華東科技（綜合）， 2018.

[4] 麥俊佳， 郭圣， 徐振磊，等. 輸電線路多旋翼無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛智能巡檢系統(tǒng)[J]. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用， 2019.

[5] 嚴(yán)玲玲， 聞鋮， 王身麗，等. 基于差分定位的輸電線路多旋翼無(wú)人機(jī)智能巡檢研究[J]. 中國(guó)設(shè)備工程， 2020.