智能識別技術在無人機電力巡檢中的應用研究

內蒙古電力（集團）有限責任公司航檢分公司 毛鵬飛 謝曉君 楊曉宇 臻迪科技股份有限公司 林 盟

電力線路容易受到環境因素的影響，當線路產生問題會對供電造成阻礙，難以保證生產及生活的質量。當電力長期暴露在外部環境下桿塔及線路自身都會受到破壞，還會導致安全事故。當前電力巡檢工作中引入了無人機設備及現代化技術，借助無人機進行巡檢能夠提升工作的效率，還可保證巡檢效果，其中智能識別技術發揮了重要的作用[1]。

1 無人機巡檢技術概述

無人機巡檢作為一種新的方式，使用可見光紅外熱像儀、遙感設備及數據相機等設備，能對輸電線路進行巡視檢查。該方式在當前的電力線路巡檢中應用逐漸普及，在系統中包括以下部分，分別為能夠容納系統操作員的GCS，操作人員以及天線系統的接口，還有運載有效載荷的多旋翼以及飛機與GCS之間的通訊系統，能夠向飛行器發送控制輸入并將信息有效載荷以及其他的數據返回到GCS。系統設計采用的是能用于電力巡檢的UAS系統架構。無人機系統中的子系統包括了飛行控制系統、有效載荷，可發揮出檢測的作用。其中多旋翼無人機中有飛行控制系統、有效載荷，飛行控制系統能進行任務管理及信號融合，實現穩定的飛行；有效載荷中包括了視頻發射器及攝像機[2]。

1.1 無人機系統

多旋翼直升機。在無人機中的多旋翼直升機部分，通過微處理器、慣性測量單元及GPS系統的構成來實現自動駕駛，其控制器可結合檢查任務執行三種飛行模式，分別為手動飛行、GPS固定位置、GPS導航。其中手動飛行是用戶進行駕駛；GPS固定位置是手動飛行中維持一個姿勢以及GPS位置；GPS導航是無人機結合用戶在GCS中定義的坐標路徑進行自主飛行。多旋翼無人機需要具有高度非線性特點的動力系統，借助推進旋轉組進行使用。在飛行過程中需使用掃射攝像機來獲取圖像，將圖像發送到GCS中，使工作人員對圖像進行處理分析。

地面控制站。飛行中需對無人機進行監控，GCS作為圖形用戶界面，可操縱多個飛行參數，能監控及發送數據到無人機，發揮了管理飛行任務的作用，便于手動控制直升機并顯示直升機。無人機與地面站之間的連接通過無線電調制調解器來實現，同時GCS有一個任務界面可用于設置飛行路線。

1.2 視覺系統

包括了TIR相機及彩色相機，采用視覺算法對圖像進行處理，可定性檢查電力線的關節，依據的原理是，電力線接頭的溫度由于電力線接頭位置電阻率的提升與接頭溫度之間成正比，因此對電力線關節溫度差異進行檢測可判斷其故障問題。為實現該功能，需要在空間上位于圖像中的位置去除熱圖像的背景，電力線的接頭位于前景中，通過溫度比較進行判斷，當三個接頭的溫度相同表明不存在故障問題，當產生了不同溫度時會檢測到故障。應用該方式需考慮到環境帶來的影響。使用該系統能對電力線進行高效的檢查，這種方式具有安全可靠的特點。

另外該系統能在其他領域中發揮作用，能夠擴展或適應更加復雜的任務，例如電線定量紅外檢測、無人機噴火燒電力線飄掛物等。但這種系統在實際應用中易受電磁干擾的影響。為避免此影響，應在不同的導管或單獨電纜盤中運行電源線、儀器信號線，在控制面板中拔出分離。當儀表接線需要穿過電源線、應以90度角度交叉，還應保持一定的間隔。應避免在儀器接線中形成環路，使電線直線運行。可使用雙絞屏蔽電纜運行儀表信號，借助屏蔽環繞儀器來避免電磁干擾，能夠減少電磁干擾造成的影響，使系統穩定運行。

1.3 無人機電力巡檢的優勢

相比傳統的人工電力巡檢方式，應用無人機巡檢模式有較多優勢：無人機能夠垂直起飛及降落，不需要輔助設置，也不需要鋪設專門的跑道及機場，可在野外隨時起飛降落，便于進行電力巡檢工作；無人機的飛行具有較高的精度，能根據工作需求來靈活調整，使巡檢更加全面，還可采用多種飛行模式全方面地檢查線路，當發現問題能及時將采集的數據信息發送到控制中心，使控制中心對問題線路進行分析，還可采取有效的措施避免故障問題的發生。無人機電力巡檢方式還可解決人工巡檢方式在復雜地形中難以實現的問題，因此使用的范圍比較大。

最后，無人機能應用智能控制技術，結合巡檢工作的要求來對無人機的飛行高度、方向等進行調整，有著良好的容錯性，能適應野外負責的飛行任務。同時無人機內部可搭載其他設備，包括紅外熱像儀、高清攝像頭等設備，在紅外線成像儀的支持下能監測輸電線路溫度，當輸電線路的溫度存在異常時可及時進行分析，使問題得到有效解決。而高清攝像頭能夠拍攝巡檢線路電力設備的運行情況，還可將拍攝的圖片等發送到數據中心，由數據中心來對獲取到的圖像、視頻等開展分析，得到電力線路的實際情況。

2 智能識別技術在無人機電力巡檢中的實際應用

智能識別技術在無人機電力巡檢中的應用能為其提供便捷的條件，通過智能識別技術的準確定位、高清攝像頭等功能來加強巡檢工作的效果，巡檢過程中無人機系統能及時向地面控制站傳輸報告并報告相應的情況[3]。在巡檢系統中包含了較多的子系統，在各系統的運行支持下，無人機能順利完成巡檢工作任務并獲取到詳細的巡檢結果，為工作人員提供了相應的參考依據。當前智能識別技術在無人機電力巡檢中的應用包括以下內容。

電網監測管理。建設電網的過程中，高空墜落是一種常見的施工安全事故現象，電網線路監管人員在實際工作中僅在地面開展檢測維護工作，難以了解到高空作業的情況，針對該現象，可采用搭載智能識別技術的無人機來對高空情況進行圖像跟蹤采集，保證高空作業安全的前提下繼續進行作業，使電網線路的維護管理工作能夠順利開展。

電網巡檢。用智能識別技術的無人機能實時對線路環境情況信息進行獲取，并準確找出線路維護施工中存在的隱患因素，便于人員對線路設施進行有效的調整，避免造成事故問題。進行巡檢時，無人機可通過自身的可見光攝像機識別金屬物體，還可借助紫外成像儀來進行檢測，準確識別出其中的設備安全情況，當發現其中存在隱患問題時及時進行處理，使電網建設能夠順利地進行。

電網應急響應。建設電網時，當發生災害時地面道路的暢通性會受到影響，導致交通安全問題，操作員在這個過程中難以對其進行及時的巡查，為保證安全性可采用智能識別技術無人機來進行問題巡查，借助該方式能更加高效地找到問題。當前無人機能靈活地進行巡檢工作，完成相應的任務，當發生災害時可借助無人機技術來對輸電線路進行巡檢，拍攝相應的照片，定位施工線路產生問題的區域，并對輸電線路問題及時排查處理。

雷擊故障點排查。輸電線路巡查工作的開展需對線路、電力設備及輔助設施等所處的環境進行巡查，對線路的運行情況進行了解，并找到線路運行中可能存在的安全隱患，使其能正常工作。在進行安全巡檢工作時采用智能識別技術可發現故障點，使故障的排查效率得到提升，還可保證排查的準確性。例如在雷擊故障追蹤查找中可借助智能識別技術無人機來實現，通常在產生雷擊故障后需采用人工望遠鏡巡檢的方式，但該方式較落后，難以檢測到雷擊及懸式絕緣子串放電后的破壞痕跡，檢測結果與實際情況不相符。采用人工檢驗的方式會產生一些漏洞，導致檢查不到位，不能全面解決故障問題，而借助智能識別技術可發現絕緣子燒損及放電的痕跡，根據檢查結果來采取有效措施解決問題，使檢查工作順利完成。

地線斷股等細微缺陷確認。通常情況下電纜距離地面較遠，難以確定斷股數量。要想實現便捷的操作，應在距離導線50m之外的地面上設置起降點，之后根據操作流程來找到缺陷的位置，使用智能無人機高清自動攝影成像功能來進行拍照，將其傳輸到地面基站。操作人員可結合斷股的位置來跟蹤分析斷股點，及時了解地線缺陷產生原因，為之后的問題解決提供相應的條件，使缺陷能夠盡快得到處理，保證線路的正常運行。

3 無人機電力巡檢智能化平臺建立及未來發展趨勢

當前無人機技術發展水平得到了提升，但設備的精益化管理與業務發展要求之間仍不匹配，由于巡檢無人機的監管中設備僅依靠表單化的信息管理模式，巡檢數據的保存較分散，缺少合理的共享手段，難以形成統一應用及閉環管理，這使巡檢數據得不到多維度的分析及應用，也難以為輸電線路運維部門提供準確的依據。借助人工智能、大數據及物聯網等技術可建立一體化的無人機智能管控平臺，使業務得到規范，能實現管控的智能化目標，加強管理的效果，使無人機巡檢工作的管理需求得到滿足，提升管理的水平，充分發揮出其作用。

管控平臺能夠作為輸電運檢管理的數據中心及生產監控中心，其中包括了電力巡檢、在線監測、資源數據及人員等相關信息，還有設備的運行情況以及氣象等數據，能夠實現海量數據的融合及共享，借助全局化分析手段來分析輸電線路的運行情況，并進行智能分析及準確定位，可完整地使輸電設備的運行情況展示出來，還可呈現巡視情況、周期執行情況，使運檢指揮工作的進行有相應的參考依據。同時該平臺能實現可視化需求，對無人機巡檢進行實時監控，還可進行記錄回放、電網資源及結果的可視化呈現，使巡檢管理效果大大加強，提升管理的效率。

通過對無人機巡檢設備及人員進行智能化管控，可協調機巡及人巡兩方面內容，提升管控的能力，使運檢能夠達到更高的水平，對巡視采集、數據分析及成果管理進行全面改善，并加強各環節的銜接性，可提升運檢工作的質量。通過建立運檢工作內業、外業結合體系使前后端數據實現互聯，能保證運檢工作的效果，使巡檢工作得到規范，提升作業的安全性，還可促進輸電運維工作的發展，使運檢的效果能達到預期要求。通過對輸電運檢模式的創新，充分利用信息化技術，能夠全面發揮出技術的優勢，提升管控的智能化水平。

在智能技術及5G通信技術等發展下，無人機電力巡檢能夠得到進一步的改善，通過對技術進行融合能完善無人機電力巡檢系統，對復雜場景的感知能力有所提升，還可實現目標智能識別及追蹤、智能飛行控制、自主決策等目標，使無人機系統具有更加全面的功能，使其在實際應用中發揮出良好的效果。借助無人機系統在線環境感知及信息處理功能，全面感知巡檢環境，規避故障物，避免無人機在巡檢作業中受到外界環境影響。

無人機電力巡檢還可實時地進行自主航線規劃，根據任務的內容自主決策，并生成優化的巡檢線路，能夠在更加復雜、開放的環境下實現無人機電力巡檢的智能化、多機協同巡檢的體系，為電力巡檢工作的優化帶來了良好的條件，提升了巡檢的智能化水平，也使巡檢質量得到保障，加強了供電的可靠性。通過對無人機巡檢系統的不斷改善，創新應用技術，能滿足更多的功能需求，使其發揮出更好的作用，不僅能為電力巡檢工作的創新提供有效的支持，還可充分發揮出各項技術的優勢，使無人機的應用有更大的發展空間。

綜上，無人機電力巡檢作為一種高效可靠的模式，在電網線路的維護管理中起到了重要的作用，由于無人機可與多種技術相互結合，通過一定的設備來實現多種功能，因此應將其充分應用在電力巡檢工作之中。可借助智能識別技術來實現電網監測管理、電網巡檢、電網應急響應以及雷擊故障點排查等，使巡檢的效果得到改善，為電網管理帶來保障。