多旋翼無人機線路巡視模式

黃世權

電網規模的日益擴大，使得巡線工作量快速增加。無人機應用于輸電線路巡視，可極大地提高巡線的效率。本文集中闡述了無人機巡視線路的作業方法、流程及作業過程中遇到外界干擾的處理方式，如無人機受強電場電磁干擾的處理方式和無人機起、降、飛行過程中出現異常的解決辦法等。堅持“安全高效、簡潔實用”的宗旨，以“方法管理、過程把控”為手段，開展百色局多旋翼無人機線路巡視模式的深層次研究探討，為“機器解放人”的無人機更好地服務于線路維護提出合理化建議。

【關鍵詞】無人機 輸電線路 巡視模式 多旋翼無人機

根據南方電網“十三五”輸電線路“機巡+人巡”協同巡檢推進方案內容要求，到2020年底，基本實現“機巡為主、人巡為輔”的協同巡檢模式。直升機、無人機巡檢作業成為功能定位清晰、標準體系健全、運營模式科學、裝備配置合理、作業效果顯著的線路巡檢常態化業務。

為積極配合中國南方電網有限責任公司提出的“協同巡檢模式”的要求，南方電網超高壓輸電公司百色局大力發展無人機事業并已正式開始第三條管轄線路全線無人機巡視。百色局通過自主培養發展無人機操作手取得一定成效，計劃近期內完成每班配置兩名無人機操作手的目標，目前已有多名新操作手投入線路巡視中。百色局各條線路管轄區段分布多位于高山峻嶺，交通不便地區，復雜氣候微氣象區域較多，造成了諸多問題，為無人機巡視工作帶來了較大的難度，迫切需要一套“安全高效、簡潔實用”的巡視模式操作方法以應對無人機巡視過程中遇到的各類問題。本文主要針對百色局線路實際情況，從現有無人機的種類數量、操作手數量、車次需求等方面展開無人機線路巡視模式、作業方法的探討。

1 百色局機巡業務現狀

1.1 目前現有無人機種類數量及適用場合

如表1所示。

1.1.1 無人機配置概況

現有的各類無人機可實現山火監控、防汛監控、防外力破壞監控、缺陷核實、故障查找、線路巡視等功能，一部分不能滿足實際現場要求的機型用作教學使用。使用率最高的機型為大疆精靈4Pro，搭載可見光相機總體重量較輕，方便攜帶，十分適用于線路巡視。今后也將重點采用大疆精靈4Pro作為線路巡視的主要機型。

1.1.2 無人機功能概況

無人機功能定位發展趨勢應具備：輸電線路紅外缺陷檢測與可見光典型缺陷智能識別和快速檢索能力；對交叉跨越、對地距離以及樹障等外部隱患的精確判斷與預警能力；檢修災情普查應急搶修能力。目前百色局正有計劃地購買相關設備，逐步實現各項功能，順應趨勢發展。

1.2 現有操作手組成結構與車輛需求

1.2.1 操作手配置概況

百色局現有6名持證無人機駕駛員、2名經驗豐富的操作手及7名第一批次自主培養的新操作手，上述人員具有一定技術能力，可投入線路無人機巡視。同時，無人機線路巡視與第二批次自主培養同時開展，將進一步達成每班至少配備兩名無人機操作手的目標。

1.2.2 車輛配置概況

生產用車較為緊張，往往供不應求。目前車輛供應采取“無人機協會+所巡線路管轄班組”的“1+1”模式，由協會和班組分別提供一輛車，暫時能夠滿足巡視要求。

2 百色局無人機巡視作業要求

2.1 注意事項

（1）無人機在執行作業任務過程中，可根據終端地圖對應塔號與現場實際塔號核實對比來保證作業地點的準確。

（2）無人機執行任務過程中，任何部分與帶電導線最小安全距離應滿足：500kV交流5米、±500kV直流6.8米，±800kV直流10.1米的安全距離，盡量避免無人機進入強電場作業。

（3）無人機巡線應沿線路走向在線路外側或正下方，與線路保持相對平行。

（4）無人機圖傳信號、遙控信號、GPS信號很弱時（搜索到的衛星大于七顆方能起飛），不能強行飛行作業，必要時可直接返航。

（5）作業時需兩人一組采取“觀察手+操作手”協同巡視模式，操作手負責操控無人機進行作業，觀察手負責實時監控無人機方位配合作業。兩人輪換角色有效減少作業疲勞，在惡劣環境下互相照應也降低了人身風險。

2.2 作業要求與作業方法

（1）500kV交流巡視作業需要拍攝耐張塔10張（直線塔8張）圖片、±500kV、±800kV直流需要拍8張（直線塔6張）圖片。分別為：桿塔正面、桿塔側面、桿塔左右地線掛點、導線端金具圖片（含完整絕緣子串）各一張（交流三相、直流兩相）。拍攝過程中在保證無人機與塔身、導線滿足安全距離的條件下盡可能保證圖片的質量，能清晰地反映圖片內容，供工作人員進行參考。

（2）拍攝桿塔及通道視頻，要求能清楚反應桿塔所處地形地貌、基礎、及桿塔整體情況，視頻能清晰反映出通道及線路保護區內情況及桿塔周圍外力破壞情況。必須便于后期監盤時直觀而有效地核對缺陷及隱患。到達作業點后無人機應位于桿塔斜45°合適位置，對桿塔本體、基礎、塔頭進行全程錄像（塔頭畫面靜止兩秒、塔身畫面靜止兩秒、基礎畫面靜止兩面），接著沿線路下方飛行，受干擾較強時沿外側飛行（保持無人機在導線下方），發現通道內存在疑似樹障隱患時，現場操作人員須操作無人機變化多個方位對樹木進行觀察（方位一般為垂直順線路方向）以到達下一基桿塔附近，同樣位于桿塔斜45°合適位置，對桿塔本體、基礎、塔頭再次畫面靜止拍攝，然后結束錄制。兩基塔一檔通道的視頻就算錄制完成了，用同樣的方法繼續進行視頻拍攝。

（3）根據年度直升機巡視計劃確定無人機巡視的作業流程。在年度直升機巡視計劃中的線路一律只進行通道視頻的拍攝，未在年度直升機巡視計劃中的線路需進行無人機巡視圖片與通道視頻的拍攝。

3 百色局無人機巡視過程中面臨的難題及解決措施

3.1 地形限制

（1）當前無人機巡視受地形限制較為嚴重，為盡量避免信號中斷失去連接，無人機起降點需保證操作手可視范圍內囊括桿塔整體或部分及完整的通道。endprint

（2）若無法找到合適的起降點應盡量選擇視野較廣、海拔較高的位置進行起降。

3.2 電磁干擾

大負荷運行線路及直流、緊湊型線路電磁干擾嚴重。拍攝圖片與錄制通道視頻的過程中，為保證拍攝效果，往往需進入強電場，承擔電磁干擾的風險。電磁干擾較小時多為圖形傳輸中斷，干擾較大時遙控器容易斷開連接甚至是無人機以不受控姿態模式飛行，這些都加大了無人機不可控的風險。解決措施如下：

（1）無人機拍攝圖片過程中因受電磁干擾出現中斷圖傳、遙控器斷開連接等狀況。觀察手用望遠鏡實時觀察無人機動態，及時匯報無人機方位，操作手應保持冷靜暫停操作，首先調整天線增強信號接收等候圖傳連接恢復。若未能快速恢復，應操作無人機水平后撤并視情況緩慢上升或下降，從而減小無人機撞、碰、刮塔身或樹木的風險，待圖傳連接恢復后再繼續進行操作。

（2）若無人機出現姿態模式失控飛行，已經完全不受控制時，視情況緊急停轉無人機電機令無人機能掉落在觀察手可視范圍且易尋找的位置（如：塔身附近）降低無人機徹底失聯的風險。

3.3 氣候影響

雨雪天氣、風速大于10m/s天氣、大霧天氣等，嚴禁起飛。飛行過程中若遭遇大霧降雨等惡劣氣候變化應立即停止作業，迅速返航待天氣狀況改善再繼續進行作業。

3.4 輔助軟件的局限性

現行DJI GO APP（無人機平板操作系統）仍未能很好地滿足無人機巡視需求，機巡現場圖傳中斷、限距離、限高度或其他需要返廠維修等問題時有發生。工作現場往往網絡較差，若遇到無人機和遙控器提示“需要升級”，必須連接網絡方能進行升級，否則無人機無法起飛，需轉移至其他能夠提供較好網絡環境的地點才能順利升級或提前進行升級防止此類事情的發生。

4 結語

目前而言百色局無人機發展態勢較好，自主探索研究巡視模式為今后無人機巡視常態化提供了堅實的基礎，積累了寶貴的經驗，也印證了自主培養模式具有強大的生命力。做好一件事非朝夕之間，需要投入大量的時間與精力，一步步探索修正巡視模式、方法，走出一條具有百色局特色的無人機事業之路。后續還需從自身條件與客觀因素、外部限制等方面綜合考慮，為推進無人機巡視常態化的發展繼續努力。

參考文獻

[1]《南方電網公司關于全面推進“十三五”改革發展的若干意見》（南方電網辦〔2016〕1號）.

[2]《南方電網“十三五”輸電線路“機巡+人巡”協同巡檢推進方案》.

[3]《南方電網輸電線路“機巡+人巡”協同巡檢工作指導意見》.

[4]《南方電網輸電線路“機巡+人巡”協同巡檢工作方案》.

[5]《百色局輸電線路多旋翼無人機精細巡視作業指導書》.

[6]付昱瑋，李字明，姜洪.無人機巡線的發展和應用研究[J].黑龍江科技信息，2014（03）：25-27.

[7]張捷，嚴維欣.配電線路采用無人機巡線的應用分析[J].電力與能源，2013，34（04）：365-368.

作者單位

中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司百色局 廣西壯族自治區百色市 533000endprint