馮凱

國(guó)網(wǎng)保定供電公司，河北 保定 071000

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)于無(wú)人機(jī)在電力巡檢的應(yīng)用研究，趨于成熟。目前主要采用固定翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行線路勘查以及通道巡視，采用多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)線路桿塔進(jìn)行精細(xì)化巡檢。大型無(wú)人機(jī)還可以攜帶線軸進(jìn)行電力放線、起吊塔材等工作[1]。

目前主流的多旋翼無(wú)人機(jī)精細(xì)化巡檢，仍需要人工參與，即有工作人員操作無(wú)人機(jī)飛到輸電桿塔的適當(dāng)位置，對(duì)線路部件進(jìn)行拍照或攝像，待無(wú)人機(jī)返回后，將照片或者視頻資料取出，對(duì)其中的缺陷進(jìn)行人工判定。這樣的巡檢方法存在幾個(gè)問(wèn)題：

一是照片或者視頻資料大多是巡檢結(jié)束后，從無(wú)人機(jī)上攜帶的存儲(chǔ)卡中取出進(jìn)行人工缺陷判定的。如果飛行過(guò)程中有拍攝死角，會(huì)產(chǎn)生巡檢的盲點(diǎn)。二是照片本身無(wú)法進(jìn)行位置命名，在后期判定中，為了得到缺陷的具體位置，對(duì)于桿塔精細(xì)化巡檢的路徑需要有統(tǒng)一的要求。三是實(shí)際巡檢過(guò)程中，涉及視距外飛行，有一定的操作難度。

本文優(yōu)化了幾種不同塔型的巡檢路徑，并對(duì)精細(xì)化巡檢方法進(jìn)行探討，解決存在的巡檢問(wèn)題。

1 精細(xì)化巡檢的巡檢方法

對(duì)于一般單回路直線塔與單回路耐張塔，按照一定的順序，對(duì)桿塔金具進(jìn)行逐級(jí)的巡檢。首先在桿塔一側(cè)起飛，拍攝基礎(chǔ)和桿號(hào)牌，用于分析照片時(shí)候可以區(qū)分桿塔號(hào)。升起無(wú)人機(jī)到橫擔(dān)部位，拍攝金具和連接部位，同一部位一般拍攝兩張角度略有區(qū)別的照片，避免相機(jī)抖動(dòng)導(dǎo)致照片模糊及由于螺栓、銷釘穿向不一致導(dǎo)致的拍攝死角[2]。飛到桿塔頂端，拍攝通道和地線線夾金具等。從桿塔頂端跨越導(dǎo)地線，可以避免導(dǎo)地線對(duì)地或交叉跨越物距離不足導(dǎo)致放電事故，也能保證無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障后一鍵返航不會(huì)碰觸導(dǎo)地線從而造成事故。然后從另一側(cè)橫擔(dān)處拍攝金具和連接部位。所有金具部位都拍攝完畢后，降落到地面或飛向下一桿塔，一基桿塔拍攝結(jié)束。

1.1 對(duì)同塔并架雙回路直線塔，采用倒U型巡檢方法

（1）在合適位置無(wú)人機(jī)起飛，先飛到面向大號(hào)側(cè)方向的左側(cè)對(duì)桿塔的塔號(hào)牌和基礎(chǔ)各拍照2張。

（2）緩慢上升到桿塔左側(cè)下相絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，水平距離桿塔5米左右，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。垂直移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到下相絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。垂直移動(dòng)無(wú)人機(jī)，逐次拍攝中相及上相。

（3）垂直上升高度，到左架空地線掛點(diǎn)處，對(duì)掛點(diǎn)處金具拍照2張。從桿塔上空飛躍至另一側(cè)，下降至右架空地線位置，調(diào)整相機(jī)角度及變焦倍數(shù)對(duì)地線支架，地線掛點(diǎn)金具進(jìn)行拍照2張。

（4）逐漸下降高度到桿塔右側(cè)上相絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，水平距離桿塔5米左右，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。垂直下降無(wú)人機(jī)，到上相絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。垂直下降無(wú)人機(jī)，逐次拍攝中相及下相。最后對(duì)右側(cè)桿塔的桿號(hào)牌和基礎(chǔ)進(jìn)行拍照。完成同塔并架雙回路直線塔的拍攝[3]。

采用該巡視路徑進(jìn)行桿塔巡視，無(wú)人機(jī)只需短暫停留，即可快速拍攝照片。從起飛到降落，路徑平滑，形似倒U型，故稱為倒U型巡檢方法。

1.2 對(duì)同塔并架雙回路耐張塔，采用雙S型巡檢方法

（1）在合適位置無(wú)人機(jī)起飛，先飛到面向大號(hào)側(cè)方向的左側(cè)對(duì)桿塔的塔號(hào)牌和基礎(chǔ)各拍照2張。

（2）緩慢上升到桿塔左側(cè)下相小號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，水平距離桿塔5米左右，對(duì)導(dǎo)線線夾處拍照2張。水平移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到下相小號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。小幅度移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到下相大號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。繼續(xù)移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到下相大號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。

（3）垂直上升高度，到中相大號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。水平移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到中相大號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。小幅度移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到中相小號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。繼續(xù)移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到中相小號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。

（4）繼續(xù)垂直上升高度至上相小號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。水平移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到上相小號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。小幅度移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到上相大號(hào)側(cè)絕緣子橫擔(dān)掛點(diǎn)處，對(duì)橫擔(dān)掛點(diǎn)處金具拍照2張。繼續(xù)移動(dòng)無(wú)人機(jī)，到上相大號(hào)側(cè)絕緣子導(dǎo)線掛點(diǎn)處，對(duì)導(dǎo)線掛點(diǎn)處金具拍照2張。

（5）繼續(xù)上升高度至左架空地線掛點(diǎn)處，對(duì)掛點(diǎn)處金具拍照2張。

（6）從桿塔上空飛躍至另一側(cè)，下降至右架空地線位置，調(diào)整相機(jī)角度及變焦倍數(shù)對(duì)地線支架，地線掛點(diǎn)金具進(jìn)行拍照2張。

（7）逐漸下降高度，依次對(duì)桿塔右側(cè)的上相、中相、下相進(jìn)行拍照。最后對(duì)右側(cè)桿塔的桿號(hào)牌和基礎(chǔ)進(jìn)行拍照。完成同塔并架雙回路耐張塔的拍攝。

該巡視路徑的原則是不走重復(fù)路線，最大限度的利用無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，通過(guò)尋找一條連續(xù)的曲線，完成雙回路耐張塔的精細(xì)化巡檢。因同塔并架雙回路耐張塔拍攝路徑形似正反兩個(gè)S，故稱之為雙S型巡檢方式。在每一處掛點(diǎn)處拍照時(shí)，一般拍攝的2張照片前后有小距離的位移，防止有遮擋現(xiàn)象導(dǎo)致拍攝出現(xiàn)死角[4]。

所有無(wú)人機(jī)拍攝都必須按照既定的路線進(jìn)行飛行，這是為了保證后期照片處理時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷后能夠準(zhǔn)確判定缺陷的位置，避免出現(xiàn)照片可以發(fā)現(xiàn)缺陷卻記不清缺陷位置的狀況。

2 視距外飛行的巡檢方法

應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡檢時(shí)，如果電力桿塔在山頂或者河流對(duì)岸，有樹(shù)木等障礙物遮擋的情況下，需要應(yīng)用視距外飛行的巡檢方法，即只通過(guò)操作人員手中的視頻接收系統(tǒng)來(lái)判斷無(wú)人機(jī)的飛行軌跡以及桿塔各部位的位置，進(jìn)行拍攝巡檢。

目前的多旋翼無(wú)人機(jī)多使用的是三軸云臺(tái)，照相機(jī)在上下、左右、前后三個(gè)維度可以自由組合旋轉(zhuǎn)，在視距內(nèi)飛行的時(shí)候，可以肉眼看到無(wú)人機(jī)的照相機(jī)的姿態(tài)，一般采用無(wú)人機(jī)對(duì)頭飛行，即無(wú)人機(jī)的機(jī)頭一直對(duì)著操作者前方，通過(guò)控制照相機(jī)的拍攝方向來(lái)獲得需要的照片。對(duì)于視距外飛行，我們通過(guò)飛行經(jīng)驗(yàn)得出一種視距外飛行的可行方法——即照相機(jī)的左右方向不動(dòng)，前方一直對(duì)應(yīng)無(wú)人機(jī)的機(jī)頭方向，通過(guò)操作無(wú)人機(jī)的機(jī)頭方向使照相機(jī)的鏡頭對(duì)準(zhǔn)所需要拍攝的部位。這樣操作可以保證從視頻顯示器中看到的景象即照相機(jī)鏡頭中的鏡像，同時(shí)也始終是無(wú)人機(jī)機(jī)頭對(duì)應(yīng)的方向。

這是由于對(duì)于無(wú)人機(jī)的操作人員來(lái)說(shuō)，一般無(wú)人機(jī)對(duì)頭飛行的操作比較熟悉也比較符合人體的習(xí)慣。視距外飛行始終保持照相機(jī)鏡頭與無(wú)人機(jī)機(jī)頭方向一致，給人一種身臨其境的感覺(jué)。另外視距外飛行需要始終清楚無(wú)人機(jī)的飛行方向，避免無(wú)人機(jī)飛行時(shí)誤撞樹(shù)木或者低壓線路導(dǎo)致事故。

視距外飛行適合于無(wú)人機(jī)在惡劣天氣情況下的故障巡視，高山大嶺、湍急河流等惡劣地形下的巡視等，以及對(duì)于視距內(nèi)飛行無(wú)法滿足的情況下，可慎重考慮視距外飛行。

3 巡檢圖片的后期處理

無(wú)人機(jī)巡檢以后的照片需要經(jīng)過(guò)人工判定確認(rèn)缺陷。由于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件或者光學(xué)條件的不同（順光或者逆光拍攝），會(huì)導(dǎo)致原始的無(wú)人機(jī)巡檢照片可能無(wú)法辨別清晰的銷釘、螺栓等細(xì)微部件的缺陷，這個(gè)時(shí)候需要對(duì)巡檢照片進(jìn)行必要的后期處理。

3.1 照片放大裁剪

照片放大是基本的處理方式之一。將照片在電腦上進(jìn)行放大以后，可以發(fā)現(xiàn)大部分的細(xì)微缺陷，進(jìn)行放大裁剪以后的缺陷照片能夠?yàn)闄z修工作提供第一手的詳細(xì)資料。對(duì)于銷釘類缺陷，只有放大裁剪以后的照片才能夠清楚地看到缺陷的位置和具體的缺陷性質(zhì)。

3.2 曝光

若是實(shí)際工作現(xiàn)場(chǎng)天氣晴朗，光線充足，并且無(wú)人機(jī)拍攝時(shí)選擇順光的角度，則拍攝的照片基本不需要處理。但是在秋冬天氣或者陰雨、霧霾天氣情況下，拍攝的照片顏色灰暗，銷釘?shù)炔考y以辨認(rèn)，可以在電腦上用圖像處理軟件進(jìn)行曝光處理，這樣可以得到較為清晰的照片。

3.3 輔助分析

同一處設(shè)備部件，在不同角度的照片中顯示的位置不同，可以根據(jù)不同位置的照片進(jìn)行輔助分析。例如，對(duì)于單回路直線塔來(lái)說(shuō)，拍攝左相絕緣子導(dǎo)線懸垂線夾連接處的螺栓，由于螺栓穿向的問(wèn)題，從外側(cè)拍攝可能無(wú)法得到螺栓螺母及銷釘?shù)恼掌?，可以在拍攝右相絕緣子導(dǎo)線懸垂線夾時(shí)，從背景影像中發(fā)現(xiàn)左側(cè)絕緣子導(dǎo)線處螺栓螺母以及銷釘是否丟失。從不同的照片中進(jìn)行綜合分析，避免產(chǎn)生拍攝死角。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢，無(wú)須登塔即可得到所需的缺陷照片，用于復(fù)雜地形及災(zāi)后特巡，能夠到達(dá)作業(yè)人員難以到達(dá)的區(qū)域。隨著技術(shù)的逐步成熟和管理經(jīng)驗(yàn)的積累，多旋翼無(wú)人機(jī)必將發(fā)揮更大的作用。