無人機(jī)電力巡檢技術(shù)

概述

輸電線路分布的特點(diǎn)就是點(diǎn)多面廣，很多的工作點(diǎn)和覆蓋面組成了龐大的供電網(wǎng)絡(luò)。還有一個(gè)很顯著的特點(diǎn)就是所處的環(huán)境多樣，為了保障足夠的電力供應(yīng)，很多的復(fù)雜地形和惡劣的自然環(huán)境下也都分布著供電網(wǎng)絡(luò)。電力輸電線路和電線桿塔在這樣惡劣的環(huán)境下，機(jī)械性能肯定會(huì)逐漸的降低，所以輸電線路的巡檢就變得非常的重要。因?yàn)榧皶r(shí)的巡檢可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)輸電線路存在的問題，這樣就可以避免大的問題發(fā)生。我們可以得出結(jié)論，輸電線路的巡檢是必須的，但是輸電線路的具體巡檢工作卻沒有那么的容易。我們最傳統(tǒng)的巡檢辦法是人工巡檢，這樣的巡檢就是讓工作人員去按照輸電線路的走向去實(shí)際的走一遍，這樣的缺點(diǎn)是工作人員必須面對(duì)惡劣的自然環(huán)境，很多的高山和大河都也都需要去實(shí)際的跨越，這樣就大大增加了工作人員工作的難度，所花的成本也就大大的增加了。

以中國(guó)各地供電局送電工區(qū)目前人員構(gòu)成及所轄電線路情況進(jìn)行分析。每個(gè)地級(jí)送電工區(qū)運(yùn)行人員100多人，一般會(huì)負(fù)責(zé)該地區(qū)運(yùn)行線路100多條幾千公里，其中平原區(qū)線路、丘陵區(qū)線路和山區(qū)線路基本各占三分之一，人工巡線人員少，任務(wù)重，目前的情況是人員嚴(yán)重不足，加之所轄山區(qū)等走徑差的線路較多，日常檢修、消缺、防外破等其他工作影響，線路巡視完成率始終無法得到保證。

電力無人機(jī)是一種新型的電力巡檢設(shè)備，電力無人機(jī)是一個(gè)經(jīng)過開發(fā)的系統(tǒng)，自身具備無線遙控和固定程度導(dǎo)航等多個(gè)功能。電力無人機(jī)作為一種新興的技術(shù)，具有很多的優(yōu)勢(shì)。他的遠(yuǎn)距離操作功能可以讓工作人員的工作環(huán)境大大的改善，工作人員可以不必去一些環(huán)境惡劣的地方巡檢，而且更重要的一個(gè)方面是，電力無人機(jī)的巡檢更加的仔細(xì)，很多的微小環(huán)節(jié)，可以操作電力無人機(jī)去近距離的觀察，這樣就可以避免人為光學(xué)觀察的時(shí)候差生的視覺誤差或者光學(xué)設(shè)備的影響造成的巡檢失誤等弊端。

全譜段的實(shí)時(shí)遙測(cè)遙感系統(tǒng)

可見光成像原理設(shè)備

可見光攝像機(jī)的主要工作是在白天工作的，把模式設(shè)置為搜索狀態(tài)，把攝像機(jī)的工作狀態(tài)調(diào)節(jié)為短焦距狀態(tài)，這是光學(xué)攝像機(jī)的一個(gè)基本的工作狀態(tài)，再這樣的工作狀態(tài)下，可見光攝像機(jī)會(huì)具有很大的大的觀測(cè)視場(chǎng)，這樣的工作狀態(tài)下視角會(huì)非常的寬闊。但是損失就是視頻畫面的分辨率是非常低的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況的時(shí)候，需要詳細(xì)分析可疑目標(biāo)時(shí)，馬上對(duì)電力無人機(jī)上的攝像機(jī)進(jìn)行工作狀態(tài)的變換，視角會(huì)大大的縮小，局部的畫面會(huì)變得非常的清晰，這樣就可以對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況有一個(gè)準(zhǔn)確的觀察和判斷了。其主要性能指標(biāo)如下所示：

有效像素：1628（H）×1236（V）

幀率：30fps；

視場(chǎng)：小視場(chǎng)：0.8°×0.6°；大視場(chǎng)：2.86°×2.15°；

靶面尺寸：7.16mm×5.44mm

像素尺寸：4.40μm×4.40μm

接口：Camera Link 規(guī)格（PlCL）

紅外熱成像儀

紅外巡檢的方法和步驟：首先把輸電線路全程的溫度數(shù)據(jù)采集出來，并用表格的形式表現(xiàn)出來。這樣做以后很容易就發(fā)現(xiàn)局部發(fā)熱的問題了，一般發(fā)熱的地方都是出現(xiàn)問題的地方。實(shí)施其他判斷方法，對(duì)異常作最終確認(rèn)肯定，對(duì)異常部位進(jìn)行分解檢測(cè)。其性能參數(shù)如表1所示。

表1　紅外熱成像儀性能參數(shù)

高分辨率航空數(shù)碼相機(jī)

高分辨率航空數(shù)碼相機(jī)是獲得高清晰輸電網(wǎng)線影像的主要遙感設(shè)備，按不同的需求，可以獲得彩色/全色、立體（三維）/二維的地面影像。

紫外成像儀器

電網(wǎng)有的時(shí)候是存在放電的現(xiàn)象的，但是不同的地方因?yàn)榄h(huán)境的不同，放電的強(qiáng)度也存在很大的差別，根據(jù)放電強(qiáng)度的不同，我們分為電暈，電弧和閃絡(luò)這幾種情況。我們應(yīng)該有這樣的一個(gè)物理常識(shí)，在放電的過程中會(huì)有紫外線產(chǎn)生，紫外線成像技術(shù)也就是根據(jù)這個(gè)原理才探測(cè)故障的，以為正常的線路室不會(huì)產(chǎn)生紫外線的，一旦無人機(jī)捕捉到了紫外線，我們就可以很快地找到放電的具體位置，這樣也就大大的降低了電力巡檢的難度。

紫外線成像儀可以不受白天太陽(yáng)光的干擾，這點(diǎn)也具有非常重要的作用的，有了紫外線成像設(shè)備以后，我們就有了更加便捷和快速發(fā)現(xiàn)故障的設(shè)備了。

紫外成像儀的特點(diǎn)：

不受白天太陽(yáng)光的干擾，可以在比較亮的環(huán)境下操作無人機(jī)進(jìn)行電力巡檢，這樣可以降低無人機(jī)操作的難度。

重量很小，這樣的好處是可以有很好的續(xù)航能力，野外作業(yè)的時(shí)候攜帶也是非常的方便。

外形設(shè)計(jì)足夠的小巧，單手操作更加的方便。

有兩種途徑進(jìn)行視頻的輸出，一個(gè)是PC卡儲(chǔ)存圖像，另一個(gè)是備有視頻輸出接口 ，這樣的好處是既可以實(shí)時(shí)傳輸，也可以就地保存，方便以后的觀看和學(xué)習(xí)研究。

陀螺穩(wěn)定吊倉(cāng)

陀螺穩(wěn)定吊艙是電力無人機(jī)必不可少的一個(gè)組成部分，它可實(shí)現(xiàn)的功能如下：

通過穩(wěn)瞄轉(zhuǎn)塔實(shí)現(xiàn)慣性穩(wěn)定，保持無人機(jī)在機(jī)動(dòng)飛行、機(jī)體振動(dòng)和其它干擾情況下穩(wěn)定巡查、跟蹤等功能；

光電吊艙光機(jī)系統(tǒng)為方位、俯仰兩軸結(jié)構(gòu)，紅外熱像儀和可見光相機(jī)采用模塊化，針對(duì)不同應(yīng)用時(shí)，可自由更換；

光電吊艙機(jī)載操控系統(tǒng)接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的操作指令后，可以執(zhí)行包括手動(dòng)搜索、自動(dòng)跟蹤，紅外熱像儀與可見光CCD攝像機(jī)的操作控制指令，伺服系統(tǒng)的關(guān)停，以及無線傳輸?shù)仍趦?nèi)的控制指令；

伺服控制系統(tǒng)接收地面站無線傳輸?shù)拈_機(jī)命令后，自動(dòng)完成系統(tǒng)的加油、自檢和開機(jī)（或關(guān)機(jī)），根據(jù)控制命令實(shí)時(shí)地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行手動(dòng)搜索和自動(dòng)跟蹤，把目標(biāo)圖像信息實(shí)時(shí)地傳送給地面站監(jiān)視器；

具有運(yùn)行安全保障系統(tǒng)和報(bào)警裝置，包括斷油位置鎖定和故障診斷。

陀螺穩(wěn)定吊艙的主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1.回轉(zhuǎn)精度 ± 0.05 °；

2.穩(wěn)定性能：50 μrad；

3.重量：≤20Kg；

4.尺寸：300×500mm；

5.轉(zhuǎn)動(dòng)角度：n×360°；

6.最大轉(zhuǎn)動(dòng)速度：60°/sec；

7.最大轉(zhuǎn)動(dòng)加速度： 60°/sec2；

8.工作溫度：-15 ℃ ～ +55 ℃ ；

9.濕度：0 ～ 95%；

10.功率：60W

11.輸入油壓：18 ～ 36V DC

12.方位精度：≤ 0.1mrad；

13.俯仰精度：≤ 0.1mrad。

總結(jié)

本文首先進(jìn)行了電力巡檢工作的概述，電力巡線工作確實(shí)存在很大的難度，需要作出相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)。然后，我們又詳細(xì)的介紹了無人機(jī)系統(tǒng)中全譜段的實(shí)時(shí)遙測(cè)遙感系統(tǒng)。無人機(jī)巡線系統(tǒng)依靠其強(qiáng)大的功能，必將發(fā)揮越來越重要的作用。希望筆者的一些數(shù)據(jù)可以為讀者提供幫助。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.005