蘇泉興

摘 要： 輸電線路在分布范圍上較大且分布距離較長，其中大部分線路正處于山區(qū)地帶與復(fù)雜走廊地帶，無可避免的雷電閃絡(luò)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為此，我局在輸電線路輸配電方面應(yīng)用到了微型無人機(jī)技術(shù)，它能夠有效降低輸電線路運(yùn)維人員工作量和工作強(qiáng)度，同時(shí)避免過多工作中安全事故的發(fā)生。本文簡要探析了肇慶局所管轄的35kV及以上輸電線路多旋翼無人機(jī)相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并對(duì)它的多項(xiàng)技術(shù)功能進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞： 微型多旋翼無人機(jī)；輸電線路；無人機(jī)精巡；技術(shù)應(yīng)用

微型無人機(jī)目前被許多專業(yè)化領(lǐng)域所應(yīng)用，整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)中就涵蓋了計(jì)算機(jī)總系統(tǒng)、通信、傳感、地理信息以及定位導(dǎo)航等等高科技技術(shù)分支系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)高空、遠(yuǎn)距離且快速的勘察作業(yè)，目前在供電企業(yè)輸電線路輸配電日常任務(wù)中應(yīng)用最為廣泛。整體來看，它具有操作過程簡單穩(wěn)定、智能電力巡線模式健全、運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性能高、速度快和續(xù)航能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它已經(jīng)在當(dāng)前電力線路安全巡視作應(yīng)用過程中發(fā)揮了越來越大的作用。

一、肇慶局供電企業(yè)及無人機(jī)基本情況闡述

（一）肇慶局供電企業(yè)基本情況及問題的提出

廣東省肇慶市肇慶局供電企業(yè)主要管轄35kV及以上輸電線路，總長度達(dá)到3335.5km，擁有基礎(chǔ)塔8389座，所涉及地域面積達(dá)到1.5萬km2，這其中80%以上為處于山地與高山峻嶺上的高地桿塔。近年來，隨著全國輸電線路長度的大幅度增加（2014年增長超過13.28%）?？紤]到肇慶地理環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，且與輸電線路相關(guān)的野外作業(yè)在難度與工作量方面都相對(duì)偏大。而在當(dāng)前肇慶局的現(xiàn)有人力資源配置狀況下，也是其作業(yè)效率難以提高的主要原因。所以希望為供電局輸電線路應(yīng)用引入無人機(jī)設(shè)備與相關(guān)技術(shù)，解決傳統(tǒng)中所存在的諸多工作技術(shù)問題。

（二）肇慶局無人機(jī)基本情況

目前肇慶局引入微型無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行輸電線路相關(guān)工作作業(yè)，目前局內(nèi)擁有作業(yè)無人機(jī)262架，其中主網(wǎng)138架，同時(shí)擁有一支擁有124人的培訓(xùn)主、配網(wǎng)熟練飛手隊(duì)伍，主網(wǎng)飛手64名，基本達(dá)到平均每個(gè)班組擁有3名飛手和3架作業(yè)機(jī)。從肇慶局當(dāng)前的無人機(jī)實(shí)用化工作內(nèi)容來看，它基本覆蓋了輸電各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)，這其中就涵蓋了輸電線路日常巡視、故障巡視與精細(xì)化巡視，另外還包括了主網(wǎng)線路工程驗(yàn)收與水、火災(zāi)災(zāi)情監(jiān)控、搶修現(xiàn)場(chǎng)勘察、搶險(xiǎn)救災(zāi)支援等等。

（三）微型無人機(jī)精巡技術(shù)及應(yīng)用狀況

當(dāng)前肇慶局所采用的是微型無人機(jī)精巡技術(shù)，它是指通過無人技能來拍攝桿塔上設(shè)備相關(guān)細(xì)節(jié)，并檢查到各個(gè)部件的完好狀況。為此，局內(nèi)也針對(duì)線路運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了相關(guān)各項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容檢查，希望通過無人機(jī)對(duì)局內(nèi)所屬線路進(jìn)行全面排查巡檢，在16個(gè)班組中至少每組配備兩名飛手來進(jìn)行精細(xì)化巡視。例如局內(nèi)從2016年4月～11月就完成了對(duì)6820基桿塔的巡視任務(wù)，無人機(jī)飛行架次達(dá)到6623次，飛行總時(shí)長達(dá)到97266分鐘，飛行里程8187.57公里，同時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷5077個(gè)。隨后還為所巡視所有桿塔及線路總結(jié)了相關(guān)巡視報(bào)告。另外在無人機(jī)通道巡視方面，肇慶局也針對(duì)輸電線路樹障與外力破壞重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行了有效監(jiān)控與巡查，大幅度提高了“特殊區(qū)段”的風(fēng)險(xiǎn)管控能力[1]。

二、肇慶局微型無人機(jī)在輸電線路上的應(yīng)用問題解決

肇慶局微型無人機(jī)在輸電線路方面引入并應(yīng)用了微型無人機(jī)技術(shù)，為了解決傳統(tǒng)工作管理中所存在的應(yīng)用問題，本文也從以下多方面來提出技術(shù)性問題解決方案，提高局內(nèi)輸電線路供配電質(zhì)量水平。

（一）施工勘察工作應(yīng)用問題的技術(shù)解決對(duì)策

微型無人機(jī)能夠有效提高針對(duì)輸電線路的施工勘察工作質(zhì)量，解決已存在應(yīng)用問題，這主要是微型無人機(jī)擁有飛控系統(tǒng)和圖像收集處理系統(tǒng)。

首先說飛控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基本構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，它擁有最基本的機(jī)載飛控模塊、GPS定位模塊、電源模塊、通信模塊以及空速模塊，另外還配備了地面站軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)可以為微型無人機(jī)設(shè)置專業(yè)化的飛行航線，并精確定位和控制無人機(jī)的飛行速度與飛行高度，保證無人控制下完成無人機(jī)的起飛、降落、盤旋等相關(guān)飛行作業(yè)。其次，微型無人機(jī)還包含了擁有電子地圖功能的地面站軟件，可以隨時(shí)進(jìn)行任務(wù)設(shè)定與航線任務(wù)更改，它也擁有半自主式遙控控制模式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行數(shù)據(jù)與離線回放功能有效記錄與發(fā)揮。再配合GPS精度檢測(cè)、自動(dòng)駕駛儀溫度檢測(cè)與無人機(jī)多旋翼自動(dòng)返航、盤旋技術(shù)實(shí)施，也在一定程度上降低了輸電線路野外工作的實(shí)際難度與工作量。

其次是圖像收集與處理技術(shù)，肇慶局微型無人機(jī)在機(jī)動(dòng)性方面相當(dāng)靈活，且擁有較高的便攜優(yōu)勢(shì)。它在無人機(jī)上搭載了微單相機(jī)設(shè)備，即使在陰雨陰云天氣也能獲取高質(zhì)量光學(xué)影像，且能夠在低空獲取高分辨率影像，同時(shí)滿足無人機(jī)的長距離航行技術(shù)要求。在某些復(fù)雜環(huán)境的復(fù)雜航線背景下，肇慶局會(huì)為微型無人機(jī)加入空速管技術(shù)模式，這樣能夠解決傳統(tǒng)中無人機(jī)野外作業(yè)困難的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)速度的更精確控制，也保證它能夠在航行過程中滿足中等距拍照要求，使所獲得的圖片重合率都達(dá)到45%以上。再一點(diǎn)，該企業(yè)的微型無人機(jī)系統(tǒng)也融入了POS信息，可以將所有收集到的圖片進(jìn)行合理分析處理，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)線路以外的外部隱患問題?？刹捎孟到y(tǒng)中的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)圖片進(jìn)行相應(yīng)拼接與整理，最后得到一條完整的輸電線路圖像，利于日后輸電線路的維護(hù)與管理。

（二）輸電線路故障查找檢測(cè)工作應(yīng)用問題的技術(shù)解決對(duì)策

肇慶局輸電線路故障的查找檢測(cè)工作應(yīng)用問題也有相應(yīng)技術(shù)解決對(duì)策，局內(nèi)輸電所也通過無人機(jī)針對(duì)35kV及以上線路進(jìn)行了故障查找工作，微型無人機(jī)的工作累計(jì)飛行架次已經(jīng)超過320架次，巡視桿塔352基，并發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)245個(gè)，故障查找機(jī)巡完成率超過90.2%。

首先是機(jī)載檢測(cè)技術(shù)，它基于專用光電吊艙配合高精度陀螺穩(wěn)定平臺(tái)來輔助成像傳感器瞄準(zhǔn)線，能夠在機(jī)載高振動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高精度且穩(wěn)定的視頻跟蹤行為。該技術(shù)是希望通過自動(dòng)跟蹤地面目標(biāo)瞄準(zhǔn)來完成對(duì)輸電線路以及桿塔等等設(shè)備的有效搜索與觀察，并完成相應(yīng)拍攝任務(wù)。在機(jī)載檢測(cè)技術(shù)中含有三維激光掃描設(shè)備，它能夠檢測(cè)輸電線路的相間距離，包括導(dǎo)線與建筑物、與地面植被包括交跨線間距離，滿足所有三維測(cè)量要求。endprint

其次是地面站檢測(cè)技術(shù)，它擁有基于圖像識(shí)別的激光掃描技術(shù)，可以配合相關(guān)數(shù)據(jù)點(diǎn)來處理大量的云數(shù)據(jù)問題，并擁有信息數(shù)據(jù)的地面回傳功能，相比于傳統(tǒng)輸電線路地面站檢測(cè)可實(shí)施距離更長，檢測(cè)精確度也更高。就目前來看，它可以通過建模匹配來獲得線路走廊三維圖像，并圍繞線路走廊精確測(cè)量問題來清晰化輸電線路相間距離測(cè)量、交跨線間距離測(cè)量、導(dǎo)線與建筑物距離測(cè)量、以及導(dǎo)線與地面植被間距離測(cè)量。

（三）輸電線路其它工作應(yīng)用問題的技術(shù)解決對(duì)策

除上述兩點(diǎn)之外，肇慶局微型無人機(jī)在輸電線路應(yīng)用技術(shù)問題解決方面還做到以下一點(diǎn)：即防止外力破壞工作，局內(nèi)輸電班組會(huì)定期利用無人機(jī)沿輸電線路進(jìn)行自主飛行，并開展線行外力破壞檢查工作。2016年6月，就有超高施工車輛違章而造成110kV端頂線跳閘。所以利用微型無人機(jī)來進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)違章事實(shí)取證，防止出現(xiàn)外力破壞是有必要的[2]。

再有就是圍繞多旋翼無人機(jī)所展開的人工協(xié)同巡檢模式。該模式下會(huì)設(shè)置人工巡檢與多旋翼無人機(jī)巡檢的桿塔瓶口界限，通過不同視角來發(fā)現(xiàn)設(shè)備不同位置缺陷。一般來說如果采用人工地面巡檢很難發(fā)現(xiàn)某些諸如絕緣子缺陷、輸電線路導(dǎo)線缺陷以及金具缺陷等等，但如果采用多旋翼無人機(jī)就能夠發(fā)現(xiàn)在桿塔瓶口位置的各類缺陷，它所采用的是俯視或平時(shí)視角，主要針對(duì)塔頭金具、絕緣子、導(dǎo)地線等等設(shè)備展開巡查工作，并且通過與地面巡查互補(bǔ)視角來發(fā)現(xiàn)不同角度的不同設(shè)備缺陷。

從技術(shù)角度來看，多旋翼無人機(jī)還適用于個(gè)別具體區(qū)段的單基塔定點(diǎn)快速故障排查工作，它可以懸停在輸電線路周圍對(duì)線路中的導(dǎo)地線、絕緣子、金具等等進(jìn)行局部檢測(cè)，這極大程度降低了人工巡檢強(qiáng)度與時(shí)間，特別是在山區(qū)、跨河區(qū)域等地形復(fù)雜或惡劣環(huán)境中可順利展開線路巡檢工作，且功能優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。

三、結(jié)果與分析

肇慶局通過引入并用用微型無人機(jī)技術(shù)，在輸電線路應(yīng)用方面獲得較大效益收獲，從技術(shù)角度來講，相比于傳統(tǒng)人力巡線，多旋翼微型無人機(jī)的技術(shù)優(yōu)越性更大。它首先減少了輸電線路相關(guān)工作的人身安全事故發(fā)生幾率，因?yàn)椴捎脽o人巡視，人工登桿次數(shù)都大大減少，避免了由登桿所造成的安全意外。

從應(yīng)用微型無人機(jī)的結(jié)果來看，它也為輸電線路相關(guān)巡線工作節(jié)省了大量時(shí)間成本與電量損失。傳統(tǒng)巡線兩人一組，巡線速度能達(dá)到4km/h，而無人機(jī)巡線速度可以達(dá)到80km/h，飛行前及相片分析處理花費(fèi)1h，相比于傳統(tǒng)巡線在時(shí)間成本方面節(jié)省許多[3]。

在電量損失控制方面，以110kV為例，它的網(wǎng)區(qū)平均負(fù)荷為5萬kW，110kV輸電線路的平均巡線時(shí)間為2.8h，那么就可以計(jì)算它的售電量增加為：

110kV增加售電量=5萬kWx2.8h=14萬kW·h

結(jié)束語：

肇慶局引入微型無人機(jī)系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)輸電線路巡線工作中人力資源不足、作業(yè)效率不高等問題，為局內(nèi)輸電線路巡線技術(shù)提高、成本節(jié)約與電量損失控制提供更優(yōu)方案。在未來，還應(yīng)該積極推廣基于微型無人機(jī)之于輸電線路的智能管理分析系統(tǒng)技術(shù)，為桿塔觀察圖像匹配自動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)缺陷自動(dòng)識(shí)別，另外為多旋翼無人機(jī)巡線系統(tǒng)建立更好的保障機(jī)制，強(qiáng)化巡檢功能與系統(tǒng)安防性能，為微型無人機(jī)在電力行業(yè)領(lǐng)域的未來發(fā)展鋪墊更多技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 鄧志遠(yuǎn).無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2015.12-15.

[3] 丁建.無人機(jī)電力巡檢作業(yè)危險(xiǎn)點(diǎn)及其防控措施分析[C].//輸電線路運(yùn)行維護(hù)新技術(shù)交流會(huì)暨中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)輸電線路專業(yè)委員會(huì)運(yùn)行學(xué)組2015年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2015：78-82.endprint