曲 達(dá)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

1 無(wú)人機(jī)功能應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 無(wú)人機(jī)功能應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中還處于探索階段，各個(gè)國(guó)家電力層也會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行小范圍應(yīng)用，為巡線操作提供便利條件，但并沒(méi)有制定出完整的問(wèn)題解決方案和應(yīng)用模式。在我國(guó)，載人直升機(jī)巡檢工作開(kāi)始于20 世紀(jì)80 年代，由于該種巡檢方式需要投入很多費(fèi)用，而且靈活性和機(jī)動(dòng)性很差，沒(méi)有得到廣泛流行。需要注意的是，我國(guó)無(wú)人飛行器的研究起步較晚，理論部分并不完善，而且還沒(méi)有完全開(kāi)放。相比之下，無(wú)人飛行器在我國(guó)國(guó)內(nèi)的應(yīng)用頻率較高，如影視制作、廣告航拍、消防監(jiān)測(cè)以及科研活動(dòng)等[1]。

國(guó)外很多電力公司很早便開(kāi)始進(jìn)行硬件開(kāi)發(fā)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光雷達(dá)和巡線技術(shù)的有效應(yīng)用。例如，根據(jù)自身輸電線路運(yùn)維特點(diǎn)，執(zhí)行有效的無(wú)人機(jī)巡線體系建設(shè)操作，全面提升線路運(yùn)維效率。

1.2 無(wú)人機(jī)功能應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外電力公司均意識(shí)到無(wú)人機(jī)飛行的重要性，但依然以手動(dòng)操作形式為主，沒(méi)有達(dá)到自主飛行狀態(tài)。在拍攝過(guò)程中，工作人員應(yīng)開(kāi)展手動(dòng)操作無(wú)人機(jī)計(jì)劃的制定，確保無(wú)人機(jī)能夠飛行到最高目標(biāo)高程上，調(diào)整好飛行和拍攝角度，這也使得主體操作難度大幅增加。此外，該項(xiàng)操作對(duì)于工作人員操作熟練度同樣具備較高要求，安全系數(shù)很難保持在規(guī)定狀態(tài)下。在實(shí)際飛行中，人們很難對(duì)學(xué)習(xí)功能進(jìn)行應(yīng)用，即使是相同任務(wù)的執(zhí)行，也需要借助于手動(dòng)操作。

從如上內(nèi)容中也能夠看出，除了智能化水平不足外，對(duì)無(wú)人機(jī)的影像資料分析、歸類等同樣存在一些問(wèn)題，需要消耗大量的人力、物力，從而導(dǎo)致無(wú)人機(jī)推廣應(yīng)用受到很大影響。對(duì)于無(wú)人機(jī)和電池的管理，工作人員也不能針對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)操作，無(wú)法做到該層面的全壽命周期管理。

2 小型多旋翼無(wú)人機(jī)在架空輸電線路巡檢中的應(yīng)用

2.1 高速成像模塊

對(duì)于高速成像模塊的應(yīng)用，主要是在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，開(kāi)展輸電線路圖像信息的采集操作，獲取到更多的可見(jiàn)光圖像。通過(guò)上述操作，架空輸電線路的實(shí)際情況也能真實(shí)的呈現(xiàn)出來(lái)，確認(rèn)其中是否存在絕緣子雷擊、斷股等問(wèn)題。為了進(jìn)一步提升無(wú)人機(jī)巡檢質(zhì)量，相關(guān)工作人員對(duì)可見(jiàn)光傳感器提出了更高要求，這其中涉及到的內(nèi)容有很多方面，如自動(dòng)對(duì)焦功能展示等，進(jìn)而將4 倍光學(xué)變焦功能表達(dá)出來(lái)，讓實(shí)際像素標(biāo)準(zhǔn)保持在1000 萬(wàn)以上。

2.2 紅外和紫外傳感器模塊

從實(shí)際輸電線路檢查過(guò)程中能夠看出，容易出現(xiàn)接頭盒、線夾等發(fā)熱情況。為了避免這些情況出現(xiàn)，工作人員會(huì)將紅外成像傳感器模塊設(shè)置于無(wú)人機(jī)。在實(shí)際架空線路巡檢操作執(zhí)行時(shí)，紅外成像傳感器模塊會(huì)發(fā)揮出很大作用。同時(shí)，相關(guān)工作人員還要遵循以往的設(shè)計(jì)要求，如自動(dòng)對(duì)焦功能展示、相機(jī)像素超過(guò)30 萬(wàn)等。當(dāng)相關(guān)工作人員得到熱圖數(shù)據(jù)之后，還要在第一時(shí)間內(nèi)將其導(dǎo)出，并將最高點(diǎn)數(shù)值和位置顯示出來(lái)。對(duì)于輸電線路和電氣設(shè)備之中存在的電暈放電情況，工作人員可以通過(guò)紫外成像傳感器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了方便相關(guān)工作的執(zhí)行，工作人員可以將紫外成像傳感器搭載在小型多旋翼無(wú)人機(jī)上，并按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，這其中最為常見(jiàn)的要求有：體積小、質(zhì)量低于1.5 kg、具備較高的探測(cè)靈敏度等，并及時(shí)將巡檢過(guò)程中出現(xiàn)的故障內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)。

現(xiàn)階段，整個(gè)紫外西橫向傳感器模塊搭載的小型多旋翼無(wú)人機(jī)探測(cè)系統(tǒng)的組成，主要涉及到如下三方面內(nèi)容：第一，日盲紫外探測(cè)儀和微型可見(jiàn)光相機(jī)；第二，定焦距日盲紫外探測(cè)儀；第三，改進(jìn)型可見(jiàn)光探測(cè)儀。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期以及成本對(duì)比，使用效果最好的當(dāng)屬改進(jìn)型可見(jiàn)光探測(cè)儀，如果能夠?qū)⑵浯钶d到小型多旋翼無(wú)人機(jī)中，巡檢質(zhì)量及效率也會(huì)得到大大提升[2]。

2.3 激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)模塊

一般情況下，機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)主要涉及到的內(nèi)容有：激光掃描儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)及成像系統(tǒng)等。此外，對(duì)于機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量工作的開(kāi)展，還會(huì)應(yīng)用到航攝數(shù)據(jù)采集、航攝設(shè)計(jì)等?；跓o(wú)人機(jī)平臺(tái)激光雷達(dá)輸電通道巡檢技術(shù)的應(yīng)用，可以確保光學(xué)影像數(shù)據(jù)等內(nèi)容的同步操作，為后續(xù)預(yù)警工作的執(zhí)行創(chuàng)造更多有利條件，確保主體環(huán)境的安全檢查。更為重要的是，工作人員也可以借助于激光雷達(dá)電力巡檢和電力線路設(shè)計(jì)結(jié)合操作，讓輸電通道得到高精度還原，這也是三維仿真分析的重要環(huán)節(jié)，可以將輸電線路信息化管理水平提升。例如，基于無(wú)人機(jī)的激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)模塊，能夠在輸電線路樹(shù)障普查及預(yù)警中展示出作用。樹(shù)線矛盾一直都是電力部門(mén)巡檢的重點(diǎn)內(nèi)容，倘若樹(shù)和線安全距離不足，容易出現(xiàn)放電等事故。為此，相關(guān)部門(mén)引進(jìn)了LiAir 無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)由GNSS 和IMU 定位系統(tǒng)以及存儲(chǔ)控制單元等內(nèi)容構(gòu)成，具體作業(yè)流程如圖1 所示[3]。

2.4 智能操縱終端APP

通過(guò)對(duì)智能操控終端APP 的使用，無(wú)人機(jī)能夠按照實(shí)際規(guī)劃路徑開(kāi)展自主巡視操作。此外，在實(shí)際無(wú)人機(jī)自主飛行過(guò)程中，需要按照實(shí)際高程和拍攝角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路通道開(kāi)展持續(xù)拍攝，該類飛行過(guò)程不會(huì)受到熟練程度的影響，進(jìn)而將實(shí)際飛行操作難度進(jìn)一步降低，最終使得輸電通道巡視飛行的安全性大大提升。一般整個(gè)智能操作終端APP 主要涉及到的模塊有精細(xì)化巡視、通道巡視和全景采集等。其中，精細(xì)化巡視模塊主要是借助于無(wú)人機(jī)搭載RTK 組件，讓無(wú)人機(jī)定位精度達(dá)到厘米級(jí)別。該模塊能夠提供有效的學(xué)習(xí)模塊，在實(shí)際學(xué)習(xí)模式之下，對(duì)飛行記錄進(jìn)行規(guī)范化分析，如果在后續(xù)執(zhí)行相同任務(wù)時(shí)，便可以開(kāi)展有效的自動(dòng)巡視操作。此外，通過(guò)巡視模塊同樣可以開(kāi)展自動(dòng)控制操作，確保對(duì)走廊環(huán)境信息的全面采集操作。在作業(yè)執(zhí)行之前，相關(guān)工作人員需要將線路飛行任務(wù)明確，輸入起飛點(diǎn)信息，此時(shí)軟件也能自動(dòng)生成航線高度[4]。

圖1 LiAir 無(wú)人機(jī)激光雷達(dá)掃描系統(tǒng)工作流程

3 結(jié)論

隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，相關(guān)業(yè)務(wù)與小型多旋翼無(wú)人機(jī)的結(jié)合也越來(lái)越緊密，能夠在輸電線路巡檢過(guò)程中展示出很大作用，這也是巡檢質(zhì)量和效率提升的關(guān)鍵所在。因此，需大力加強(qiáng)無(wú)人機(jī)在架空輸電線路巡檢中的應(yīng)用。