5G無人機自動巡線技術在電力輸電線路巡檢的實現策略

蔣 暢,陳鳳翔,謝皓凌,石 蕾,顧 澤,李文濤

(貴州電網有限責任公司輸電運行檢修分公司,貴州 貴陽 550002)

0 引言

伴隨我國經濟發展水平的提升,人們對電力能源的應用需求也在逐年增加。輸電線路作為電力能源傳輸的重要路徑,電網公司對于輸電線路的建設工作呈現逐年增加的發展趨勢,當前我國輸電線路運維狀況并不佳。我國輸電線路運維人員數量缺口極大,多數輸電線路建設位于遠離城鎮、遠離交通干線的區域,人工巡檢模式存在巡檢強度高、巡檢工作效率低及巡檢效果差的情況,加之特巡特維任務的不斷增加,電力輸電線路巡檢工作所面臨的發展問題愈發凸顯。5G技術能夠實現與網絡的有效連接,妥善解決數據傳輸卡頓的問題。輸電線路中無人機巡檢活動的開展具備靈活性強、操作難度低以及巡檢效率高的應用優勢。5G技術與無人機的有效結合,可充分結合二者的應用技術優勢,有效彌補無人機巡檢工作開展的應用短板問題,確保電力系統運行的安全平穩性,為我國人民群眾提供更加優質的電力資源。

1 無人機輸電線路巡檢

無人機電力輸電線路日常巡檢方法主要是由紅外巡視、可見光巡視以及激光雷達巡視等多種巡視方法構成[1]。可見光巡視方式是無人機常用的巡視方法,借助可見光攝像頭進行錄像以及照片的拍攝,將輸電線路的運行狀態快速及時地傳遞給工作人員。無人機巡視的拍照順序為“先整體后局部、從上到下、從左到右”,以此為基礎獲得輸電線路的詳細信息[2]。

電力輸電線路巡視過程中,無人機線路觀察的核心內容為線路本體以及附屬設施,工作人員可按照相關實際需求對線路銅套以及線路外部環境進行有效觀察,充分滿足不同條件下的輸電線路巡視需求[3]。

2 5G無人機自動巡線技術在電力輸電線路巡檢的具體應用

2.1 5G無人機自動巡線平臺系統

第一,感知層。使用無人機及搭載設備對圖像信息及傳感信息進行采集、匯總,其所具備的邊緣計算能力能會對采集信息就地預處理。

第二,網絡層。5G網絡節點所組成的全覆蓋5G應用網絡,能夠為無人機以及搭載設備提供安全、可靠的數據傳輸通道。

第三,平臺層。將設備管理中的專業業務、數據以及物聯等共性需求沉淀封裝成為共享服務,支撐前端應用創新。

第四,應用層。在業務中臺以及數據中臺統一服務前提下,借助統一數據模型、技術標準以及框架開展輸電專業各類微應用的建設工作。

2.2 5G無人機全自動巡檢活動

5G無人機自動巡線技術應用過程中,所應用的無人機巡檢裝置為5G無人機、全自動機場、高倍攝像頭、激光、紅外線熱成像吊艙等設備,在與輸電線路無人巡檢平臺充分結合的前提下,繼而實現無人機全自動巡檢需求[4]。5G無人機自動巡檢期間可在線路中間的臨時停車場完成電池自動更換需求,繼而有效滿足長時間、長距離的輸電線路自動巡檢需求。

5G無人機所搭載的高倍攝像頭對輸電線路以及周邊環境內關注的細節開展拍攝工作,借助5G網絡將高清照片以及視頻傳輸至邊緣物聯代理平臺,由邊緣物聯代理對圖像數據信息進行智能化識別,將分析結果上傳至巡檢平臺,在完成自動生成巡檢保后完成全自動巡檢任務。無人機在進行激光設計搭載期間,需要以月、季度作為周期,利用激光點云技術完成輸電線路以及周邊環境進行掃描,利用5G網絡將相關數據將上傳至巡檢平臺,同時對上傳數據進行分析處理。

3 5G無人機自動巡線技術有效應用至電力輸電線路巡檢的策略

3.1 提升5G無人機自動飛行技術

5G無人機在開展電力自動巡檢活動中,巡檢地形一旦出現復雜多變情況時,為了保障5G無人機在各種地形條件下進行超低空、超視距安全飛行,需要借助高精度導航定位技術,利用差分定位系統實時改正觀測誤差。5G無人機能提供高精度的差分定位結果,將定位精度提高至厘米級,繼而為5G無人機的自動安全飛行提供相應保障。

第一,確保無人機飛行期間通信的正常性,5G無人機在開展自動巡檢活動期間,巡檢工作環境具備一定的特殊性。雖然5G網絡的信號傳輸速度相較于4G網絡有了極大的改善,但也會受到地形阻擋、多徑效應、頻率選擇性衰落的影響,繼而出現通信中斷、回傳信息清晰度不夠的情況。5G無人機需要通過數據鏈路中繼系統為5G無人機電力巡檢長距離、超視距飛行實時開展視頻回傳活動,確保5G無人機在巡檢過程中通信系統的正常性。

第二,優化5G無人機的避障系統。5G無人機在開展電力巡檢活動期間,需要借助超低空飛行開展實時信息的獲取、回傳活動,但5G無人機在飛行過程中極易受到電力線路導線、鐵塔以及樹木等物體的影響。因此,需要對5G無人機的避障系統進行優化,借助自主雷達避障系統對于無人機200 m以內的飛行障礙進行自動化識別以及自主避障,確保5G無人機超低空的飛行安全。

第三,制定科學合理的無人機航跡規劃。工作人員需要對電力輸電線路巡檢地區的電力模型以及地形數據開展全面性的了解,以此為基礎制定科學合理的無人機飛行計劃,確保5G無人機飛行的安全性,提升電力輸電線路自動巡檢效率。

3.2 提升5G無人機多傳感自動任務檢測技術水平

為了提高5G無人機在電力巡檢過程中的數據獲取能力,需要借助時間同步技術以及位置姿態系統,對準多傳感數據時間坐標以及空間坐標[5]。

第一,開展高精度位置測量活動。為了提升5G無人機的多傳感信息獲取能力,利用高精度POS系統為無人機吊艙提供高精度的位置基準,為5G無人機的慣性穩定平臺系統精確性的指向。

第二,不斷完善光電吊艙的自動跟蹤。5G無人機在對巡檢目標進行準確性拍照與成像期間,均發生在吊艙載荷系統運動狀態下,也因此相機、視頻攝像機無法精準地進行巡檢目標制定,借助雙閉環控制策略實現吊艙的自動跟蹤,實現對巡檢信息的有效收集與回傳。

第三,開展精準化的任務規劃與任務控制活動。需要將設計的任務計劃導入5G無人機任務控制系統,實現對設備檢測任務的自動執行活動。同時,通過任務規劃以及任務控制軟件,讓無人機在飛行過程中利用傳感器檢測動作的自動化執行,幫助5G無人機有效實現自動巡檢工作任務。

4 結語

伴隨5G通信網絡技術在各個行業領域的全面性覆蓋,將5G無人機應用至輸電線路巡檢活動中,可讓輸電線路巡檢活動有效擺脫環境、地域、人員對線路巡檢所帶來的制約,最大限度地提升輸電線路巡檢的工作效率。為此需有效應用5G無人機自動巡線技術,進一步提升無人機的輸電線路巡視能力,發揮5G技術以及無人機技術的發展優勢,滿足輸電線路的未來線路巡檢要求,加快輸電線路巡檢活動的數字化轉型進程。