無人機電力線路安全巡檢的關鍵技術

蔡輝裕

摘要：我國經濟建設最近幾年發展非常迅速，帶動我國電力行業的快速發展。隨著中國經濟社會的高速發展，電力系統的覆蓋面也越來越廣。然而中國部分地區的地勢地貌較為復雜，按照以往的傳統人工的工作模式進行電力工程環境保護工作，工作量非常龐大。近年來隨著無人機技術不斷發展和應用于電力線路安全巡檢工作中，不僅大力減輕了傳統人工監測的工作強度，也提高了環保監控檢測等工作的準確性。

關鍵詞：無人機;電力線路安全巡檢;關鍵技術

引言

科學技術的快速發展使很多先進技術運用到我國各行業中，使其自身發展更為迅速。無人機是利用無線遙控設備和控制程序操作的不載人飛行器。由于無人機具有體積小、操作簡單、成本低等優點，因此在航拍、工程測量、救災、測繪等多個領域廣泛應用。將無人機應用在電力線路安全巡檢工作中，可以提高線路巡視工作效率，降低巡檢人員工作強度和危險性。

1無人機飛行控制技術

無人機電力巡線任務中，飛行控制技術主要包含自動尋線、實時避障和位姿控制等，是巡檢系統中最重要的一環。區別于飛手手動控制無人機進行尋線，自動尋線無人機可以根據預先導入的線路、桿塔和地理環境等數據，自主完成尋線任務，減少了對經驗豐富的飛手的需求，削減了人力成本。而實時避障則允許無人機在執行巡線任務時，利用紅外系統、聲吶系統等結合計算機視覺技術對非預期內的障礙物進行躲避，減少無人機的損耗，保證尋線任務的順利執行。無人機體積小、質量輕，遭遇惡劣的自然災害時，可能會在一定程度上失去平衡，并偏離航線，位姿控制模塊會通過重力感應器、角度感應器等判斷無人機當前位姿，并結合航線數據進行調整，幫助無人機恢復平衡狀態，并回到既定航線之中。同時，精準的位姿控制還能幫助無人機更好地拍攝不同角度的線路、桿塔圖像，提升后期的故障檢測效率和準確度。

2激光雷達探測技術

激光雷達探測技術是向探測對象發射激光信號，激光信號將探測對象的信息反射回來后，與原來的發射信號進行對比分析，經過處理以后可以獲得探測對象的位置、距離、方位、速度及形狀等參數。激光雷達技術使用激光束進行探測，可以獲得很高的分辨率，并同時跟蹤多個目標，速度分辨率可以達到10m/s以內。激光雷達探測技術的隱蔽性好、抗干擾能力強，激光發射系統的口徑比較小，可接受區域比較小，所以其他干擾信號不容易進入接收機。激光雷達探測系統使用的設備體積小、質量輕，適合無人機線路巡視要求。激光雷達探測技術可以獲取高精度、高密度云空間數據信息，并利用高分辨率的數碼相機進行攝影，然后利用計算機軟件提取相機的數據信息，建立三維模型，然后發現電力線路故障位置、距離和方向，提高線路巡檢的工作效率和質量，不需要巡檢人員一一對線路進行巡檢，就可以完成巡檢的工作任務。

3電路系統規劃

中國的地形復雜而又多樣，各種地形交錯分布，山區的面積較為廣泛。如果在地形地貌較為復雜的地區規劃電路系統、架設線路，則是難度較大、較復雜的工程。應用無人機技術來勘探周圍地形地貌環境具有很大優勢。無人機本身在巡查以及檢測的過程中，除了一些不可抗力等因素外，在其余的情況下，是不容易受到外界環境因素干擾的，所以其提供的數據極具參考價值。另外，通過無人機傳輸的照片以及圖像資料，能夠非常清晰看到人工所看不到的地方，因而能提高對電力線路整體的規劃的效率和安全性。目前，采用無人機的技術實行電路系統的規劃和線路的架設，是智能化技術在實際工作中的體現，其不僅減輕了人工作業的負擔和工作強度，還可以保障檢測人員的人身安全，同時也能極大地提高電力工作的準確性和規劃工作的效率。

4巡檢路徑規劃

規劃輸電桿塔無人機自動巡檢路徑的目的是為了提高輸電桿塔無人機自動巡檢的效率，巡檢路徑規劃主要是采用無人機拍攝輸電桿塔的絕緣子和導地線等圖像信息，巡檢路徑規劃的整個過程包括無人機的起飛點、巡檢的任務點和結束點等。輸電桿塔無人機航點的設計需要同時考慮空中環境狀況、機器性能、無人機的飛行效率以及完成巡檢作業的可行性因素。輸電桿塔無人機巡檢工作的任務點必須保證無人機可以完成指定巡檢任務，避免出現無人機漏拍或存在拍攝盲區的現象。輸電桿塔無人機自動巡檢的能量來源是無人機自身的鋰電池，由于鋰電池的儲能量與無人機自身重量是正相關關系，導致輸電桿塔無人機的續航能力有限，因此在規劃輸電桿塔無人機自動巡檢路徑時要考慮無人機續航時間的限制。規劃巡檢路徑的第一步是計算無人機最佳拍攝點的坐標，每一個輸電桿塔都帶有一個GPS坐標，這個坐標是根據輸電桿塔坐標和方位來計算。

5電力系統檢測

電力系統檢測是電力工程中的一個非常重要的環節，只有保障電力作業的質量和安全才能使電能發揮出更加重要的價值。所以電力系統檢測通常要求電力工程人員及時對電力進行檢測，排查危險和不確定性的因素，保障電力系統平穩高效運行。在實際的檢測工作中，往往需要電力工程的工作人員不斷收集線路的位置等信息來確認電力系統運行的狀況，通過人工拍攝圖片以及實地測量的方式取得電路相關信息。事實上這些工作遠遠不能滿足電力系統檢測工作的需要，因為人工在實際檢測時往往會受到諸多因素的干擾，導致數據缺乏時效性和準確性。如果將無人機運用于電力工程檢測之中，則可以切實解決人工檢測存在的問題，極大提高檢測工作精準度的同時，還有助于了解周圍生態環境情況，將電力工程與環境保護結合起來，從電力工程角度出發，為環保事業提供及時準確的信息。

6有關于地面數據的處理系統

針對于數據的后期處理、存儲以及應用，即為地面數據處理系統的工作范圍，主要涉及的工作內容有數據預處理，存在于多傳感器當中，處理系統呈現幾何化，傳感器應用紅外紫外光學以及激光，并能夠借助相關專家的智能性系統以及借助三維畫的線路走廊可視系統等加以完成。在數據處理方法，方面使用遙感以及攝影測量的相關技術，并能夠明確數據應用流程，幾何處理方面更加展現高精度化。由于人工智能以及模式識別等相關技術存在與專家智能系統當中，可對其展開可視化的應用，能夠明確油田輸電線路以及輸電通道中存在的不足之處，控制輸電線路安全事故發生的可能，及時排查，使線路安全狀況獲得顯著提升。

結語

無人機應用在電力線路安全巡檢中，可以達到對電力線路進行測量、監控、分析、處理，減輕了人工在電力線路巡檢的工作量，提高了巡檢工作效率。

參考文獻

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