無人機在輸電線路運行中的應用分析

羅福安

摘要：輸電線路的運維質(zhì)量直接關系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，要提高電力系統(tǒng)可靠性，減少線路事故的發(fā)生，就必須清楚掌握線路的運行狀況，按期進行巡視與檢測，及時發(fā)現(xiàn)線路缺陷和威脅線路安全的隱患。目前，輸電運維工區(qū)多采用人工定期巡視的方法，頻繁的巡視工作消耗了大量的人力、物力、財力。此外，由于輸電線路距離長，天氣、交通環(huán)境等因素嚴重影響巡檢質(zhì)量，因此，傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式已難以適應電網(wǎng)發(fā)展需要。

關鍵詞：無人機;輸電線路;應用

引言

近年來，隨著生產(chǎn)生活用電量的需求逐步增大，高壓輸電線路作為國家電網(wǎng)中的骨干網(wǎng)架結(jié)構，其運行方式極為復雜，平時很難進行停電檢修工作，因此對于高壓輸電線路必須采用帶電檢修方式消除缺陷?，F(xiàn)有技術中，對高壓線路進行帶電檢修作業(yè)時，作業(yè)人員穿著屏蔽服攜帶繩索登塔，通過跨二短三法、吊籃法、軟梯法等方法進出電場進行線路檢修，該方法對人員體力及安全措施要求較高，安全風險較大。

1無人機技術及其核心組成

無人機是指不需要由駕駛員在機艙內(nèi)操作完成駕駛的一種飛機，其主要借助遙控技術或自動駕駛技術來完成相關任務的飛行載具。與載人飛機相比，無人機的操作更為便捷、體積小、自重輕、應用成本更低。早期無人機技術主要應用于軍事領域，但隨著其技術快速發(fā)展，無人機在民用領域的應用越來越廣泛。目前，無人機在電網(wǎng)企業(yè)中的應用主要是固定翼、多旋翼、無人直升機三種類型。固定翼無人機飛行速度較快，具有較遠的續(xù)航里程，能夠搭載可見光傳感器，在輸電線路路徑巡視觀測工作中的應用較多。多旋翼無人機的飛行模式較為靈活機動，能夠隨時懸停，從而完成短距離觀測、攝影，但外部環(huán)境對其影響較大，續(xù)航里程相對較短。無人機核心部分組成包括無人機飛控系統(tǒng)、導航系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)鏈。其中，無人機飛控系統(tǒng)是其核心系統(tǒng)，與載人飛機中的駕駛員地位相當。無人機完成啟動、升空、飛行等各項操作，都需要依靠飛控系統(tǒng)的控制。無人機飛控系統(tǒng)中，包括微型計算機、傳感器、伺服系統(tǒng)等，飛機在半空的懸停、緊急控制等，都由這些系統(tǒng)裝置控制完成。無人機導航系統(tǒng)相當是飛行員的雙目，在導航系統(tǒng)中預設好飛行路線后，無人機會根據(jù)設定好的路線飛行作業(yè);同時，導航系統(tǒng)也會向地面操作人員傳輸無人機位置信息，從而使地面人員準確獲取無人機坐標位置。

2無人機在輸電線路運行中的應用分析

2.1線路本體5G網(wǎng)聯(lián)無人機遠程視頻研判故障

該場景采用多架攜帶不同載荷的無人機自動執(zhí)行線路通道5G云巡任務，其中攜帶熱紅外相機的無人機先執(zhí)行桿塔測溫巡檢，發(fā)現(xiàn)溫度異常的桿塔部位，由另一架攜帶4K高清可見光相機的無人機直接飛到可疑故障桿塔巡檢，實時回傳高清視頻給享飛云無人機云智控系統(tǒng)，由運檢工作人員在運維監(jiān)控室遠程根據(jù)現(xiàn)場高清視頻“把脈”問題，可視頻截圖和標注進行研判，可知道準確的桿塔編號和故障部位，精準定位缺陷或故障點，再安排檢修班組攜帶設備直接去可疑桿塔維修。主要驗證在突發(fā)事故情況下5G無人機線路本體云巡遠程研判和協(xié)同工作的應急處理能力。

2.2自主巡航技術

自主巡航技術是實現(xiàn)無人機自主巡航的核心技術，常規(guī)分為人工示教和建模與定位技術2種，示教航線學習技術主要是在巡檢過程中由巡檢人員設定精準位置和姿態(tài)信息，無人機在存儲相關信息后，無人機依照預先設定信息進行自主巡檢。但是由于該技術主要由北斗和GPS定位技術進行技術支撐，而民用無人機定位精度誤差在2～10m，電力巡檢過程中需要面對較為復雜且不斷變化的航道環(huán)境，同時根據(jù)電網(wǎng)巡檢工作規(guī)范，無人機需要與線路保持10m以上安全距離，因此現(xiàn)階段主流主要采用RTK（real-timekinematic）實時動態(tài)載波相位差分定位技術，即通過借助激光雷達掃描精度高、數(shù)據(jù)處理快速、數(shù)據(jù)采集多樣等優(yōu)勢，獲得激光點云，并以此為基礎實現(xiàn)三維地圖的構建，并結(jié)合人工智能深度學習算法實現(xiàn)自主巡航。

2.3無人機巡檢搭載設備

（1）高速成像模塊。無人機搭載設備中，高速成像模塊是實時記錄與傳統(tǒng)飛機高速移動中的高清視頻，在高速成像模塊中添加電子穩(wěn)像技術、場景鎖定及目標跟蹤技術等，從而實現(xiàn)在惡劣天氣下獲取高清圖像的成果。在高速成像模塊中，通過增加畫中畫與字符疊加功能，能夠有效增強系統(tǒng)探測能力，簡化視頻跟蹤與處理。（2）紅外、紫外成像傳感模塊。無人機搭載紅外熱像儀，可以通過紅外探測器與光學成像物鏡，獲取紅外熱像圖，檢查輸電線路熱斑情況，同時將熱圖像向一個或多個監(jiān)控器中傳輸，對架空輸電線路巡檢中發(fā)現(xiàn)的不正常發(fā)熱現(xiàn)象進行檢測，提高對故障隱患檢測的準確性。無人機紫外線成像儀要求具有較高的靈敏度，能夠完成復雜地形環(huán)境下的靈活運用，準確獲取光子技術信息。同時在紫外線傳感模塊選擇中，還需要兼顧成本與開發(fā)周期要求。

結(jié)語

隨著不斷增長的輸電線路帶來的巡檢壓力，電網(wǎng)通過使用無人機巡檢的方式大幅提升了巡檢工作效率，有效減輕了巡檢人員戶外作業(yè)工作壓力，但是也給電力企業(yè)帶來了全新的挑戰(zhàn)，一方面是無人機巡檢過程中海量數(shù)據(jù)處理難題，另一方面是面對基層結(jié)構化缺員、員工老齡化現(xiàn)實困境，仍需要培養(yǎng)相當數(shù)量的無人機飛手，并且無人機的續(xù)航也是困擾無人機巡檢效率進一步提升的瓶頸。面對上述困境仍需要電力企業(yè)進一步加大技術投入，推動人工智能等先進技術手段在該領域的深化應用，助推無人機智能自主巡檢最終實現(xiàn)。本文結(jié)合無人機巡檢現(xiàn)有技術研究以及電力企業(yè)巡檢工作實際情況，針對不同地域情況，結(jié)合現(xiàn)有可行無人機巡檢技術，通過整合巡檢監(jiān)控平臺及作業(yè)APP，提出了移動式機巢與固定式機巢相結(jié)合的無人機智能巡檢方案。未來隨著無人機續(xù)航以及人工智能等相關技術的不斷突破，無人機智慧自主巡檢必將能夠滿足電網(wǎng)精細化、智能化、高精度等使用要求。

參考文獻

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