高精度無人機在變電站巡檢中的應用

羅澤雄，劉 秀，羅志勇，熊勇良，莫滿河

（廣州優飛信息科技有限公司，廣東 廣州 510000）

隨著國家經濟發展，電力領域發展范圍不斷擴大，電力巡檢工作也增加了許多難度。電力巡檢作為維護電力系統平穩運行的基礎條件，傳統人工巡檢和機器人巡檢都存在死角，而應用高精度無人機能有效改善檢測效果，提升巡視效率，保障全方位的巡檢工作，提升電力系統運行安全性。

1 高精度無人機在變電站巡檢中的應用優勢與缺陷

在電力系統巡檢過程中利用高精度無人機，對變電站設備、架構、避雷針等展開巡檢工作，相比傳統巡檢模式，無人機巡檢更加有效，但同樣存在缺陷。

1.1 應用優勢

（1）可進行近距離觀察。在進行變電站巡檢的過程中，利用高精度無人機可在高空實現近距離觀察拍攝，獲取架構、避雷針等設備圖像數據，還可以進行紅外測溫。在獲取數據的同時，還能自動對比分析數據，及時發現設備運行中的異常情況，為管理人員制訂解決措施提供有效幫助。

（2）可消除人工巡檢死角。采用傳統的人工、機器人巡檢模式會在巡檢過程中出現一些檢查不完全的現象。而高精度無人機的高空巡檢范圍可以全方位覆蓋變電站架構等一些平時巡檢檢查不到的設備。在確定好具體的檢查對象后，高精度無人機可以多角度對檢查對象拍照檢查，獲取到圖像資料，清除死角，消除傳統巡檢方式存在的問題。

（3）可提高巡檢效率。高精度無人機飛行速度快，機身精致，飛行十分便利。可以在變電站巡檢作業中根據巡視路線連續飛行檢查，縮短了巡檢時間，且巡檢效率高。

1.2 應用缺陷

（1）容易失控。變電站中各種設備布局十分復雜，大量的電力設備會存在電磁輻射，無人機在巡視過程中會受電磁干擾，存在安全風險。在飛行過程中，應注意保持安全的飛行距離，避免在巡檢的過程中出現失控的狀況。

（2）光能轉換效率較低。高精度無人機工作需要依靠電池進行供電，由于運行、工作時間不同，安裝的電池也有一定區別。

基于這種問題，有關領域創設出了高精度無人機接觸式自主充電技術，利用無人機機身與充電接口進行定位，用激光定位為兩邊的接頭定位，這樣在接觸時就能實現精準定位。另外，高精度無人機還能用光能的方式進行充電，光能充電技術成本低，技術水平發展更成熟，但是缺點是光能轉換效率較低，需要在充電的階段不斷調整，方便高精度無人機一邊移動一邊完成充電工作。

2 高精度無人機在變電站巡檢中的應用

國內變電站巡檢工作中應用高精度無人機技術年限較晚，應用時間也不長，高精度無人機本身具備的定位、識別等信息化技術和智能化分析能力已經發展得十分穩定，集多種先進技術和設備于一體，形成了一套一體化的智能型系統。對于變電站巡檢工作來說，在巡檢時會更加靈活便利，有著良好的發展前景?；谝陨蟽瀯?，以下主要對高精度無人機在變電站巡檢中的應用進行詳細分析。

2.1 導航和自動巡檢技術在變電站的實際應用

首先，高精度無人機在進行變電站巡檢工作時，有關人員可在實際的位置上利用導航和定位的功能，通過視覺導航獲得變電站的監控數據，針對收集到的圖像進行處理、技術優化，提高無人機在巡檢工作中的實用性。此外，還可以在巡檢的過程中，通過視頻導航技術進行定位，結合實際環境進行拍照、測溫等，以實現導航技術的最佳效用。高精度無人機自動巡檢如圖1所示。

圖1 高精度無人機自動巡檢

其次，高精度無人機在變電站巡檢工作中可以利用激光反射光導航技術，在巡檢時用激光對電力設備周遭的環境進行掃描，并借助系統將掃描的物體加以計算和分析，以此獲得物體與機體之間的實際距離。之后高精度無人機就可以根據得到的位置數據進行導航與定位，提高距離分辨率，更準確地提高無人機的巡檢效率，降低周遭因素對高精度無人機產生的干擾。激光導航技術能使高精度無人機在變電站巡檢過程中精準捕獲距離信息，智能化分析數據，自動進行誤差校正。

最后，高精度無人機機身上配置慣性導航系統，利用陀螺儀等設備可提升無人機的飛行速度，更好地控制運動方向。通過提升速度和控制運動方向，高精度無人機能在巡檢的過程中尋找到需要巡檢的電力設施并收集信息，一旦出現位置偏差問題，可以自行針對問題進行校正，提升變電站巡檢的工作效率。

高精度無人機在進行變電站巡檢工作時，需要依靠綜合的信息技術進行智能導航和定位，提前規劃巡檢的路線，通過傳感器收集信息，在內部自行分析收集到的消息，實時掌握變電站內部電力設施的實際情況[1]。巡檢人員在后臺可以同步接收到無人機巡檢過程中收集到的信息，及時反饋。無人機能夠利用自身的自動導航定位功能，為巡檢工作制訂科學的巡航路線，有效提高變電站的設備巡檢工作效率。另外，基于高精度三維點云為巡檢自動規劃路線，利用三維空間模型進行航線規劃、航線安全校驗，實現高精度無人機自動駕駛功能。

2.2 紅外測溫技術在變電站的實際應用

無人機在巡檢的過程中，利用紅外線測溫的功能可以增強測溫效果。在檢測時能精準地分析并得到更可靠的評估結果，延長電力設備的壽命。無人機在對電力設備測量時，需要借助紅外相機和其他信息化技術完成檢測，在對設備表面反映出的溫度進行詳細分析的基礎上，將分析后的結果反饋給后臺的管理人員，使其了解變電站內電力設施的情況，使變電站設備的運行安全性得到保障。

2.3 影像采集技術在變電站的實際應用

無人機在巡檢的過程通過搭載的相機，對設備進行影像采集，拍攝重要的圖片或者視頻上傳到管理后臺，并在平臺內進行數據實時分析，為巡視消缺提供指導，降低電力設備故障發生的概率，保障電力系統有效運行。通過無人機巡檢，能夠合理規劃電力系統管理路徑，為其構建科學合理的運行模式，提高變電站運行效率和處理效率[2]。

2.4 高精度定位技術在變電站的實際應用

無人機的高精度定位功能能夠為變電站巡檢實現超精確的定位工作提供保證，可以滿足無人機自主巡檢的位置要求。有關領域可以利用GPS、RTK、北斗等組合方式，提高無人機的定位能力。上述技術能夠使定位單位縮小至厘米級別，實現高精度無人機巡檢作業[3]。

高精度定位的無人機在進入強干擾的飛行區域內也會受到干擾，導致羅盤失靈，無法正確判斷飛行方向。基于這種情況，在高精度無人機的定位技術上，應用雙天線測向技術，原有的無人機1根天線不足以抵抗變電站的強力磁場干擾，在原有基礎上再加1根天線，使無人機可以用雙根天線分別進行接收和發送信號數據。流動站根據2根天線的信號進行精確定位，獲得之間的矢量數據，經過處理后的數據就能繼續為無人機提供飛行方向，且天線之間距離越遠，定位的精確度就越高。

2.5 無線通信技術在變電站的實際應用

在電力巡檢中，無線通信有助于確保數據能夠及時反饋給工作人員，保證其能夠及早獲取巡檢結果。高精度無人機在巡檢時要按照變電站的作業模式為后臺提供信息，確保無人機與后臺信息的交互。為了保證在巡檢過程中無人機能正常運行，需要為其搭建一個穩定的信號傳輸通道，方便無人機為后臺傳輸信息。首先，傳輸Wi-Fi技術能大面積覆蓋變電站的各個位置，并且具有極快的傳播速率，在短距離內能提供接近600Mbps的傳輸速率，實現高效傳輸，具體如圖2所示。其次，UWB傳輸技術能保證通信的安全性，但是傳輸數據的范圍較短，其頻帶寬的特性能保障無人機的定位效果。最后，Li-Fi技術要求采用無線電波進行數據傳播，更能突顯無人機工作的環保功效，提高無人機傳輸數據的保密性。

圖2 無人機自動巡檢通信

3 結束語

綜上所述，利用高精度無人機進行變電站巡檢，可以提升工作效率，及時、快速、精準地將巡檢成果傳遞給電力部門，有利于巡檢消缺人員為電力設施制訂維護措施，這對電力維護工作來說十分重要。高精度無人機作為當今電力行業中的一種巡檢新模式，能夠有效降低人工成本，規避巡檢過程中的風險，優化變電站的管理效率，為電力行業電力系統運行提供良好的保障。