無(wú)人機(jī)輸電線路智能巡檢技術(shù)綜述

【摘?要】隨著國(guó)家的發(fā)展，離不開(kāi)電源行業(yè)的支持，和輸電線路直接影響供電的安全與穩(wěn)定，因此它具有重要意義，確保輸電線路的安全性和可靠性的操作過(guò)程。傳統(tǒng)的輸電線路普遍存在以下兩個(gè)缺點(diǎn)：一是檢測(cè)工作的效率相對(duì)較低;二是檢測(cè)工作的成本相對(duì)較高。為了有效解決傳統(tǒng)輸電線路的上述不足，開(kāi)發(fā)了智能輸電線路無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于實(shí)際檢測(cè)工作中。相關(guān)實(shí)踐結(jié)果表明，智能輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)不僅能有效提高巡檢工作效率，還能通過(guò)可視化巡檢方式不斷提高巡檢工作質(zhì)量，具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);輸電線路智能;巡檢技術(shù)

引言

線路巡檢是保證架空線路正常運(yùn)行的重要手段，隨著我國(guó)輸電線路的快速發(fā)展，線路巡檢工作面臨著作業(yè)強(qiáng)度大、周期長(zhǎng)，部分線路環(huán)境惡劣等問(wèn)題，傳統(tǒng)的人工巡視方法面臨巨大挑戰(zhàn)。為此，近年來(lái)電網(wǎng)積極引進(jìn)新技術(shù)，提高線路巡檢工作自動(dòng)化程度，改進(jìn)巡檢工作模式。

1實(shí)現(xiàn)了智能電力檢測(cè)系統(tǒng)的主要過(guò)程分析

智能功率檢測(cè)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)主要包括以下系統(tǒng)：（1）輸電線路走廊的三維建模系統(tǒng);（2）自動(dòng)塔斷層解釋和識(shí)別系統(tǒng)，輸電線路智能無(wú)人機(jī)，等檢查具有重要意義的操作狀態(tài)通過(guò)無(wú)人機(jī)輸電線路檢查，主要包括以下方面：首先，它可以有效地提高檢查的效率通過(guò)無(wú)人機(jī)的檢查工作，它還可以發(fā)揮重要作用的營(yíng)救和救災(zāi)工作;其次，在發(fā)生一些突發(fā)事件時(shí)，可以有效地保證巡邏工人的生命安全通過(guò)線停電檢查。此外，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法往往受到輸電線路所處地形、當(dāng)?shù)亟煌ā夂虻纫蛩氐挠绊懀鵁o(wú)人機(jī)檢測(cè)方法能夠有效克服這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路高效、高質(zhì)量的檢測(cè)。最后，智能無(wú)人機(jī)巡邏系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)向相關(guān)決策者提供事故現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)畫(huà)面，使決策者能夠做出更加科學(xué)合理的應(yīng)急響應(yīng)方案。

1.1輸電線路走廊的三維建模系統(tǒng)

對(duì)于輸電線路的走廊位置，應(yīng)該以客戶的實(shí)際巡檢需要以及電力行業(yè)相關(guān)的走廊巡檢方式作為重要依據(jù)，給出下述新的研究思路。如果在輸電線路走廊建設(shè)工作中使用無(wú)人機(jī)傾斜測(cè)繪技術(shù)，那么就可以實(shí)現(xiàn)走廊可視化三維模型的建立，進(jìn)而能夠?qū)崟r(shí)觀察和分析輸電線路周邊環(huán)境變化對(duì)線路運(yùn)行的影響，主要包括以下三方面：首先是通過(guò)對(duì)輸電線路周圍樹(shù)木的觀察及時(shí)發(fā)現(xiàn)并測(cè)定線路與周邊樹(shù)木的實(shí)際距離，便于作出相應(yīng)的處理;其次，能夠?qū)崟r(shí)的檢查周圍環(huán)境對(duì)于輸電線路的影響，例如輸電線路周圍是否存在會(huì)對(duì)輸電線路運(yùn)行產(chǎn)生不良影響的工程施工等;最后，實(shí)時(shí)觀察輸電線路周圍是否出現(xiàn)一些會(huì)對(duì)線路正常運(yùn)行產(chǎn)生不良影響的新建建筑。在輸電線路中應(yīng)用走廊三維建模系統(tǒng)主要具有下述優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的以照片進(jìn)行判讀的工作方式相比較而言，通過(guò)便攜式單鏡頭測(cè)繪無(wú)人機(jī)的使用獲得三維線路的相關(guān)走廊數(shù)據(jù)能夠更加直觀并且高效的判讀通道的實(shí)際狀態(tài)，不僅需要的成本比較低，而且還能夠有效提高工作的效率，為客戶提供更加直觀且準(zhǔn)確的可視化線路走廊圖。

1.2塔架故障的自動(dòng)判讀以及識(shí)別系統(tǒng)

對(duì)于輸電線路中的塔架部分，則摒棄原有的人工處理方法，通過(guò)塔架故障自動(dòng)判讀以及識(shí)別系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正意義上的塔架精細(xì)化以及自主化的巡檢方式：首先是前端塔架數(shù)據(jù)的采集工作主要通過(guò)工業(yè)旋翼機(jī)實(shí)現(xiàn);其次對(duì)于獲得的前端采集數(shù)據(jù)，主要通過(guò)數(shù)據(jù)識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自主刪選以及判斷，并獲得相關(guān)的缺陷報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容主要涉及線路以及缺陷的名稱以及巡檢的日期等等。該系統(tǒng)的應(yīng)用能夠通過(guò)現(xiàn)代化人工智能技術(shù)的應(yīng)用改變?cè)械娜斯づ凶x照片工作方式，在很大程度上緩解了工作人員的工作強(qiáng)度，提高了工作效率。

1.3輸電線路的智能無(wú)人機(jī)系統(tǒng)

以輸電線路所處的地理情況以及相關(guān)的巡檢工作要求作為主要依據(jù)，智能無(wú)人機(jī)系統(tǒng)主要有以下三種類型的無(wú)人機(jī)機(jī)型：第一種是固定翼無(wú)人機(jī)，該種無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)便攜的操作方式、比較長(zhǎng)久的航時(shí)性能以及高清的數(shù)碼相機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)走廊三維高清圖片的收集工作;第二種是復(fù)合式無(wú)人機(jī)，該種無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)垂直起降的工作方式、飛行快速、長(zhǎng)時(shí)間的航時(shí)以及三軸增穩(wěn)可見(jiàn)光吊艙實(shí)現(xiàn)低走廊快速巡檢視頻的采集工作;第三種則是多旋翼無(wú)人機(jī)，該種無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)空中懸停的方式以及三軸增穩(wěn)雙光吊艙，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔架巡檢和缺陷照片數(shù)據(jù)的獲取工作。通過(guò)對(duì)上述三種無(wú)人機(jī)機(jī)型的引進(jìn)，能夠更好地適用各種不同的需求以及工作環(huán)境，有效提高巡檢工作的工作效率以及準(zhǔn)確度，實(shí)時(shí)采集輸電線路的實(shí)際情況，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取結(jié)合人工的方式查詢和判斷輸電線路中出現(xiàn)異常狀況的主要原因，及時(shí)采取合理有效的處理措施，在最大限度上保障輸電線路運(yùn)行的安全性以及穩(wěn)定性。

2無(wú)人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

（1）桿塔本體精細(xì)化巡視。無(wú)人機(jī)精細(xì)化巡視是通過(guò)多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)桿塔精細(xì)部位進(jìn)行高清拍照，通過(guò)圖片巡檢發(fā)現(xiàn)開(kāi)口銷、金具、絕緣子等部位缺陷，拍攝的內(nèi)容主要包括導(dǎo)地線桿塔側(cè)掛點(diǎn)、導(dǎo)地線側(cè)掛點(diǎn)及絕緣子。實(shí)踐證明，無(wú)人機(jī)可發(fā)現(xiàn)桿塔部位90%以上開(kāi)口銷缺陷，尤其是金具上方的開(kāi)口銷缺陷可達(dá)100%，同時(shí)可精細(xì)發(fā)現(xiàn)復(fù)合絕緣子芯棒和瓷瓶的破損情況。（2）通道巡視。使用多旋翼無(wú)人機(jī)在輸電線路桿塔上方10m外或使用固定翼無(wú)人機(jī)在桿塔上方100m外邊飛行邊錄像，記錄輸電線路全線廊道狀況，一方面留存通道歷史檔案數(shù)據(jù)，供運(yùn)維人員反復(fù)查看廊道情況，同時(shí)為停電檢修前現(xiàn)場(chǎng)勘查提供參考數(shù)據(jù);另一方面供排查違建、交叉跨越、大棚等漂浮物、易燃物、樹(shù)竹隱患用，通過(guò)無(wú)人機(jī)排查隱患具有準(zhǔn)確、快速、無(wú)遺漏的特點(diǎn)。（3）防外力巡視。使用多旋翼無(wú)人機(jī)通過(guò)高空快速飛行排查通道內(nèi)的外力施工情況，可發(fā)現(xiàn)隱藏于廠區(qū)、林區(qū)內(nèi)部和遮擋物后面的隱蔽施工詳情。（4）故障巡視。輸電線路發(fā)生故障跳閘后，旋翼無(wú)人機(jī)可進(jìn)行高空巡檢及全方位、多角度的檢查，能在輸電線路的巡檢過(guò)程中較快發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，減少巡檢人員的高空作業(yè)。（5）三維建模。使用無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)裝置，在輸電線路通道上方飛行，快速建立線路和廊道的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和樹(shù)木、建筑物距離的自動(dòng)測(cè)量及通道隱患的自動(dòng)預(yù)警分析。（6）災(zāi)后巡視。發(fā)生災(zāi)情后，人員可能第一時(shí)間無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，此時(shí)可通過(guò)無(wú)人機(jī)快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)了解災(zāi)情，為巡檢人員提供一個(gè)更全面、直觀的視角，為風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別判斷及事件原因分析提供準(zhǔn)確依據(jù)。（7）設(shè)備測(cè)溫。無(wú)人機(jī)搭載紅外成像儀可近距離對(duì)桿塔金具、絕緣子進(jìn)行溫度檢測(cè)。對(duì)于復(fù)合絕緣子因芯棒受損引起的過(guò)熱缺陷，人工地面檢測(cè)時(shí)因檢測(cè)方向與絕緣子方向平行而難以發(fā)現(xiàn)過(guò)熱缺陷，無(wú)人機(jī)巡檢方向與絕緣子方向垂直因而能檢測(cè)出來(lái)。

結(jié)語(yǔ)

輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)正逐步向智能化方向發(fā)展，目前具有深入研究?jī)r(jià)值的內(nèi)容有：建立智能立體巡檢體系，即綜合直升機(jī)、旋翼機(jī)、固定翼等機(jī)型開(kāi)展輸電線路雷達(dá)掃描、測(cè)溫、夜巡、防外力等多種巡檢作業(yè)，建立線路數(shù)字化通道，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析;建立無(wú)人機(jī)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，通過(guò)提前規(guī)劃航線或使用無(wú)人機(jī)航線記憶功能，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡視，使巡檢更簡(jiǎn)單、安全、高效;開(kāi)展無(wú)人機(jī)巡檢中缺陷自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)云臺(tái)前端缺陷自動(dòng)判別和圖片的自動(dòng)分類命名;無(wú)人機(jī)巡檢視頻影像的后處理技術(shù)，結(jié)合桿塔坐標(biāo)，完成影像中桿塔快速定位，開(kāi)發(fā)影像與二維坐標(biāo)地圖融合技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

韓曙光，出生年月：1983.10.06，性別：男，民族：漢，籍貫：河北省衡水市安平縣，學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：輸電線路方向。

（作者單位：保定吉達(dá)電力建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司線路分公司）