羅福安

摘要：輸電線路的運(yùn)維質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，要提高電力系統(tǒng)可靠性，減少線路事故的發(fā)生，就必須清楚掌握線路的運(yùn)行狀況，按期進(jìn)行巡視與檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路缺陷和威脅線路安全的隱患。目前，輸電運(yùn)維工區(qū)多采用人工定期巡視的方法，頻繁的巡視工作消耗了大量的人力、物力、財(cái)力。此外，由于輸電線路距離長(zhǎng)，天氣、交通環(huán)境等因素嚴(yán)重影響巡檢質(zhì)量，因此，傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式已難以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展需要。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);輸電線路;應(yīng)用

引言

近年來(lái)，隨著生產(chǎn)生活用電量的需求逐步增大，高壓輸電線路作為國(guó)家電網(wǎng)中的骨干網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行方式極為復(fù)雜，平時(shí)很難進(jìn)行停電檢修工作，因此對(duì)于高壓輸電線路必須采用帶電檢修方式消除缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)高壓線路進(jìn)行帶電檢修作業(yè)時(shí)，作業(yè)人員穿著屏蔽服攜帶繩索登塔，通過(guò)跨二短三法、吊籃法、軟梯法等方法進(jìn)出電場(chǎng)進(jìn)行線路檢修，該方法對(duì)人員體力及安全措施要求較高，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

1無(wú)人機(jī)技術(shù)及其核心組成

無(wú)人機(jī)是指不需要由駕駛員在機(jī)艙內(nèi)操作完成駕駛的一種飛機(jī)，其主要借助遙控技術(shù)或自動(dòng)駕駛技術(shù)來(lái)完成相關(guān)任務(wù)的飛行載具。與載人飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)的操作更為便捷、體積小、自重輕、應(yīng)用成本更低。早期無(wú)人機(jī)技術(shù)主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但隨著其技術(shù)快速發(fā)展，無(wú)人機(jī)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前，無(wú)人機(jī)在電網(wǎng)企業(yè)中的應(yīng)用主要是固定翼、多旋翼、無(wú)人直升機(jī)三種類型。固定翼無(wú)人機(jī)飛行速度較快，具有較遠(yuǎn)的續(xù)航里程，能夠搭載可見光傳感器，在輸電線路路徑巡視觀測(cè)工作中的應(yīng)用較多。多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行模式較為靈活機(jī)動(dòng)，能夠隨時(shí)懸停，從而完成短距離觀測(cè)、攝影，但外部環(huán)境對(duì)其影響較大，續(xù)航里程相對(duì)較短。無(wú)人機(jī)核心部分組成包括無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)鏈。其中，無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)是其核心系統(tǒng)，與載人飛機(jī)中的駕駛員地位相當(dāng)。無(wú)人機(jī)完成啟動(dòng)、升空、飛行等各項(xiàng)操作，都需要依靠飛控系統(tǒng)的控制。無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中，包括微型計(jì)算機(jī)、傳感器、伺服系統(tǒng)等，飛機(jī)在半空的懸停、緊急控制等，都由這些系統(tǒng)裝置控制完成。無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)相當(dāng)是飛行員的雙目，在導(dǎo)航系統(tǒng)中預(yù)設(shè)好飛行路線后，無(wú)人機(jī)會(huì)根據(jù)設(shè)定好的路線飛行作業(yè);同時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)也會(huì)向地面操作人員傳輸無(wú)人機(jī)位置信息，從而使地面人員準(zhǔn)確獲取無(wú)人機(jī)坐標(biāo)位置。

2無(wú)人機(jī)在輸電線路運(yùn)行中的應(yīng)用分析

2.1線路本體5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程視頻研判故障

該場(chǎng)景采用多架攜帶不同載荷的無(wú)人機(jī)自動(dòng)執(zhí)行線路通道5G云巡任務(wù)，其中攜帶熱紅外相機(jī)的無(wú)人機(jī)先執(zhí)行桿塔測(cè)溫巡檢，發(fā)現(xiàn)溫度異常的桿塔部位，由另一架攜帶4K高清可見光相機(jī)的無(wú)人機(jī)直接飛到可疑故障桿塔巡檢，實(shí)時(shí)回傳高清視頻給享飛云無(wú)人機(jī)云智控系統(tǒng)，由運(yùn)檢工作人員在運(yùn)維監(jiān)控室遠(yuǎn)程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高清視頻“把脈”問題，可視頻截圖和標(biāo)注進(jìn)行研判，可知道準(zhǔn)確的桿塔編號(hào)和故障部位，精準(zhǔn)定位缺陷或故障點(diǎn)，再安排檢修班組攜帶設(shè)備直接去可疑桿塔維修。主要驗(yàn)證在突發(fā)事故情況下5G無(wú)人機(jī)線路本體云巡遠(yuǎn)程研判和協(xié)同工作的應(yīng)急處理能力。

2.2自主巡航技術(shù)

自主巡航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主巡航的核心技術(shù)，常規(guī)分為人工示教和建模與定位技術(shù)2種，示教航線學(xué)習(xí)技術(shù)主要是在巡檢過(guò)程中由巡檢人員設(shè)定精準(zhǔn)位置和姿態(tài)信息，無(wú)人機(jī)在存儲(chǔ)相關(guān)信息后，無(wú)人機(jī)依照預(yù)先設(shè)定信息進(jìn)行自主巡檢。但是由于該技術(shù)主要由北斗和GPS定位技術(shù)進(jìn)行技術(shù)支撐，而民用無(wú)人機(jī)定位精度誤差在2～10m，電力巡檢過(guò)程中需要面對(duì)較為復(fù)雜且不斷變化的航道環(huán)境，同時(shí)根據(jù)電網(wǎng)巡檢工作規(guī)范，無(wú)人機(jī)需要與線路保持10m以上安全距離，因此現(xiàn)階段主流主要采用RTK（real-timekinematic）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分定位技術(shù)，即通過(guò)借助激光雷達(dá)掃描精度高、數(shù)據(jù)處理快速、數(shù)據(jù)采集多樣等優(yōu)勢(shì)，獲得激光點(diǎn)云，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)三維地圖的構(gòu)建，并結(jié)合人工智能深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)自主巡航。

2.3無(wú)人機(jī)巡檢搭載設(shè)備

（1）高速成像模塊。無(wú)人機(jī)搭載設(shè)備中，高速成像模塊是實(shí)時(shí)記錄與傳統(tǒng)飛機(jī)高速移動(dòng)中的高清視頻，在高速成像模塊中添加電子穩(wěn)像技術(shù)、場(chǎng)景鎖定及目標(biāo)跟蹤技術(shù)等，從而實(shí)現(xiàn)在惡劣天氣下獲取高清圖像的成果。在高速成像模塊中，通過(guò)增加畫中畫與字符疊加功能，能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)探測(cè)能力，簡(jiǎn)化視頻跟蹤與處理。（2）紅外、紫外成像傳感模塊。無(wú)人機(jī)搭載紅外熱像儀，可以通過(guò)紅外探測(cè)器與光學(xué)成像物鏡，獲取紅外熱像圖，檢查輸電線路熱斑情況，同時(shí)將熱圖像向一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控器中傳輸，對(duì)架空輸電線路巡檢中發(fā)現(xiàn)的不正常發(fā)熱現(xiàn)象進(jìn)行檢測(cè)，提高對(duì)故障隱患檢測(cè)的準(zhǔn)確性。無(wú)人機(jī)紫外線成像儀要求具有較高的靈敏度，能夠完成復(fù)雜地形環(huán)境下的靈活運(yùn)用，準(zhǔn)確獲取光子技術(shù)信息。同時(shí)在紫外線傳感模塊選擇中，還需要兼顧成本與開發(fā)周期要求。

結(jié)語(yǔ)

隨著不斷增長(zhǎng)的輸電線路帶來(lái)的巡檢壓力，電網(wǎng)通過(guò)使用無(wú)人機(jī)巡檢的方式大幅提升了巡檢工作效率，有效減輕了巡檢人員戶外作業(yè)工作壓力，但是也給電力企業(yè)帶來(lái)了全新的挑戰(zhàn)，一方面是無(wú)人機(jī)巡檢過(guò)程中海量數(shù)據(jù)處理難題，另一方面是面對(duì)基層結(jié)構(gòu)化缺員、員工老齡化現(xiàn)實(shí)困境，仍需要培養(yǎng)相當(dāng)數(shù)量的無(wú)人機(jī)飛手，并且無(wú)人機(jī)的續(xù)航也是困擾無(wú)人機(jī)巡檢效率進(jìn)一步提升的瓶頸。面對(duì)上述困境仍需要電力企業(yè)進(jìn)一步加大技術(shù)投入，推動(dòng)人工智能等先進(jìn)技術(shù)手段在該領(lǐng)域的深化應(yīng)用，助推無(wú)人機(jī)智能自主巡檢最終實(shí)現(xiàn)。本文結(jié)合無(wú)人機(jī)巡檢現(xiàn)有技術(shù)研究以及電力企業(yè)巡檢工作實(shí)際情況，針對(duì)不同地域情況，結(jié)合現(xiàn)有可行無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)，通過(guò)整合巡檢監(jiān)控平臺(tái)及作業(yè)APP，提出了移動(dòng)式機(jī)巢與固定式機(jī)巢相結(jié)合的無(wú)人機(jī)智能巡檢方案。未來(lái)隨著無(wú)人機(jī)續(xù)航以及人工智能等相關(guān)技術(shù)的不斷突破，無(wú)人機(jī)智慧自主巡檢必將能夠滿足電網(wǎng)精細(xì)化、智能化、高精度等使用要求。

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