輸電線路智能無人機巡檢的研究及應用

陳佳

國網江蘇省電力有限公司檢修分公司常州運維站 江蘇常州 213000

1 技術路線

在輸電線路無人機智能巡檢管理系統建立的時候，工作人員需要對相關的數據模型其內部共享資源，應借助小型化、模塊式、可編輯的軟件，設計多層技術實施方案[1]。而且，還需研發第三方軟件供應商數據接口。使幾種不同專業的軟件可集成在一起，便于無人機電路巡檢業務實現統一、規范的管理，具體該系統的技術結構如圖1所示。

圖1 無人機巡檢管理系統的結構

由圖1可知：（1）前置層內部設置了信息采集、控制、清洗、存儲等功能。（2）表現層包括了巡檢管理系統中的管理工具，可以對C/S結構數據進行利用。（3）應用服務層面向客戶提供了一些服務功能，例如：可瀏覽圖像、分別及識別富媒體、管理作業、電網拓撲與管等。（4）應用邏輯層主要是面向系統研發/管理人員的系統工具，可管理系統客戶的使用權限、識別飛行圖像信息、統計分析空間數據、搭建通用業務的組件等。

2 智能電力巡檢系統實現的過程

2.1 輸電線路走廊三維建模系統

針對輸電線路走廊，根據客戶巡檢需求及電力行業線路走廊巡檢手段，提出了新的研發思路：通過利用無人機傾斜測繪技術，實現對輸電線路走廊建立可視化三維模型；可達到對線路周邊環境變化影響線路運行的巡視及分析：第一，實現線路周邊樹木檢查，能及時巡視發現并測定線路周邊樹木距離導線的距離，便于及時處置；第二，能及時發現線路周邊環境變化，比如線路周邊是否存在外圍施工對線路安全運行構成威脅；第三，線路周邊新修建建筑物是否對線路安全運行構成影響，并測量距線路距離。此項系統的優勢是：利用便攜式單鏡頭測繪無人機實現三維線路走廊數據的獲取，相比傳統的照片判讀，可以更加直觀高效的進行通道狀態判讀，是一種成本較低且效率較高的技術手段；為客戶呈現出更精準的“可視化線路走廊一覽圖”[2]。

2.2 塔架故障自動判讀識別系統

針對線路中塔架部分，區別傳統人工處理方式，定制開發了塔架故障自動判讀識別系統，利用工業旋翼機進行前端塔架數據采集，通過數據識別系統對前端采集數據進行自主刪選、自主判斷，來達到對全線路桿塔缺陷自主識別，獲取缺陷報告（含線路名稱，塔桿號，缺陷名稱，巡檢時間日期等）；真正實現塔架的精細化、自主化巡檢。

2.3 輸電線路智能無人機

根據輸電線路地理環境及巡檢要求，提供了三種無人機機型，主要有：固定翼無人機，復合式無人機，多旋翼無人機。固定翼無人機利用其便捷式的操作方式及長航時性能，并結合高清數碼相機，來完成對輸電線路走廊三維建模前端高清照片數據的采集。復合式無人機，利用其獨有的垂直起降方式及快速、長航時的性能，并結合三軸增穩可見光吊艙，來完成對輸電線路走廊快速巡檢視頻的采集。多旋翼無人機，利用其空中可懸停的優勢，并結合三軸增穩雙光吊艙，來完成對塔架的精細巡檢及缺陷照片數據的獲??；此飛機可配套“頭戴式輔助操作設備”，提升操作人員巡塔的精準性。

引進的無人機產品涵蓋了市場主流的所有機型（復合式、固定翼和多旋翼），可應對多種需求和使用環境；并首次在無人機電力巡檢中引入了“頭戴式飛行輔助設備”，提高了塔架巡檢時操縱人員的準確性。應用固定翼垂起復合式飛機，對長距離輸電線路進行巡檢，單架次巡檢距離20km以上，采集電力線路及周邊環境變化情況，獲得實時視頻數據，通過人工輔助來查詢、判斷異常問題，可快速、有效的防范電力線路，如周邊物體對線路的威脅評估，地質環境變化，植物生長，線路上大尺度物體檢查如風箏、鳥巢等。

3 工業性應用

3.1 輸電線路走廊建模及實現功能

對線路兩側各100米內區域進行3維建模作業。整體測試區域建模分辨率滿足：8cm-15cm，位置精度≤1米?？汕逦^察線路周邊環境狀態（如:樹木狀態，外圍違建狀態，外圍是否存在施工狀態）；可在線測量線路周邊相關尺寸數據（面積，距離，塌方體積，位置坐標等）；可用來輔助建立線路走廊安全飛行航線。

3.2 輸電線路快速巡檢功能

基于三維模型規劃安全線路走廊航線，調整線路飛行高度，具備自主飛行巡檢能力；視頻中對線路兩側各100米內的地理環境及物體進行實時觀測并存儲數據。主要體現對線路清晰觀察，線路異物觀察，塔桿狀態，線路斷股，蓬松等異常情況觀察；視頻數據分辨率達到1920×1080，并始終可以觀測到線路和塔基的走向及分布，對周圍物體的分辨≥0．3m/像原[3]。對于存儲的數據可以進行后期縮放處理，縮放倍率≥4倍。

3.3 線路塔桿精細化巡查功能

對塔桿實施高清晰照片采集，檢查配電裝置及金具的狀態；通過數據識別處理系統，現場實現大量采集數據的篩選及缺陷識別，報告自主生成。

4 結語

通過上述的分析可知，對于無人機輸電線路而言，其相應的工作是非常復雜的。需要及時對生成的數據以及圖像進行搜集與整理，因此，相關的工作人員要樹立起高度的責任意識，高效率的完成相應的工作，從而為輸電線路故障處理提供一定的支持。