高壓輸電線路無人機全程自主巡檢系統

周秋延

摘要：科學技術的發展帶動了電力行業建設的發展。架空輸電線路是現代電力系統中的主要設施，隨著社會人群對電能的需求越來越大，該線路數量大幅增長，整體架構也變得更加復雜，這時線路運維、檢修工作的難度大幅增長，以往普遍使用的人工巡檢模式已經無法滿足工作要求。為此，架空輸電線路管理部門引進了無人機巡檢技術，該項技術成功彌補了人工巡檢模式的不足，能夠幫助人工了解架空輸電線路情況，做好運維、檢修工作。

關鍵詞：高壓輸電線路;無人機全程;自主巡檢系統

引言

近年來，隨著我國電網建設的快速發展，傳統的人工巡檢受地形、交通等因素的影響，存在安全性差、效率低、漏檢率高等局限，已無法滿足輸電線路大規模定期巡檢的應用需求。無人機機動靈活、機身輕巧可靠、結構緊湊、性能卓越，特別適合在復雜環境執行任務，可定期對輸電線路通道內樹木、違章建筑等進行重點排查、清理，確保輸電線路零缺陷投運。

1無人機的控制巡檢技術

無人機的飛控系統是相當精密的，它所建立的無人機平臺擁有分系統，其中包含了大量的飛控計算機核心組件，其性能優劣與整個飛控系統的性能關存在直接關聯關系。一般來說，無人機的飛控計算機性能表現都十分強勁，如此才能保障無人機安全穩定飛行。在這里，飛控系統就承擔了兩大重要責任：信息采集以及無人機飛行參數傳輸，它們合理有序控制了無人機的飛行速率，可實現對飛行路線的有針對性解算與控制，基于路線相關模塊發送指令，完成飛行任務管理與調度工作內容。在無人機進行架空輸電線路巡檢過程中，它主要運用到了多余度飛控系統，該系統可滿足無人機飛行需求，建立多部件與系統協調體系，確保在統一協調機制背景下完成同一任務內容。在建立余度結構過程中，還需要對架空輸電線路中的二余度、三余度內容進行分析，保證順利完成巡檢任務。而在架空輸電線路巡檢過程中，無人機主要利用飛控計算機建立雙余度結構，如此可保證簡化結構復雜性，實施針對監控輸電線路巡檢過程中的主從機控制，降低系統故障覆蓋率。

2無人機在電力行業的應用特點

無人機巡檢在基建線路選址、輸電線路通道檢測、災后應急評估、桿塔故障及缺陷檢測等方面有著廣泛的應用，具備以下特點。（1）使用成本低。無人機體積小、重量輕、成本低，經過專業培訓即可上崗操作，大大縮減了對人工的依賴。（2）作業效率高?？赏黄频匦?、地勢限制，到達人員、車輛無法到達的地方進行數據采集，效率是人工走線檢測的數十倍。（3）安全性高。可以避免人工登塔作業、帶電作業等可能造成的傷亡。（4）遠距離、無接觸。可高效準確地采集相關數據，避免與當地居民、利益相關人發生接觸，為后續選址、規劃、拆遷、施工等提供基礎數據。（5）地勤保障要求低，機動性強。無人機起降條件和維修保障要求低，且更加靈活。（6）滿足定制化需求?？筛鶕娏π袠I的需求進行定制化開發，快速提供滿足要求的解決方案。

3架空輸電線路無人機巡檢關鍵技術研究進展

3.1自主巡檢技術

自主巡檢技術是架空輸電線路無人機巡檢技術研究中的重點課題，該項技術在理論上能夠讓無人機自主飛行、運作，基本可以擺脫人工。根據現有研究成果可知，可以使用激光雷達、實時動態高精度定位技術來實現無人機自主巡檢，其中激光雷達技術能夠自動獲取飛行線路的高精度三維點云數據，由此能對飛行線路進行規劃，而實時動態高精度定位技術能夠對無人機實際飛行路線進行控制，確保無人機飛行路線與規劃路線吻合?，F實情況中自主巡檢技術尚處于研究階段，因為該項技術的實施涉及到無人機飛行時的航高、坐標、慣性等多種不確定的因素，所以該項技術在目前研究中的成本會比較高。同時，無人機在對架空輸電線路進行巡檢時要考慮到桿塔巡檢的精細程度，而激光雷達技術在這方面還不夠成熟，無法投入實際運用，這是該項技術未來的研究方向。

3.2作業安全管控

無人機巡檢技術在任何應用領域中都需要得到安全管控，這一點在架空輸電線路巡檢中更加重要，稍有不慎是可能損害電路的，甚至會引起一些災害。針對安全管控問題，現代無人機巡檢技術都是嚴格依照國家提出的安全作業標準來實施的，此舉確實大幅提升了技術實施的安全性，但也導致無人機巡檢技術的功效未能充分發揮。這一條件下，為了同時兼顧作業安全管控與無人機應用價值的充分發揮，國內相關組織通過研發得出了無人機可視化綜合管理系統，該系統具備無人機視頻實時回傳、無人機實時管理、遠程操控等功能，能讓無人機在巡檢中保持良好的安全性。但該系統提出的時間比較短，只適用于型號特定的無人機上，且此類無人機一般不滿足架空輸電線路巡檢要求。

3.3問題識別技術

在相對較早的無人機巡檢技術應用中可知，架空輸電線路巡檢人員一般是操作無人機，利用無人機搭載的攝像設備對線路局部進行拍攝，隨后人工對拍攝圖像進行分析，最終得出判斷結果，確認問題位置、類型、規模等。這種方式確實行之有效，但依舊依賴人工，在人工不穩定性的影響下有可能作出錯誤判斷，同時無人機拍攝圖像存在清晰度等方面的缺陷，人工不一定能作出判斷。因此，在現代無人機巡檢技術研發中提出了問題識別技術概念，該項技術主要就是讓無人機系統具備自主判斷問題的能力，根據當前研究成果可知，該項技術已初具雛形，即近些年國家電網公司在物聯網技術支撐下，結合深度神經網絡算法、大數據和圖像識別技術等實現了問題識別技術，使得無人機系統能夠自動分析架空輸電線路上的問題，并生成巡檢報告，免去了人工分析的環節。該項技術的研發時間很短，目前還存在很多缺陷：問題識別中，有相當一部分問題還無法被量化判定，現在使用的深度神經網絡算法在識別問題時容易受問題類型相似性干擾，最終出現誤判，如絕緣子問題識別中，假設絕緣子上有明顯污跡，算法就會根據污跡是否存在、污跡存在位置特征來進行判斷，這時絕緣子附近的污跡也可能被列入算法范圍，受非絕緣子上的污跡影響，算法可能會認為絕緣子上存在污跡，需要進行清理，此類現象還有很多，說明該項技術有待完善;問題分類。

4結語

針對架空輸電線路的巡檢工作需要采用到無人機巡檢安全技術，該技術所建立的系統規模龐大，技術內容豐富，可實現高精度的數據采集與檢測過程，提高架空輸電線路整體巡檢工作效率。

參考文獻

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