無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用及展望分析

幸運(yùn)星

(國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039)

0 引言

電力是保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活正常進(jìn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。不但電力基礎(chǔ)設(shè)施明顯增加，規(guī)模顯著擴(kuò)大，且輸電線路也變得更加錯(cuò)綜復(fù)雜，這些都將增加輸電線路巡檢的難度。之前的人工巡檢方式，已經(jīng)明顯不能滿足我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員必須積極探究現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)在我國(guó)輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用，以不斷提高電網(wǎng)巡檢的效率與質(zhì)量。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)的原理與功能

目前，輸電線路巡檢中最常應(yīng)用的無(wú)人機(jī)一般是UH無(wú)人機(jī)(又稱“遙控直升無(wú)人機(jī)”)與M4R無(wú)人機(jī)(又稱“四旋翼無(wú)人機(jī)”)。其UH無(wú)人機(jī)主要由地表攝影與操控系統(tǒng)、影像收集與傳送設(shè)備、遙控直升本體等多部分組成。它的主要功能是利用人工遙控，精確地飛行到相應(yīng)的輸電線路周邊，在確保機(jī)身安全的前提下，懸停在電力線路附近，收集相應(yīng)輸電線路的視頻圖像，然后利用現(xiàn)代無(wú)線圖像傳送設(shè)施，精確傳輸?shù)诫娋W(wǎng)后臺(tái)，方便工作人員查看輸電線路狀況。而M4R無(wú)人機(jī)則通常由M4R無(wú)人機(jī)身和M4R地面站兩部分構(gòu)成。它不但懸停性能、起降能力突出，而且能夠攜帶先進(jìn)的高分辨率微型攝影儀、無(wú)線圖像傳送器等，可以進(jìn)行輸電線路高清圖像采集，遠(yuǎn)程目標(biāo)傳送。在具體的巡檢工作中，M4R無(wú)人機(jī)在地面站的對(duì)應(yīng)引導(dǎo)作用下，先是沿著目標(biāo)電網(wǎng)飛行，當(dāng)飛行至安全距離，到達(dá)輸電設(shè)備周邊后，就會(huì)主動(dòng)懸停合適的空間位置，選擇科學(xué)合理的角度采集相關(guān)圖像，而后精準(zhǔn)傳送到地面站。當(dāng)需要調(diào)整被檢測(cè)的電力設(shè)備與圖像攝影儀時(shí)，工作人員則只需適時(shí)控制M4R無(wú)人機(jī)的減振云臺(tái)[1]。

2 無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

2.1 無(wú)人機(jī)在輸電線巡檢中的優(yōu)勢(shì)

目前，無(wú)人機(jī)在輸電線巡檢中的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在兩方面。第一，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)具有自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)與自動(dòng)懸停技術(shù)，所以在電網(wǎng)巡檢過(guò)程中，它能夠進(jìn)行全方位、多角度的高空信息收集，這是傳統(tǒng)的人工巡檢無(wú)法比擬的。第二，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，降低了輸電線路巡檢的難度，提升了電力系統(tǒng)的服務(wù)性能。在大雨暴雪等不良?xì)庀髼l件下，傳統(tǒng)的人工電力巡檢工作中十分容易出現(xiàn)鐵塔打滑，工作人員墜落，人工蹬桿觸電等電力安全事故。而無(wú)人機(jī)因?yàn)榫哂辛己玫碾娋W(wǎng)防碰撞保護(hù)性能，所以在一些較為惡劣的雨雪災(zāi)害性天氣里，也能進(jìn)行輸電線路故障檢測(cè)及電網(wǎng)災(zāi)害分析。

2.2 無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的劣勢(shì)

雖然將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到輸電線路巡檢中十分利于提高輸電線巡檢的效率與質(zhì)量，也有助于減少電力安全事故的發(fā)生，提升整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)性能，但這并不能掩蓋由于其自身性能缺陷而在輸電線路巡檢工作中存在的劣勢(shì)。一方面因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的遙控范圍最大難以超過(guò)1 km，相對(duì)于人工巡檢，它的遙控范圍就顯得有限而偏小。另一方面，由于無(wú)人機(jī)的體形較小，所以無(wú)人機(jī)的電容容量通常偏低，這樣就極大限制了它的巡檢時(shí)長(zhǎng)，使得無(wú)人機(jī)的巡檢時(shí)間一般較短。

3 無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢中的具體應(yīng)用

在輸電線路巡檢工作中，工作人員的巡檢項(xiàng)目大概可分為三種即常規(guī)巡檢、故障巡檢與特殊巡檢。其中，常規(guī)巡檢就是依據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)化的流程對(duì)輸電線路進(jìn)行基本的周期性巡檢工作。而故障巡檢主要是對(duì)存在故障的位置進(jìn)行有效處理。特殊巡檢則是在一些特殊時(shí)期對(duì)輸電線路進(jìn)行較為嚴(yán)格的管控。在具體的電網(wǎng)巡檢工作中，無(wú)論哪種項(xiàng)目巡檢，無(wú)人技術(shù)都已被有效引入與積極應(yīng)用。

3.1 利用無(wú)人機(jī)全方位高效巡檢輸電線路

無(wú)人機(jī)一般都由兩部分組成，即地面控制系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)，其中無(wú)人機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)中大都配置有可見(jiàn)光相機(jī)，可以全方位精準(zhǔn)拍攝相應(yīng)的輸電線路。而且在完成拍攝后還能進(jìn)行圖像格式的轉(zhuǎn)換，通過(guò)相應(yīng)的遠(yuǎn)程信號(hào)無(wú)線傳送系統(tǒng)及時(shí)傳送到指定的計(jì)算機(jī)中。這樣專業(yè)的人工巡檢人員就可以及時(shí)查看與快速判斷輸電線路的運(yùn)行狀況。在遇到難以判斷運(yùn)行狀況的輸電線路圖像時(shí)，工作人員還可以利用遙控器相應(yīng)地調(diào)節(jié)可見(jiàn)光相機(jī)的焦距，以獲得更加清晰的目標(biāo)圖像。當(dāng)需要對(duì)一些較為特殊的輸電線路進(jìn)行巡檢與故障檢測(cè)時(shí)，工作人員可以通過(guò)地面控制系統(tǒng)靈活改變無(wú)人機(jī)的飛行路線，其確保其能快速精確地懸停在目標(biāo)位置附近拍攝出清晰圖像，傳送至地面。這些都有效減輕了人工巡檢工作的難度與強(qiáng)度。最重要的是通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝與傳送到計(jì)算機(jī)的巡檢圖像可永久保存在計(jì)算機(jī)中，這就為日后的輸電線路巡檢工作提供了重要的資料參考依據(jù)[2]。

3.2 利用無(wú)人機(jī)快速清除輸電線路附著雜物

因?yàn)槲覈?guó)的輸電線路大多處于戶外暴露狀態(tài)，所以它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中難免受大風(fēng)、雨、雪等諸多不確定因素影響，經(jīng)常性附著一些雜物異物。這就需要巡檢人員及時(shí)徹底清理輸電線路，以免因此造成輸電線路運(yùn)行異常，停運(yùn)甚至引發(fā)相關(guān)的觸電事故。但是依靠人力方式進(jìn)行輸電線路上附著雜物異物的清除不但效率低還存在著極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)后，就可以將激光模組、控制器等相關(guān)設(shè)備裝置在多旋翼無(wú)人機(jī)上，當(dāng)巡檢人員利用云臺(tái)攝像頭找準(zhǔn)雜物附著位置時(shí)，就可以適時(shí)的調(diào)整無(wú)人機(jī)的懸停方位，以確保雜物能處在無(wú)機(jī)搭載的激光模組的焦點(diǎn)上。這時(shí)工作人員可以通過(guò)無(wú)程控制系統(tǒng)打開(kāi)激光模組，這樣激光模組中發(fā)射出的能量激光就可以快速地熔斷雜物，使輸電線路處于常規(guī)狀態(tài)了。

3.3 利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行非常規(guī)狀態(tài)中的輸電線路巡檢與故障檢測(cè)工作

在一些地質(zhì)災(zāi)害造成道路中斷的地區(qū)或地質(zhì)情況復(fù)雜存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，出于電力員工的人身安全考慮，電力部門很難派人及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輸電線路的勘察檢驗(yàn)與故障檢測(cè)。而引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)后，工作人員就可遠(yuǎn)程遙控?zé)o人機(jī)對(duì)這些特殊地區(qū)的輸電線路進(jìn)行有效巡檢與故障檢測(cè)。這樣不但巡檢人員的人身安全得到保障，而且整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)性能也實(shí)現(xiàn)了前所未有的提升?？梢哉f(shuō)無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用真正打破了自然條件對(duì)傳統(tǒng)人工巡檢的局限。

4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用前景展望

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到輸電線路巡檢工作人員中，不但可以通過(guò)地面控制系統(tǒng)多方位獲取可存儲(chǔ)的輸電線路高清圖像，幫助工作人員精準(zhǔn)判斷線路運(yùn)行情況，還可以及時(shí)高效地巡查出輸電線路的故障位置，顯著降低巡檢人員的工作強(qiáng)度，有效規(guī)避傳統(tǒng)人工高空巡檢而產(chǎn)生的電力安全事故。且無(wú)人機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中還具有應(yīng)用成本低、維護(hù)費(fèi)用少、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小等多種優(yōu)點(diǎn)。所以未來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用前景也較為廣泛與良好?；诖?，電力系統(tǒng)在遵守國(guó)家相關(guān)法律政策的基礎(chǔ)上，十分必要做好以下兩點(diǎn)工作，以不斷提升無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢工作中的應(yīng)用水平，促進(jìn)我國(guó)電力巡檢工作不斷向現(xiàn)代化、科技化方向轉(zhuǎn)變。

4.1 重視巡檢人員的無(wú)人機(jī)技術(shù)培訓(xùn)工作

一方面電力系統(tǒng)要對(duì)其巡檢人員進(jìn)行基本的無(wú)人機(jī)技能培訓(xùn)，以為他們能遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行常規(guī)基本的輸電線路周期性巡檢打下技能基礎(chǔ)。另一方面，電力部門也要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)的職業(yè)技能培訓(xùn)工作，在對(duì)學(xué)員傳授無(wú)人機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)技能的前提下，有效拓展電力巡檢人員的創(chuàng)新思維，力爭(zhēng)培養(yǎng)出一批高技能高素質(zhì)的復(fù)合型現(xiàn)代電網(wǎng)巡檢人員，鼓勵(lì)他們積極地將無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)技能與具體巡檢實(shí)踐結(jié)合，改進(jìn)與研究出更加高效的專門針對(duì)電網(wǎng)巡檢工作的無(wú)人機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.2 加快無(wú)人機(jī)技術(shù)與人工智能技術(shù)的有效融合

先進(jìn)的人工智能技術(shù)是未來(lái)社會(huì)發(fā)展的重要趨勢(shì)與主要?jiǎng)恿χ唬e極地將人工智能技術(shù)引入輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢工作，不斷提高無(wú)人機(jī)的智能控制、環(huán)境適應(yīng)、協(xié)同指揮以及語(yǔ)音交互、智能分析等能力，對(duì)提高輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢的科學(xué)性、高效性、精準(zhǔn)性都具有重大作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到現(xiàn)代輸電線路巡檢、異物清除與故障檢測(cè)工作中，不但有助于提高輸電線路巡檢的效率與質(zhì)量，降低人工巡檢的工作強(qiáng)度，規(guī)避由此產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，還可以顯著優(yōu)化整個(gè)電力系統(tǒng)的資源配置，提高電力系統(tǒng)的服務(wù)性能。所以電力部門要不斷加強(qiáng)對(duì)輸電線路巡檢中無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的深入研究與改進(jìn)，以便未來(lái)無(wú)人機(jī)能被更加廣泛、更加便捷地應(yīng)用到現(xiàn)代電網(wǎng)巡檢工作中，更好地為保障輸電線路可靠、穩(wěn)定、高效運(yùn)行服務(wù)。