無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

梁飛

摘要：為滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的電力需求，我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，輸電線路急速增加，輸電范圍愈來(lái)愈大。許多輸電線處在復(fù)雜的地形與嚴(yán)峻的環(huán)境中，大幅增加了輸電線的故障概率。為了確保穩(wěn)定供電，提升輸電線的檢測(cè)效率是關(guān)鍵。采用無(wú)人機(jī)視察輸電線可大大提高工作效率，減少了安全風(fēng)險(xiǎn)，特別是在環(huán)境惡劣的地方和人工檢查難以抵達(dá)的地方。因此，文章將重點(diǎn)探究無(wú)人機(jī)輸電線檢測(cè)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);輸電線;線路巡檢

如何保證輸電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行已經(jīng)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。以往傳統(tǒng)人工登塔的巡查方法，不僅工作量大，而且運(yùn)行的時(shí)間比較長(zhǎng)，無(wú)法提高實(shí)際巡查效率，特別是在對(duì)一些復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行巡查的過(guò)程中，還會(huì)面臨生命安全威脅。無(wú)人機(jī)的使用，提高了輸電線路巡視工作的效率，保證了巡視人員的安全。

1、無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與不足

1.1優(yōu)勢(shì)

第一，無(wú)人機(jī)的體積較小，對(duì)于陸地沒(méi)嚴(yán)格要求，降落與著陸過(guò)程相當(dāng)簡(jiǎn)單。第二，履行任務(wù)時(shí)高效且方便。無(wú)人機(jī)設(shè)備在展開(kāi)運(yùn)輸作業(yè)時(shí)體積較小，可通過(guò)鐵路、公路、航空等方式運(yùn)輸，提高檢查工作的便利性。第三，直升機(jī)搭載高清攝像設(shè)備。通過(guò)提升攝像設(shè)備的分辨率且強(qiáng)化綜合技術(shù)的應(yīng)用，取得了較好的航測(cè)結(jié)果。通常，無(wú)人機(jī)要裝上數(shù)碼相機(jī)的傳感器和與全球定位系統(tǒng)相匹配的導(dǎo)航裝置。隨著技術(shù)水平的提高，攝像機(jī)與導(dǎo)航設(shè)備愈來(lái)愈先進(jìn)，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的集成度也愈來(lái)愈高，獲得的圖像數(shù)據(jù)分辨率高。第四，部分輸電線地處地勢(shì)險(xiǎn)要、環(huán)境險(xiǎn)峻的地區(qū)，傳統(tǒng)的人工作業(yè)檢查不易抵達(dá)，而使用直升機(jī)檢查可徹底解決這些問(wèn)題，提高了安全性。

2.2不足

無(wú)人機(jī)的應(yīng)用在檢測(cè)過(guò)程中也存在缺陷。比如，在巡航時(shí)間方面，無(wú)人機(jī)的巡航時(shí)間較短，受限于電池容量;遠(yuǎn)程掌控范圍方面，無(wú)人機(jī)裝置的距離在1000m左右;部分無(wú)人機(jī)設(shè)備難以自動(dòng)展開(kāi)圖像缺陷分析，需將借助計(jì)算機(jī)，采用適當(dāng)?shù)某绦蛩惴ㄕ归_(kāi)人工智能辨識(shí)，而人工智能辨識(shí)的精度不高，需要很多的人工干擾。

2、無(wú)人機(jī)巡檢新技術(shù)在輸電線路運(yùn)行中存在的問(wèn)題和相關(guān)運(yùn)用

2.1存在的主要問(wèn)題

無(wú)人機(jī)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在輸電線運(yùn)行層面獲得應(yīng)用，但是在無(wú)人機(jī)檢測(cè)過(guò)程中需注意安全管理問(wèn)題。安全性風(fēng)險(xiǎn)的分析包含項(xiàng)目安全性風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與管理風(fēng)險(xiǎn)。但是，部分人員無(wú)法立即分析項(xiàng)目管理中的主要風(fēng)險(xiǎn)，欠缺對(duì)無(wú)線環(huán)境、地理環(huán)境、氣象環(huán)境等安全性風(fēng)險(xiǎn)因素的研究。在無(wú)線環(huán)境中，無(wú)線距離測(cè)試可以由分光分析儀展開(kāi)。

2.2無(wú)人機(jī)在輸電線路中的應(yīng)用技術(shù)

2.2.1無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)人機(jī)檢查中會(huì)攝制線路影像與關(guān)鍵影像，這一部分的圖像需傳送到數(shù)據(jù)接收器。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建地面基站計(jì)算機(jī)與無(wú)人機(jī)的雙向通信。數(shù)據(jù)交換通過(guò)線路檢測(cè)的智能感測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建無(wú)人機(jī)的具體位置信息，由控制站計(jì)算機(jī)發(fā)射，以掌控直升機(jī)滑翔的各種信息。因?yàn)闊o(wú)線通信技術(shù)平穩(wěn)、安全、可信、抗干擾能力強(qiáng)，直升機(jī)能于遠(yuǎn)程巡邏與干擾條件之下構(gòu)建控制站和無(wú)人機(jī)間的信息傳輸。

2.2.2線路故障探測(cè)技術(shù)

第一，視覺(jué)檢查技術(shù)。無(wú)人機(jī)上安裝高清攝像機(jī)，能實(shí)時(shí)檢測(cè)線路裝置的表面故障，并且把圖像信息儲(chǔ)存到上位機(jī)。人可通過(guò)圖像識(shí)別算法確認(rèn)線路設(shè)備的缺陷類型。第二，紅外線與紫外線探測(cè)技術(shù)。無(wú)人機(jī)通過(guò)紅色與紫外線攝像設(shè)備展開(kāi)檢測(cè)，依據(jù)圖像熱源可辨別線路中的連接器、絕緣子與夾具存在的問(wèn)題。通過(guò)紫外線接收裝置分解紫外線信號(hào)圖像，確認(rèn)線路日冕強(qiáng)度與日冕的特定位置，進(jìn)而辨別線路損傷與絕緣子放電故障。第三，通過(guò)包含時(shí)隔波振幅雷達(dá)與脈沖雷達(dá)在內(nèi)的激光器方向特性，構(gòu)建激光雷達(dá)探測(cè)技術(shù)。激光測(cè)距原理包含用作火箭時(shí)隔或是脈沖激光器信號(hào)的測(cè)距儀。激光器目標(biāo)碰到目標(biāo)反射，可精確記錄激光器來(lái)往時(shí)間、測(cè)量距離和測(cè)量目標(biāo)距離。

2.3無(wú)人機(jī)在輸電線路中的應(yīng)用

2.3.1電力輸電線路全方位巡檢中的應(yīng)用

在輸電線路檢測(cè)過(guò)程中，高性能無(wú)人機(jī)硬件包含地面站與無(wú)人機(jī)兩個(gè)組件。幾個(gè)部分的可視光相機(jī)難以加裝可視光，相機(jī)不能發(fā)送路上的全方位攝制。檢查員可使用專門的軟件即時(shí)證實(shí)無(wú)人機(jī)攝制的影像，并且依據(jù)無(wú)人機(jī)攝制的影像辨別傳輸線路的運(yùn)行狀態(tài)。此外，對(duì)特定的線路檢查要求，檢查員可采用遙控器掌控?zé)o人機(jī)，躲避障礙物，迅速看到故障位置。此外，監(jiān)視人員可通過(guò)遙控器掌控?zé)o人機(jī)的焦距，使目標(biāo)位置更清楚，且可通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)一步行進(jìn)，將檢查圖像儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中。

2.3.2電力輸電線路異物清除中的應(yīng)用

在輸電線檢查過(guò)程中，有時(shí)候輸電線上常常出現(xiàn)異物。假如這些異物沒(méi)被立即去除，有可能造成傳輸線路故障或是觸電。為了防止這些問(wèn)題，檢查員需常常清除異物。無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)對(duì)輸電線中除去異物起到了關(guān)鍵作用。通過(guò)無(wú)人機(jī)去除傳送路徑中的異物，常規(guī)方法是把激光器加裝于無(wú)人機(jī)，軟管模塊通過(guò)光的聚焦作用把異物吹走。由于激光器是平行的，必需采用凸透鏡對(duì)光展開(kāi)聚焦，專注后的光必需準(zhǔn)確導(dǎo)向于異物。在異物縱火過(guò)程中，必需保證異物和無(wú)人機(jī)維持一定的距離，這樣檢查人員便可掌控?zé)o人機(jī)。

2.3.3電力輸電線路故障檢測(cè)中的應(yīng)用

在輸電線路檢測(cè)過(guò)程中，無(wú)人機(jī)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。無(wú)人機(jī)有3種檢測(cè)方式：（1）使用雷達(dá)檢查故障;（2）通過(guò)攝制視頻檢查故障;（3）使用紅外線檢查故障。雷達(dá)探測(cè)可提升傳輸線路的定量測(cè)量精度，雷達(dá)距離測(cè)量裝置可精確測(cè)定傳輸線路和四周障礙物間的距離，為傳輸線路的維持與安裝獲取數(shù)據(jù)參考。視覺(jué)相機(jī)通過(guò)無(wú)人駕駛飛機(jī)或是地面天線傳送照片或是視頻，計(jì)算機(jī)通過(guò)通信模塊采用專門的軟件錄像觀察。在紅外線檢測(cè)方面，該技術(shù)幫助檢查員展開(kāi)紅外線成像分析，在線路金屬探傷方面具備較高的應(yīng)用價(jià)值。

3、結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)相關(guān)技術(shù)流程的研究，系統(tǒng)闡述無(wú)人機(jī)檢測(cè)技術(shù)理論，并且通過(guò)具體的實(shí)踐，證明了這項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的低成本、高可靠性與安全性。與傳統(tǒng)的手工作業(yè)檢查相比，優(yōu)勢(shì)明顯。隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，輸電線密集，無(wú)人機(jī)技術(shù)需急速轉(zhuǎn)型與成熟。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)衡水供電公司）