無(wú)人機(jī)電力巡線智能避障方法研究

李黎明 巨欣悅

【摘? 要】我們的生活中較為常見的監(jiān)測(cè)方法之一就是無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)在檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。無(wú)人機(jī)電力巡線既可以監(jiān)測(cè)環(huán)境情況獲取環(huán)境信息，也可以監(jiān)測(cè)電力電線情況，能夠及時(shí)查看電線的問題。但是在巡線的過(guò)程中，可能會(huì)遇到障礙，需要結(jié)合實(shí)際情況并且參考一些關(guān)于無(wú)人機(jī)電力巡線智能避障的方法文獻(xiàn)資料，提出可行的解決建議。

【Abstract】One of the more common monitoring methods in our life is unmanned aerial vehicle（UAV）， which is widely used in the field of detection. UAV power line patrol can not only monitor the environmental conditions to obtain environmental information， but also monitor the situation of power lines， which can timely check the problems of power lines. However， obstacles may be encountered in the course of line patrol. It is necessary to combine the actual situation and refer to some literature on intelligent obstacle avoidance methods of UAV power patrol to put forward feasible solutions.

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī);電力巡線;智能避障;方法;建議

【Keywords】UAV; power line patrol; intelligent obstacle avoidance; method; suggestion

【中圖分類號(hào)】V279;V249? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）07-0192-02

1 引言

夏季來(lái)臨，用電安全十分重要。通過(guò)無(wú)人機(jī)群電力巡線的方法檢查線路的安全隱患，能夠幫助在夏季這樣的用電高峰期保證用電安全。但是在飛行的過(guò)程中，雖然無(wú)人機(jī)大多數(shù)情況是不受地形限制的，可以適用于多種地形地貌。但是也不排除意外情況，還是需要對(duì)無(wú)人機(jī)中飛行可能出現(xiàn)的障礙進(jìn)行方法分析和總結(jié)，保障用電安全排除線路中存在的隱患，并且需要不斷更新在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域方面的技術(shù)，尤其需要展開無(wú)人機(jī)與其他類型新領(lǐng)域與其他領(lǐng)域的新興技術(shù)的融合，促進(jìn)無(wú)人機(jī)電力巡線技術(shù)的進(jìn)步。

2 無(wú)人機(jī)電力巡線基本情況分析

要對(duì)無(wú)人機(jī)電力巡線的基本特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行基本了解，深入了解無(wú)人機(jī)巡線的基本情況，才能夠避開巡線過(guò)程中存在的障礙。

2.1 無(wú)人機(jī)電力巡線的特點(diǎn)分析

無(wú)人機(jī)巡線的特點(diǎn)較為顯著。無(wú)人機(jī)較為便攜，操作較為簡(jiǎn)單，減少了對(duì)電力電線的監(jiān)測(cè)人員的需求。另外，無(wú)人機(jī)電力巡線的精度較高，在巡線過(guò)程中的準(zhǔn)確性較高，能夠提高電力巡線工作的效率。除此之外，無(wú)人機(jī)電力巡線的適用范圍較廣，能夠適用于多種復(fù)雜的地形和惡劣的自然環(huán)境，既能夠監(jiān)測(cè)出自然損害造成的又能夠檢測(cè)出人為干擾造成的電力巡線破壞。不僅如此，無(wú)人機(jī)的電力巡線技術(shù)可以自主飛行，并且起飛降落對(duì)環(huán)境的要求較低，反應(yīng)較為迅速[1]。

2.2 無(wú)人機(jī)電力巡線的優(yōu)勢(shì)分析

無(wú)人機(jī)電力巡線的特點(diǎn)顯著，因此，無(wú)人機(jī)巡線的優(yōu)勢(shì)也較為顯著。在檢查線路的過(guò)程中，能夠較為迅速地監(jiān)測(cè)出電力線路中的問題，減少人力物力的消耗，無(wú)人機(jī)的反應(yīng)速度快，能夠較快發(fā)現(xiàn)電力線路中存在的問題，無(wú)人機(jī)檢測(cè)的過(guò)程中也能夠提高電力維修的速度和效率。不僅如此，無(wú)人機(jī)在常規(guī)巡視的過(guò)程中能夠降低對(duì)電力監(jiān)測(cè)人員的需求，減少電力的巡視成本。除此之外，在年度巡線的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的航線巡線能夠幫助降低無(wú)人機(jī)的巡線成本和巡線難度，提高了電力巡線工作的效率[2]。

3 無(wú)人機(jī)電力巡線的智能避障存在困難

即使無(wú)人機(jī)電力巡線的技術(shù)非常成熟，并且無(wú)人機(jī)電力巡線適用于多種范圍和地形地貌，難免也會(huì)在智能避障的過(guò)程中存在困難。

3.1 利用超聲波技術(shù)有較大的局限性

超聲波的適用有較大的局限性，在適用的過(guò)程中感應(yīng)速度和精度不夠準(zhǔn)確。同時(shí)還需要主動(dòng)發(fā)射超聲波，障礙物較遠(yuǎn)時(shí)，精度也會(huì)隨著聲波的衰弱降低。由于是主動(dòng)發(fā)射超聲波對(duì)反射物體的要求較高，在大風(fēng)條件的情況下或者是海綿吸附條件下，超聲波技術(shù)不能夠較好地適用。不僅如此，在主動(dòng)測(cè)距的過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生機(jī)器間的互相干擾，適用前景不夠開闊，適用范圍也不夠廣泛[3]。

3.2 激光避障技術(shù)不夠成熟

激光技術(shù)的發(fā)展也不夠成熟，激光技術(shù)也是一維的傳感器，只能給出一個(gè)距離值，不能實(shí)現(xiàn)三維世界的測(cè)距方式。并且激光的波束非常窄，技術(shù)發(fā)展也不夠成熟，激光技術(shù)的精度和抗干擾能力仍然不夠強(qiáng)。但是其激光元件的技術(shù)不夠高，在目前的發(fā)展水平還存在較大的局限性，激光元件的價(jià)格十分昂貴，并且體積龐大，不方便在無(wú)人機(jī)上試用也不方便無(wú)人機(jī)攜帶。不僅如此，激光技術(shù)的能耗還非常大，提高了激光技術(shù)的使用成本[4]。

3.3 紅外避障技術(shù)易受干擾

紅外避障技術(shù)對(duì)受反射的物體要求也非常高，并且紅外線容易被吸收，尤其是一些黑色物體或者會(huì)穿透的透明物體，抗干擾能力較弱。這樣一來(lái)，紅外線的避障技術(shù)精度較低。不僅如此，紅外線的技術(shù)也是單點(diǎn)測(cè)距，難以獲得特定方向上的距離數(shù)據(jù)。除此之外，紅外線的避障技術(shù)采取的也是一種主動(dòng)測(cè)距的方式，也會(huì)產(chǎn)生兩臺(tái)機(jī)器互相干擾的問題。

3.4 “大疆無(wú)人機(jī)”避障技術(shù)發(fā)展不夠深入

“大疆無(wú)人機(jī)”中的精靈4Pro上的五向避障技術(shù)目前的發(fā)展水平還不夠深入。難以寫出有效的視覺識(shí)別或者地圖重構(gòu)的算法，難以在無(wú)人機(jī)上提高自身的計(jì)算能力同時(shí)降低功能損耗，無(wú)法在無(wú)人機(jī)上穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)“大疆無(wú)人機(jī)”精靈4Pro上的五向避障技術(shù)大大提高了計(jì)算和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力，但是續(xù)航能力受到了較大的影響。不僅如此，也難以處理好功能的邊界，在視覺受限的情況下，難以保證功能正常運(yùn)行。

4 解決無(wú)人機(jī)電力巡線的智能避障建議

針對(duì)上述無(wú)人機(jī)電力巡線在飛行過(guò)程中遇到的障礙困難，論文參考一些文獻(xiàn)資料，提出以下建議。

4.1 擴(kuò)大超聲波的適用范圍

擴(kuò)大超聲波的適用范圍，在適用的過(guò)程中感應(yīng)速度和精度都需要提高。尤其在超聲波主動(dòng)測(cè)試的過(guò)程中，需要提高超聲波的精度，避免障礙物較遠(yuǎn)超聲波過(guò)弱精度降低。超聲波在主動(dòng)發(fā)射時(shí)盡量降低對(duì)反射物體的要求。盡可能提升超聲波的技術(shù)，使超聲波在大風(fēng)條件或者是海綿吸附的條件下也能夠使用。不僅如此，在主動(dòng)測(cè)試過(guò)程中，盡可能提升超聲波的技術(shù)，避免兩臺(tái)機(jī)器之間的相互干擾，擴(kuò)大超聲波的適用范圍。

4.2 促進(jìn)激光技術(shù)成熟

需要促進(jìn)激光技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，激光技術(shù)雖然只是位移的傳感器，只能給出一個(gè)測(cè)距值，但也需要盡可能提高激光技術(shù)的發(fā)展技術(shù)水平，尤其是激光技術(shù)的波束非常窄，可以通過(guò)多個(gè)多束激光組成雷達(dá)。需要提高激光技術(shù)的精度和抗干擾能力，并且尤其是提高激光元件的技術(shù)。在目前的發(fā)展水平中需要增加與其他國(guó)家的技術(shù)交流，提升激光元件的技術(shù)，避免激光元件價(jià)格貴，降低激光技術(shù)的使用能耗和激光技術(shù)的使用成本。

4.3 減少紅外避障技術(shù)干擾

紅外線的避障技術(shù)也需要降低對(duì)受反射物體的要求，提高紅外線技術(shù)，避免紅外線容易被吸收。尤其需提高對(duì)一些黑色物體或者會(huì)穿透的透明物體之間的抗干擾能力。這樣一來(lái)，才能夠提高紅外線避障技術(shù)的精度。不僅如此，紅外線技術(shù)雖然只是單點(diǎn)測(cè)距獲得特定方向上的距離數(shù)據(jù)，要提高紅外線技術(shù)的測(cè)試水平，除此之外紅外線的避障技術(shù)雖然也采取了主動(dòng)測(cè)距的方式，但是需要盡可能避免兩臺(tái)機(jī)器之間相互產(chǎn)生干擾的問題。

4.4 促進(jìn)“大疆無(wú)人機(jī)”避障技術(shù)發(fā)展深入

促進(jìn)“大疆無(wú)人機(jī)”中的精靈4Pro上的五向避障技術(shù)的發(fā)展水平更加深入。能夠?qū)懗鲇行У囊曈X識(shí)別或者地圖重構(gòu)的算法，也能夠在無(wú)人機(jī)上提高自身計(jì)算能力的同時(shí)降低損耗，保證無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)“大疆無(wú)人機(jī)”精靈4Pro上的五向避障技術(shù)也需要提高計(jì)算和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存能力，同時(shí)提高自身的續(xù)航能力。不僅如此，也需要處理好功能的邊界，在視覺受限的情況下也需要保證功能正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在電力巡線的過(guò)程中可能會(huì)存在一些障礙，需要及時(shí)排除電力巡線中存在的故障，提高無(wú)人機(jī)智能避障的水平。幫助在用電高峰期或者是用電的平緩期相應(yīng)進(jìn)行一些常規(guī)檢查。這樣一來(lái)，也能夠提高無(wú)人機(jī)電力巡線的效率，還能夠促進(jìn)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的提升。在我國(guó)對(duì)電力需求如此高的情況下，對(duì)電力的檢修和維護(hù)工作也會(huì)消耗大量的成本。無(wú)人機(jī)的使用能夠減少電力的維護(hù)成本和電力的檢修成本。這對(duì)于用電安全具有重要意義，也對(duì)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。許多無(wú)人機(jī)的避障方法還需要和無(wú)人機(jī)自身的技術(shù)水平、體積和性能進(jìn)行綜合考慮，這樣才能夠發(fā)揮較好的無(wú)人機(jī)避障效果。

【參考文獻(xiàn)】

【1】楊雪，姜智凱，程燕勝，等.無(wú)人機(jī)電力巡線任務(wù)及航跡智能規(guī)劃技術(shù)研究[J].中國(guó)新通信，2019，21（11）：41-42.

【2】米軍平.無(wú)人機(jī)電力巡線任務(wù)及航跡智能規(guī)劃技術(shù)研究[J].經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展研究，2019（2）：226.

【3】張仕民，雷澤宇，劉意，等.基于AI的無(wú)人機(jī)電網(wǎng)智能巡檢方案研析[J].四川電力技術(shù)，2019，42（03）：90-94.

【4】侴海洋.基于航線規(guī)劃與圖像識(shí)別技術(shù)的無(wú)人機(jī)巡線研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2019.