配電網(wǎng)架空線中無人機(jī)巡視應(yīng)用探究

曾友林

摘要：傳統(tǒng)的線路人工巡視模式在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多局限性，尤其是在山區(qū)線路巡視中存在效率低、巡視效果差等問題。為了促進(jìn)配網(wǎng)架空線路運(yùn)維效率得到有效提高，使配網(wǎng)一線員工的巡視壓力得到有效減輕，本文對(duì)多旋翼無人機(jī)在配電網(wǎng)架空線中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行深入探討，旨在為配電網(wǎng)架空線路新型巡線模式的建立和應(yīng)用提供更多有價(jià)值的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)架空線路；無人機(jī)；巡視；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的不斷加快，我國(guó)配電網(wǎng)公里數(shù)不斷增加，配電網(wǎng)線路多數(shù)為野外架空線路，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及氣象條件復(fù)雜多變，避雷設(shè)備、導(dǎo)線、絕緣子等經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行且在各種外力的長(zhǎng)期作用下，會(huì)出現(xiàn)銹蝕、斷股等問題。傳統(tǒng)的線路人工巡視模式應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線會(huì)耗費(fèi)較大的人力和物力，造成較大資源浪費(fèi)，且巡檢工作效率及質(zhì)量均相對(duì)較差。因此，加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)架空線更加有效、經(jīng)濟(jì)的巡查技術(shù)、方式進(jìn)行深入研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

1 無人機(jī)應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線巡查原則

1.1 日常巡視原則

無人機(jī)主要應(yīng)用于基礎(chǔ)、導(dǎo)線、接地裝置、桿塔傾斜等機(jī)巡無法檢查的區(qū)域，實(shí)施近距離查看，一些位于山坡、河網(wǎng)、山坡等人工接近難度較大的桿塔，選用無人機(jī)巡視為主，人工巡視為輔的模式；人口密集區(qū)域、市區(qū)均以人工巡視為主，無人機(jī)巡視為輔。

1.2 特殊巡視原則

山體滑坡、保供電、防風(fēng)防汛、山火、違章建筑、漂浮物、施工作業(yè)、采石、跨越魚塘無警示牌、鳥害、藤蔓植物等存在特殊性的巡視，在天氣良好、空域允許情況下，應(yīng)優(yōu)選使用無人機(jī)實(shí)施快速巡查。條件不允許情況下，應(yīng)實(shí)施人工巡視；交叉跨越、樹障、接地電阻、紅外測(cè)溫等巡視與檢測(cè)均應(yīng)以人工為主，無人機(jī)為輔；因無人機(jī)具有更好的視角，且能夠存檔，因此配網(wǎng)桿塔瓷瓶雷擊點(diǎn)查找應(yīng)優(yōu)先使用無人機(jī)巡視；夜間巡視應(yīng)以人工為主。

1.3 單線路故障巡視原則

單線路故障巡視作業(yè)的實(shí)施應(yīng)該優(yōu)先采用無人機(jī)巡視，通過無人機(jī)實(shí)施快速飛躍，實(shí)現(xiàn)快速將路徑定位。

1.4 自然災(zāi)害巡視原則

無人機(jī)能夠?qū)嵤┈F(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，因此可更加快速、及時(shí)獲取信息資料，為搶修人員搶修工作的開始獲得第一手現(xiàn)場(chǎng)資料，進(jìn)而能夠?yàn)閾屝拊O(shè)備以及人員準(zhǔn)備提供更加有效、及時(shí)的參考，促進(jìn)搶修工作效率以及質(zhì)量得到有效提高。

2 無人機(jī)巡檢在配電網(wǎng)架空線中的應(yīng)用

為了推動(dòng)無人機(jī)在配電網(wǎng)架空線上開展路巡視、故障查找、災(zāi)情監(jiān)控等方面作業(yè)的應(yīng)用，必須做好如下幾個(gè)方面。

2.1 無人機(jī)巡檢關(guān)鍵技術(shù)

將無人機(jī)應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線路巡查須具備如下技術(shù)：第一，飛行控制技術(shù)。無人機(jī)需具備GPS導(dǎo)航控制功能、地理匹配功能、線路以及桿塔跟蹤控制功能，未來無人機(jī)線路巡視的發(fā)展方向是自動(dòng)化和智能化。第二，具備機(jī)體穩(wěn)定技術(shù)。無人機(jī)在開展巡查作業(yè)過程中能夠穩(wěn)定飛行，或能夠在安裝可視紅外攝像系統(tǒng)、攜帶可攝像云臺(tái)情況下能夠保持平穩(wěn)的飛行狀態(tài)，進(jìn)而保證能夠高分辨率拍攝地面桿塔航空影像；第三，具備桿塔跟蹤識(shí)別技術(shù)、快速對(duì)焦成像及測(cè)繪控制攝像曝光技術(shù)。無人機(jī)巡線只有具備這些技術(shù)，才能在作業(yè)過程中快速生成高清線路、桿塔、絕緣子、周圍環(huán)境等可視紅外影像，如具備配備線路故障識(shí)別攝像技術(shù)能夠取得更加理想的巡查效果。

2.2 飛行及中繼模式

應(yīng)用無人機(jī)實(shí)施巡檢作業(yè)時(shí)，應(yīng)選擇于高架線斜上方飛行，減少影響因素。光學(xué)吊艙系統(tǒng)掃描視角良好情況下，無人機(jī)可單項(xiàng)飛行開展巡檢作業(yè)，提高線路巡檢的效率。線路電壓等級(jí)較高時(shí)，須沿高架線兩側(cè)，往返開展線路巡檢作業(yè)，提高巡查質(zhì)量。

為了使無人機(jī)超視距線路巡檢要求得以實(shí)現(xiàn)，須充分利用中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式。該種模式包含地面以及空中中級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)模式等。空中中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為巡檢靈活、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)便捷等。地面中繼轉(zhuǎn)發(fā)模式優(yōu)勢(shì)主要為成本較低，但工作模式具有復(fù)雜性，且運(yùn)行和維護(hù)均存在一定難度。

2.3 巡檢應(yīng)用模式

在使用無人機(jī)開展線路巡查作業(yè)時(shí)，須科學(xué)組合無人機(jī)、設(shè)備、中繼模式。組合工作模式能夠更好地適應(yīng)山區(qū)、平原各種地形高架線巡檢作業(yè)。將無人機(jī)應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線路巡檢時(shí)，涉及的主要應(yīng)用模式主要有如下幾種：①無人機(jī)與地面中繼模式：在無人機(jī)與車載設(shè)備無法直接連接情況下會(huì)應(yīng)用到該種模式。無線鏈路傳輸，無人機(jī)將獲取的遙測(cè)信號(hào)、圖像傳輸至塔架上的中繼設(shè)備，通過中繼設(shè)備將數(shù)據(jù)輸送至地面終端設(shè)備。測(cè)控車載設(shè)備所發(fā)出的指令通過中繼設(shè)備傳輸至無人機(jī)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)進(jìn)行控制。②無人機(jī)加空中中繼模式：無人機(jī)將獲取的遙測(cè)信號(hào)、圖像發(fā)至中繼飛機(jī)，再由中繼飛機(jī)傳輸至地面的終端設(shè)備，載終所發(fā)的指令通過中繼飛機(jī)傳至無人機(jī)終端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)作業(yè)實(shí)施有效控制。③無人機(jī)加固定翼機(jī)中繼模式：選用固定翼飛機(jī)時(shí)往往會(huì)應(yīng)用到該種模式。固定翼飛機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為運(yùn)行成本低、抗風(fēng)能力好、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、飛行及控制簡(jiǎn)單，能夠使中級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)過程靈活性得到大大提高。④無人機(jī)可視遙控模式：線路巡檢任務(wù)機(jī)與遙控設(shè)備之間的距離較近，無阻擋物體情況下應(yīng)用到該種模式。通過無線鏈路，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)與遙控設(shè)備數(shù)據(jù)通信。吊艙、無人機(jī)獲取的遙測(cè)數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)通過無人機(jī)進(jìn)行壓縮和調(diào)制之后，傳送至遙控終端。 遙控終端發(fā)出的指令輸送至無人機(jī)終端，駕駛和控制無人機(jī)巡查作業(yè)的開展。⑤固定翼機(jī)模式：固定翼機(jī)模式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為應(yīng)急巡檢、防災(zāi)減災(zāi)，憑借固定翼機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)范圍較大、距離較遠(yuǎn)快速線路巡視。

3 結(jié)語

配電網(wǎng)架空線路巡檢經(jīng)歷了傳統(tǒng)低效的人工巡視模式后，目前已逐步進(jìn)入無人機(jī)巡檢階段。將無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線巡檢工作中，可促進(jìn)巡檢作業(yè)效果、效果得到大大提升，進(jìn)而推動(dòng)電力行業(yè)生產(chǎn)不斷朝自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

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