周勇

摘要：近年來，隨著科學技術的發(fā)展和進步，“5G”時代的來臨，國家經濟也在不斷的發(fā)展，對電量的需求在不斷的增加，輸電的線路由于其特殊性，很多都暴露在空氣中，對輸電線路的檢查也是一項非常重要的任務，在輸電線路檢查的過程中，暴露出來的問題也越來越多，基于此，本文重點闡述了輸電線路的發(fā)展現(xiàn)狀，以及無人機在輸電線路自動化巡檢過程中的應用，供相關人員參考。

關鍵詞：無人機;輸電線路;自動化巡檢

目前我國在無人機行業(yè)的研究投入逐漸增大，無人機也逐漸滲透進入很多行業(yè)被應用，但是就目前的研究現(xiàn)狀而言，無人機的研究還存在一定的問題，對無人機的研究還缺少熟練的操作，目前無人機還是主要依賴飛手來進行操作，按照飛手設定的飛行軌跡進行飛行，與飛手的技能熟練度和操作能力也有一定的關系，為了更好的解決這個問題，更多的人投入到無人機的研究之中，本文主要闡述，無人機在輸電線路中，通過對圖像的收集、預處理、視覺處理等完成對輸電線路的判定，從而檢測出輸電線路存在何種的缺陷，并闡述了相關信號塔的應用，自動化巡檢的完成，可以大大的提升巡檢的效率，提升巡檢的準確率，降低成本。

一、輸電線路巡檢技術發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國內己經意識到人工巡檢的缺點，無人機巡線也逐漸成為一個新的研究熱點，智能高效的線路巡檢方法開始投入使用。2002年華北電網開始開展直升機電力巡線項目;2005年10月湖北開始嘗試用紅外線掃描技術進行線路巡檢;2008年4月山西省超高壓輸變電分公司對省內35條500KV輸電線進行了直升機巡檢工作[1];2014年，國家電網為將無人機巡線成為體系，使無人機巡線成為常態(tài)化，選取十個省份作為基礎試點，以山東萊蕪為基地，建立無人機培訓中心;易瓦特南京電力在地形惡劣的地方，采用固定翼做動態(tài)巡查，用10分鐘巡檢盤江線共計38級桿塔;百色供電局為保證施工現(xiàn)場安全和空中作業(yè)人員安全，使用了3架四旋翼無人機高空作業(yè)區(qū)域進行安全排查和監(jiān)督;河南省漯河市舞陽縣對最長的10KV馬崗線進行空中巡檢。

二、無人機在輸電線路自動化巡檢中的應用

在進行輸電線路巡檢時，無人機的應用大致可以分為兩個階段，第一個階段為圖像視頻收集、整理、歸納的階段，第二個階段則是由相關圖像分析儀器，完成對無人機收集到的視頻圖像進行分析，從而判斷輸電線路中存在的問題，以及故障的類型，自動生成相應的報告，工檢修人員參考，并準確的對故障進行維修。

由于輸電線路的特殊性，很多直接暴露在野外和空氣中，對輸電線路造成的傷害也是不可忽視的，很多不便于人工進行檢修的地方，都可以使用無人機進行檢修，查看故障類型，通常，輸電線路靠人工進行檢修需要很大的財力、物力，很有可能在檢修過程中造成不必要的傷亡和資源浪費，因此，無人機的應用，大大提升了輸電線路檢修的效率，和增加了輸電線路檢修的安全性，節(jié)約了成本，減少的資源的浪費，無人機的圖像識別技術以及分析技術，在輸電線巡檢中起到重要的作用[2]。

（一）圖像收集

隨著長距離、大跨度、高海拔的架空高壓電網建設，使得傳統(tǒng)線路巡檢方法難以滿足發(fā)展的需要。利用無人機對架空輸電線路進行巡檢作業(yè)，具有效率高、成本低、效果好等優(yōu)點。然而現(xiàn)有無人機巡檢系統(tǒng)功能單一，不能同時采集針對鳥害、破損巡檢可見光圖像采集和針對設備異常發(fā)熱的紅外熱圖像，采集后的圖像不能實時傳輸給工控機進行破損、故障分析，大大限制了無人機對架空輸電線路巡檢的應用范圍。無人機在圖像收集過程中，圖像采集系統(tǒng)通過可見光攝像頭和紅外攝像頭實現(xiàn)對可見光圖像和紅外熱圖像的同時采集;圖像采集系統(tǒng)對采集的可見光圖像和紅外圖像進行數(shù)據(jù)壓縮;圖像采集系統(tǒng)通過12C模塊將壓縮后的圖像傳輸給圖像處理系統(tǒng);圖像處理系統(tǒng)通過12C接收圖像采集系統(tǒng)采集的可見光和紅外圖像;圖像處理系統(tǒng)對采集的可見光和紅外圖像進行配準和圖像融合;圖像處理系統(tǒng)通過Zigbee將融合后的圖像傳輸給工控機;工控機通過Zigbee通訊模塊接收圖像處理系統(tǒng)融合后的圖像;工控機對融合圖像進行故障分析和辨識[3]。

1.圖像采集

在進行圖像采集的時候，對于無人機攝像頭的選取非常重要，影響無人機拍攝到圖像的質量，更加影響后續(xù)對圖像的整理和分析，在選取攝像頭的時候，一定要選取拍攝廣角較大的攝像頭，偶爾通過人工調節(jié)光線以及曝光量，來避免光線的影響對圖片質量的影響，一般來說，攝像頭的分辨率是與圖片的質量成正比的，分辨率越高，圖像質量越好，越清晰;攝像機的鏡頭廣角較大，視野就更好，拍攝的范圍也就更寬，但是也存在一定的缺陷，容易造成圖像的扭曲，不便于儀器的辯認。

2.機載視覺處理

視覺處理是圖像收集的一個重要環(huán)節(jié)，對視覺處理系統(tǒng)進行控制，可以實時有效的將圖像信息傳遞到中央控制系統(tǒng)和視頻圖像處理器，完成圖像的收集，在當前無人機圖像手機視覺處理中，視覺系統(tǒng)的處理方式一共有兩種，一種是通過無人機的攝像頭拍攝視頻以及圖像，再通過地面?zhèn)鬏數(shù)斤w行控制系統(tǒng)，完成視覺轉換，另一種是通過輔助處理器I/O口進行圖像收集和處理，將結果通過I/O口傳遞給飛行控制系統(tǒng)，完成視覺的轉換[4]

（二）航拍圖像的預處理

在進行航拍圖像預處理的時候，一共分為三個步驟，首先是進行彩色圖像的灰度化，這個過程中主要是通過將才彩色圖像進行灰度處理，降低圖像處理器的分析時間，提升圖像處理器的運行效率;其次是，圖像色彩增強，在圖像灰度化處理之后，在進行圖像增強，即減少圖像中的噪聲的影響，增加圖像的可對比度;最后是對圖像進行去噪處理，一般的噪聲處理方式是利用高斯濾波去噪方式，這種辦法是利用加權平均數(shù)來進行去噪的，準確性和去噪效果較好。

（三）故障檢測

1.絕緣子掉串檢測

絕緣子在圖像中的影響是一個周期重復的影響，一幫具有連續(xù)性，在檢測過程中，如果發(fā)現(xiàn)不同于其他影像的不規(guī)則分布，那么就說明這段影像處于的位置，配電線路發(fā)生了絕緣子掉串的現(xiàn)象。

2.絕緣子表面異常檢測

絕緣子異常缺陷主要是因為絕緣子的表面出現(xiàn)放電現(xiàn)象，因此，在圖像識別信息序列中，與正常的信號序列存在些微的區(qū)別，且顯示的顏色深淺度與正常的也存在一定的區(qū)別。異常檢測的方法有多種，字典學習在異常檢測中也有應用，采用一種種較為快速且有效的異常檢測方法iForesf，這是一種無監(jiān)督的方法，基于樣本自身特性構測出可能的離群點，為了進一步增強性能，在iForest之后還采用了多層感知機濾除干擾樣本，達到絕緣子表面異常檢測的目的。

（四）無人機在信號塔中的應用

信號是所有無線設備以及通信設備必備的一個組成，“5G”同通信時代的來臨，信號的穩(wěn)定性以及接收傳遞的速度，是人們重點關注的問題，在無人機領域，四旋翼無人機飛行器，可以通過搭載信號塔轉換器，應用于抗震救災中，將信號傳遞到信號較差的地區(qū)，增強地區(qū)信號。

有無人機搭載的信號塔轉換器，可以在無信號區(qū)，自動連接并通過無人機上的地理定位系統(tǒng)進行實時信息的傳遞，在抗震救災地區(qū)應用的更加頻繁，能夠實時的反應抗爭救災的情況，無人機收到信號后，通過解碼翻譯的功能，將信號進行破譯，再通過信號增大功率，將信號進行增強，覆蓋范圍進行擴大，無人機在這個過程中起到了信號中轉樞紐的作用，并且無人機是和地面上的信號基站直接對接，信號的傳輸和轉換增強不受地域的限制，地形對信號的影響也能達到微乎其微。

三、總結

為加強配電設施的維護，需要每隔一段時間進行巡檢。但是在巡檢過程中如果采用傳統(tǒng)的人工巡檢方式，則不僅需要耗費較多的人力、物力，而且也加大了配電管理部門的經濟負擔和工作量?；跓o人機技術的飛速發(fā)展與圖像處理技術的日漸成熟，結合無人機體積小、無人化、運動靈活等優(yōu)點以及圖像處理的智能化，采用該技術大大降低了巡檢工作人員的工作量，而且減少了配電管理部門對巡檢工作的費用開支，能夠更好的確保配電設施巡檢的效率與準確度。無人機的出現(xiàn)可以與信號塔完美結合，發(fā)揮信號最大的優(yōu)勢，提供更多的便利。

參考文獻：

[1]田力.輸電線路桿塔無人機自動精細巡檢系統(tǒng)研究[J].電力與能源，2019，40（02）：130-134.

[2]麥俊佳，郭圣，徐振磊，曾懿輝.輸電線路多旋翼無人機自動駕駛智能巡檢系統(tǒng)[J].計算機系統(tǒng)應用，2019，280”）：105-110.

[3]方遠征，劉洪偉，劉霄，胡春生，王偉.無人機自動避障技術在輸電線路巡檢中的應用[J].山東電力技術，2019，46（02）：10-13.

[4]錢金菊，彭向陽，麥曉明，易琳，饒章權.架空輸電線路巡檢機器人自動上下線裝置[J].廣東電力，2017，30（05）：101-107.