提升輸電線路無人機(jī)作業(yè)效率及安全的措施

鄧偉 周承清

摘要：近些年來，伴隨著我國(guó)城市化建設(shè)的步伐逐步加快，促進(jìn)了各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展得到了突飛猛進(jìn)的提高，尤其是在電力系統(tǒng)中，輸電線路多架設(shè)在較為惡劣的環(huán)境中，僅靠人工去完成所有的巡視工作，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，而且難以滿足輸電線路正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段投入的無人機(jī)技術(shù)能夠很好地解決類似問題，大幅提高巡視效率，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性以及巡視面積的廣泛性。文章主要對(duì)輸電線路無人機(jī)巡視技術(shù)、輸電線路無人機(jī)作業(yè)效率方法、提升輸電線路無人機(jī)安全措施等展開探討，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：提升;輸電線路;無人機(jī)作業(yè)效率;安全的措施

引言

要想實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全運(yùn)行，需將輸電線路巡視工作放在首要位置上，在電網(wǎng)發(fā)展速度不斷加快的同時(shí)，輸電線路經(jīng)過的區(qū)域隨之變大，如何采取措施提升和保證輸電線路的穩(wěn)定性和安全運(yùn)行已經(jīng)成為了急需解決的問題。過去的主要巡視方式為人工登塔巡查，其運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、工作量大，其最終的巡視結(jié)果差強(qiáng)人意，尤其是在巡查復(fù)雜地質(zhì)情況時(shí)有時(shí)會(huì)給工作人員的生命安全造成巨大威脅。在無人機(jī)投入到工作中以后，大大提升了輸電線路巡視工作的效率，巡視人員的人身安全也得到了保障。然而，在無人機(jī)巡視作業(yè)的過程中，若未按照作業(yè)指導(dǎo)書或未做足相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，必定會(huì)影響機(jī)巡作業(yè)的效率以及安全。

1輸電線路無人機(jī)巡視技術(shù)

盡管線路所在的地形地貌、風(fēng)速風(fēng)向等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和作業(yè)時(shí)的起始地點(diǎn)、天氣有所不同，無人機(jī)巡視路徑規(guī)劃都需要遵循面向大號(hào)側(cè)先左后右、從下至上（對(duì)側(cè)從上至下）、先小號(hào)側(cè)后大號(hào)側(cè)的基本原則。依據(jù)這個(gè)基本原則，不同飛手因?qū)I(yè)務(wù)的熟練程度不同所拍攝的巡檢圖像大相徑庭，經(jīng)常出現(xiàn)虛焦、部件主體不突出等問題，圖片拍攝效果不好將直接影響后續(xù)根據(jù)圖像識(shí)別診斷部件缺陷的準(zhǔn)確率。同時(shí)，面對(duì)輸電線路巡視復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，無人機(jī)受其自身軟硬件條件的限制，如自身的續(xù)航能力、重量和尺寸，無法形成持續(xù)有力的作業(yè)能力。無人機(jī)巡檢采集的大量影像，需由人工逐一篩選、識(shí)別線路設(shè)備缺陷，并分類歸檔存儲(chǔ)，工作量大，效率低。針對(duì)上述問題，提出了一種輸電線路無人機(jī)自主巡視的實(shí)現(xiàn)方案，分析了無人機(jī)巡視作業(yè)全流程體系架構(gòu)，研制了輸電線路無人機(jī)巡視系統(tǒng)，通過固化作業(yè)點(diǎn)，建立標(biāo)準(zhǔn)化航線庫，用戶可在無人機(jī)運(yùn)維管控系統(tǒng)一鍵觸發(fā)巡視任務(wù)，無人機(jī)將執(zhí)行巡檢任務(wù)并實(shí)時(shí)回傳巡視視頻，自動(dòng)下載巡視圖像，運(yùn)維管控系統(tǒng)自動(dòng)分類、分析巡視圖像、生成巡視報(bào)告，并將自主巡視技術(shù)應(yīng)用于電力輸電線路巡視。巡視結(jié)果驗(yàn)證了無人機(jī)巡視技術(shù)的有效性，無人機(jī)巡視規(guī)?；瘧?yīng)用將大大降低運(yùn)維人員的工作難度，降低其對(duì)操控?zé)o人機(jī)技能的掌握，擺脫繁瑣的數(shù)據(jù)整理，集中精力到輸電專業(yè)核心技術(shù)的學(xué)習(xí)研究和電力通道隱患的治理檢查。

2輸電線路無人機(jī)作業(yè)效率方法

2.1前期準(zhǔn)備工作

在巡檢作業(yè)之前認(rèn)真檢查無人機(jī)的整體情況，硬件包括無人機(jī)本體是否正常、電池是否正常等，軟件方面包括無人機(jī)固件與遙控、吊艙固件是否匹配、飛行數(shù)據(jù)庫是否最新、實(shí)名登記信息是否有效等，測(cè)試遙控信號(hào)與無人機(jī)是否有效連接，并準(zhǔn)備足夠的電池。資料準(zhǔn)備：在巡檢作業(yè)之前認(rèn)真勘察作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可通過GIS、衛(wèi)星圖、三維系統(tǒng)、線路建造設(shè)計(jì)圖、地形圖事先調(diào)查所要巡視的線路的以下環(huán)境要素：地形條件狀況、有無允許起降的場(chǎng)地、飛行空域是否視野廣闊、有無遮擋物等，從而避免正式巡視時(shí)飛出遙控范圍，導(dǎo)致失聯(lián)、墜毀等事故。全面了解和掌控整個(gè)巡查區(qū)域，制定有效的巡檢方案，必要時(shí)將無人機(jī)巡檢工作向航空管制部門備案。無人機(jī)準(zhǔn)備：根據(jù)不同的作業(yè)任務(wù)及線路環(huán)境特點(diǎn)采用不同的機(jī)型進(jìn)行作業(yè)才可勝任巡檢任務(wù)。優(yōu)先選用性能滿足要求且更輕便的無人機(jī)，單人可攜帶。必須檢查所用的無人機(jī)的外觀，如是否有外觀損傷、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常、槳葉有無損壞、受力部件有無裂痕等。電池準(zhǔn)備：在前期設(shè)備的準(zhǔn)備與檢查中，充分考慮攜帶的電池是否滿足本次巡檢的需求。在數(shù)量方面，電池?cái)?shù)量與作業(yè)量要足夠匹配;在電池狀態(tài)方面，注意檢查電池的外觀是否有損壞、變形等現(xiàn)象;電池接口的金屬片是否存在破損、燒蝕等現(xiàn)象;電池電量是否為滿電等。運(yùn)輸準(zhǔn)備：由于架空線路的地理因素，驅(qū)車前往作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，通常會(huì)行駛在泥濘破損的道路，所以無人機(jī)通常需要裝箱保護(hù)。但是，無人機(jī)的裝載與卸載一定程度上也影響了作業(yè)效率。因此可利用快裝快拆的底座固定于車上，實(shí)現(xiàn)免裝箱、快速拿放無人機(jī)，同時(shí)保護(hù)無人機(jī)各部件不受運(yùn)輸?shù)挠绊憽D傳接收、遙控、監(jiān)視器一體化設(shè)計(jì)，同樣可以提高運(yùn)輸?shù)男省?/p>

2.2處理圖像

在處理無人機(jī)拍攝的圖像信息時(shí)，最先采取人工預(yù)覽的方式檢查故障點(diǎn)的存在情況，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后做好標(biāo)記。仔細(xì)分析那些可能存在故障的圖片，并采取措施處理。仔細(xì)核查故障點(diǎn)信息，有些無法正確識(shí)別的故障點(diǎn)需要二次實(shí)地勘察?，F(xiàn)有的巡檢圖像處理方式大都基于人工判讀的方式來完成目標(biāo)部件缺陷的定義，人工判讀方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，存在漏判誤判的可能。人工處理機(jī)巡數(shù)據(jù)的工作模式可轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器+人工的作業(yè)模式，可用計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)自動(dòng)分類，然后在利用人工智能技術(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行識(shí)別，最后再開展人工復(fù)核的工作，將縮短處理可見光數(shù)據(jù)處理的時(shí)長(zhǎng)，提升數(shù)據(jù)處理效率。

3提升輸電線路無人機(jī)作業(yè)安全措施

3.1提高遠(yuǎn)距離無人機(jī)的通信能力

當(dāng)前，無線通信技術(shù)仍有一定限制性，即無人機(jī)巡線作業(yè)都要操作人員在現(xiàn)場(chǎng)配合共同操作，且所巡檢范圍無法超出所設(shè)置的最大遙控距離，否則飛行數(shù)據(jù)、控制鏈路將受到影響。另外，盡管現(xiàn)階段市面上流通的分新型無人機(jī)可以接入4G、5G移動(dòng)通信和無線網(wǎng)絡(luò)模塊，然而因?yàn)槠渌矙z路線通常都沒有移動(dòng)信號(hào)，所以這一技術(shù)依舊受到較大限制。

3.2提高無人機(jī)的操控能力

由于巡檢輸電線路一般較長(zhǎng)，部分線路或路段穿越山區(qū)、叢林或無人區(qū)。因此，在一些極端情況下可能受微氣象影響，此時(shí)能否保證無人機(jī)平穩(wěn)飛行、無振動(dòng)抖動(dòng)、能否有效捕捉線路故障點(diǎn)非常重要，這就需要無人機(jī)操作人員具備較高的飛行控制能力。常用的能力培訓(xùn)方式包括繞8飛行、原地360自旋飛行、第一視角飛行等訓(xùn)練。

3.3加強(qiáng)無人機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)谋Ｗo(hù)

從過往的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，部分作業(yè)人員為了轉(zhuǎn)場(chǎng)快捷方便，作業(yè)結(jié)束回收后的無人機(jī)直接放在車座椅或者尾箱，未作任何保護(hù)，可能由于路途的顛簸導(dǎo)致無人機(jī)某些部件受損，特別是云臺(tái)等軟連接部件。因此需要加強(qiáng)無人機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)谋Ｗo(hù)，除了利用運(yùn)輸箱外，為了提高效率，可用專用車載運(yùn)輸固定架，即實(shí)現(xiàn)無人機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)的快拆快裝，又可以很好地保護(hù)無人機(jī)及其云臺(tái)。

結(jié)語

在巡視輸電線路的過程中，使用無人機(jī)可以取得最佳的效果，將工作人員的工作失誤降到最低，顯著提升巡視人員的工作質(zhì)量和工作效率，發(fā)現(xiàn)輸電線路的潛在隱患，使輸電線路的安全滿足運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。隨著應(yīng)用的廣泛化，機(jī)巡的作業(yè)效率及安全變得尤為重要。本文所述的內(nèi)容為長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)巡視作業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)所得，形成規(guī)范的管理模式，一定程度上可提升機(jī)巡的運(yùn)維水平。

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