王偉男

摘要：隨著我們國(guó)家的不斷進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，近年民用無人機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，逐漸深入各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。雖然無人機(jī)在電力上開始了廣泛的應(yīng)用，但應(yīng)用技術(shù)弱，專業(yè)性不強(qiáng)，未做到深入融合。同時(shí)，輸電線路的運(yùn)維檢修、數(shù)字化管理等應(yīng)用領(lǐng)域都需要無人機(jī)搭載多種任務(wù)設(shè)備完成相應(yīng)作業(yè)，但這需要多個(gè)無人機(jī)飛行平臺(tái)配套相應(yīng)任務(wù)載荷，使得成本高、通用性差、功能單一。所以，研究一套一體化多任務(wù)智能運(yùn)檢無人機(jī)系統(tǒng)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;運(yùn)維檢修;一體化裝置

1無人機(jī)巡檢的缺陷與優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)設(shè)備在電網(wǎng)輸電線路巡檢中的運(yùn)用是非常重要的，能夠高效地改變往常人力巡檢效率低下、大量人員資源浪費(fèi)的問題?，F(xiàn)價(jià)段，無人機(jī)巡檢處于初步發(fā)展階段，在實(shí)際應(yīng)用中，還存在很多的不足。一方面，無人機(jī)設(shè)備的體積小，電容量較低，導(dǎo)致巡檢時(shí)間較短，難以使用在長(zhǎng)距離的輸電線路巡檢中。另一方面，無人機(jī)設(shè)備的遙控范圍較小，存在距離限制，并且系統(tǒng)較為低端，未能實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝線路缺陷的自動(dòng)識(shí)別。但使用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡檢，與傳統(tǒng)的人工巡檢方式相比而言，具有一定的優(yōu)勢(shì)。首先，無人機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)是自主懸停技術(shù)和自定導(dǎo)航技術(shù)，可以起到防止碰撞輸電線路的效果，提高了巡檢的安全性。其次，在惡劣的天氣中，可以有效的對(duì)輸電線路發(fā)生的問題進(jìn)行分析，并找出發(fā)生問題的位置，便于快速解決問題，恢復(fù)電路系統(tǒng)。最后，無人機(jī)設(shè)備分為手動(dòng)和自駕兩種，在使用中可以根據(jù)自身的需求選用適合的類型，在兩種操作方式在具體應(yīng)用中，都可以降低以往巡檢中對(duì)大量人力的使用，并且還提高了巡檢的速度和電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2無人機(jī)的輸電線路運(yùn)維檢修一體化裝置的策略

2.1一體化地面站

無人機(jī)地面站采用防水、防塵、防沙設(shè)計(jì)，地面平臺(tái)包含飛行控制平臺(tái)、顯示平臺(tái)、通信平臺(tái)、任務(wù)控制平臺(tái)等。（1）飛行控制平臺(tái)，是飛行控制的操作臺(tái)，具備半自動(dòng)/自動(dòng)飛行控制功能，主要實(shí)現(xiàn)飛行器的飛行控制和應(yīng)急控制。（2）顯示平臺(tái)，主要顯示無人機(jī)地面站軟件、實(shí)時(shí)飛行圖像、實(shí)時(shí)測(cè)距系統(tǒng)等。（3）通信平臺(tái)，是無人機(jī)所有機(jī)載通信與地面通信的基站，也是運(yùn)檢中心的通信點(diǎn)。（4）任務(wù)控制平臺(tái)，是控制無人機(jī)飛行平臺(tái)任務(wù)裝置的操作平臺(tái)，主要控制任務(wù)裝置的機(jī)械動(dòng)作和工作狀態(tài)。

2.2無人機(jī)在輸電線路覆冰勘測(cè)中的應(yīng)用探索

在冬季總是會(huì)遭受不同程度的低溫凝凍天氣，線路覆冰將會(huì)引起輸電線路倒桿（塔）、斷線及跳閘事故，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為解決這一問題，貴州電網(wǎng)公司搭建了主網(wǎng)線路覆冰檢測(cè)裝置，結(jié)合運(yùn)檢公司建立的“輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”中的微氣象信息預(yù)報(bào)和線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路防冰薄弱點(diǎn)的查找，及時(shí)提出重點(diǎn)觀冰區(qū)域和急需融冰的線路。無人機(jī)系統(tǒng)和輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)分析得出的結(jié)果，利用桿塔坐標(biāo)進(jìn)行定位、制定巡航路線，對(duì)覆冰重災(zāi)區(qū)進(jìn)行精確核查。通過攜帶的高清攝像頭及嵌入式視頻處理平臺(tái)實(shí)時(shí)處理航拍圖像。系統(tǒng)將對(duì)輸電線路和絕緣子進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，并通過圖像分割以及邊緣檢測(cè)技術(shù)計(jì)算覆冰的厚度，從而自動(dòng)分析反饋出該區(qū)段線路在覆冰情況下的工況，并對(duì)需要融冰的線路，可能發(fā)生冰閃的絕緣子串進(jìn)行預(yù)警并提供輔助決策。并且在線路融冰過程中通過紅外鏡頭進(jìn)行核查，指導(dǎo)融冰工作，使融冰過程更加高效便捷。同時(shí)，無人機(jī)系統(tǒng)還能在夜間進(jìn)行輸電線路融冰時(shí)，對(duì)輸電線路融冰效果進(jìn)行核查，無須在夜間在融冰現(xiàn)場(chǎng)派駐值守人員，大量減少了輸電線路融冰的作業(yè)人員，使融冰過程更加高效便捷。

2.3攜帶方便、操作方便、效率高

傳統(tǒng)的人工巡檢方式，在不同的地形下所用到的設(shè)備儀器都不一樣，所以，巡檢人員在進(jìn)行巡檢工作是往往需要帶著大量的設(shè)備儀器，這給巡檢人員帶來了很大的麻煩。但是，無人機(jī)具有機(jī)型小、體重輕、占地面積小、易于攜帶、輕便的優(yōu)點(diǎn)，消除了巡檢人員帶著繁重的機(jī)器進(jìn)行巡檢的煩惱與麻煩，這能夠?yàn)檠矙z人員節(jié)省下來大量的時(shí)間，巡檢人員可以利用這些事件在巡檢數(shù)據(jù)的研究上，這對(duì)于我國(guó)輸電線路的整體工作是一個(gè)很大的發(fā)展與提升。

2.4無人機(jī)設(shè)備接近線路巡檢措施

讓無人機(jī)設(shè)備接近輸電線路進(jìn)行巡檢，在操作設(shè)備時(shí)，通常使用兩種飛行方式：一種是，固定高度飛行法。這種方式在使用中，首先，應(yīng)選好適合的起飛和降落場(chǎng)地，其次，無人機(jī)在起飛點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并設(shè)置起飛高度。最后，對(duì)設(shè)備的起飛航向進(jìn)行確定，然后進(jìn)行巡檢、懸停拍攝。這種接線巡檢方式在使用中，由于相關(guān)操作參數(shù)都是固定值，可以在很大程度上降低操作失誤。另一種是，斜線飛行方式。這種接近線路方式，具體來說是對(duì)無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行精確定位后，直接從站點(diǎn)起飛，以斜線的方式方式飛行并逐漸接近巡檢線路。這種操作飛行方式在使用中，可以快速接近巡檢目標(biāo)，提高了巡檢的速度，但同時(shí)由于需要左右手同時(shí)進(jìn)行操作，會(huì)增加操作的難度，出現(xiàn)較多的操作失誤。

2.5圖像的收集與處理

在高壓輸電線路的巡視中，需要無人機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)區(qū)域的圖像、視頻等的采集。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，可以通過在無人機(jī)上加設(shè)單相機(jī)實(shí)現(xiàn)。在單相機(jī)的支持下，無人機(jī)可以在低空飛行的條件下完成對(duì)高分辨率影像的獲取;可以在光線不足（陰天）的條件之下獲取光學(xué)影響;可以在高位環(huán)境下完成長(zhǎng)距離的飛行探測(cè)。結(jié)合空速管的加設(shè)，能夠進(jìn)一步提升對(duì)無人機(jī)飛行速度控制的精確程度，保證其拍攝與保存的圖像重疊率在40%及以上。通過對(duì)圖像的進(jìn)一步的加工處理，能夠發(fā)掘出高壓輸電線路中的外破或隱患，保障線路的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.6一體化任務(wù)裝置

一體化任務(wù)裝置主要包括輸電線路通道線樹測(cè)距裝置、導(dǎo)地線異物清障裝置、拋投喊話裝置和三維攝影裝置。（1）線樹測(cè)距裝置，采用毫米波雷達(dá)傳感器作為測(cè)距儀，包括線距裝置和樹距裝置，這兩套測(cè)距裝置包括毫米波雷達(dá)傳感器、微型攝像頭、角度傳感器、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置等。（2）一體化清障裝置，具備噴火除異物和激光清障功能。處理環(huán)境無易燃物或有風(fēng)箏異物時(shí)，采用噴火方式除異物;處理環(huán)境有易燃物或無風(fēng)箏異物時(shí)，采用激光方式除異物。（3）喊話拋投裝置，采用一體化成型設(shè)計(jì)，包括喊話器、拋投器和攝像頭，主要用于新建輸電線路牽引線架設(shè)、高空運(yùn)輸輕量設(shè)備和對(duì)線路通道違規(guī)建筑/施工進(jìn)行喊話和取證。（4）三維攝影裝置，采用五鏡頭的一體成型傾斜相機(jī)，主要用于輸電線路通道三維建模的數(shù)據(jù)采集。

2.7在精細(xì)巡檢中的應(yīng)用

在高壓輸電線路的精細(xì)巡檢中，通過應(yīng)用無人機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)桿塔、接地裝置、導(dǎo)線、金具及其附屬設(shè)施、絕緣子等結(jié)構(gòu)的檢查。相比于實(shí)地巡視檢測(cè)的方式，應(yīng)用無人機(jī)能夠在保障檢查質(zhì)量的同時(shí)，提升巡視的實(shí)際效率。在基于無人機(jī)的高壓輸電線路精細(xì)巡檢中，為了最大程度的避免受到無人機(jī)定位誤差以及電網(wǎng)安全的影響，相關(guān)人員可以使用“自動(dòng)控制+人工控制”相結(jié)合的方式完成。此時(shí)，可以當(dāng)無人機(jī)進(jìn)入距目標(biāo)桿塔還有15米的范圍內(nèi)時(shí)，可以切換至人工控制的模式，完成對(duì)云臺(tái)角度的調(diào)整，完成相關(guān)影像的獲取，這樣的方式有著更高的巡檢效率。

結(jié)語(yǔ)

輸電線路運(yùn)維檢修一體化裝置的研究與應(yīng)用，是電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。毫米波雷達(dá)測(cè)距、一體化無人機(jī)、自動(dòng)巡檢系統(tǒng)和數(shù)字化管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，雖然存在很多缺陷和不足，但其對(duì)無人機(jī)在電力行業(yè)的快速發(fā)展起著推動(dòng)作用。

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