國網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司 林旭鳴

架空輸電線路是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的主要設(shè)施，隨著社會人群對電能的需求越來越大，該線路數(shù)量大幅增長，整體架構(gòu)也變得更加復雜，這時線路運維、檢修工作的難度大幅增長，以往普遍使用的人工巡檢模式已經(jīng)無法滿足工作要求。為此，架空輸電線路管理部門引進了無人機巡檢技術(shù)，該項技術(shù)成功彌補了人工巡檢模式的不足，能夠幫助人工了解架空輸電線路情況，做好運維、檢修工作。

我國在2008年開始正式研究架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)，對該項技術(shù)的應(yīng)用進行了探索并得出了一些成果，顯示該項技術(shù)確實具有良好的應(yīng)用價值與可行性，但因為當時技術(shù)水平有限，所以技術(shù)應(yīng)用還存在缺陷。由此大量研究人員投身于該項技術(shù)的發(fā)展性研究中，使得該項技術(shù)不斷發(fā)展，逐步走向成熟，這時無人機巡檢技術(shù)成為了執(zhí)行架空輸電線路相關(guān)工作的主要手段。而不可否認的是，無人機巡檢技術(shù)在架空輸電線路相關(guān)工作中仍舊有很大的發(fā)展空間，因此為了解技術(shù)發(fā)展趨勢與應(yīng)用現(xiàn)狀，有必要分析其研究進展。

1 架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)的技術(shù)管理標準

無人機巡檢技術(shù)在架空輸電線路中的應(yīng)用已有一些年頭，我國在技術(shù)發(fā)展中也提出了相關(guān)的技術(shù)管理標準，但較先進國家的相關(guān)標準，我國技術(shù)管理標準在無人機巡檢的技術(shù)安全管理方面還比較薄弱，尚處于起步階段，是后續(xù)有待研究的重點。就現(xiàn)狀而言，國內(nèi)現(xiàn)行相關(guān)技術(shù)標準涉及到技術(shù)運行的作業(yè)安全管理、設(shè)備配置方法、功能質(zhì)量要求等多個方面，相關(guān)標準大體可分為行業(yè)標準、企業(yè)標準、中電聯(lián)團體標準：行業(yè)標準。DL/T 1578—2016《架空輸電線路無人直升機巡檢系統(tǒng)》、DL/T1482—2015《架空輸電線路無人機巡檢作業(yè)技術(shù)導則》；企業(yè)標準。Q/GDW 11399—2015《電力無人機巡檢作業(yè)安全工作規(guī)程》、Q/GDW 11383—2015《架空輸電線路無人機巡檢系統(tǒng)配置導則》等；中電聯(lián)團體標準，T/CEC 193—2018《電力行業(yè)無人機巡檢作業(yè)人員培訓考核規(guī)范》。

在眾多標準中，《電力無人機巡檢作業(yè)安全工作規(guī)程》、《架空輸電線路無人直升機巡檢系統(tǒng)》、《電力行業(yè)無人機巡檢作業(yè)人員培訓考核規(guī)范》最為重要，旨在全方位保障技術(shù)運行穩(wěn)定，也保障架空輸電線路巡檢工作質(zhì)量。此外，在技術(shù)管理標準的發(fā)展中可知，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)正在編制《架空輸電線路固定翼無人機巡檢系統(tǒng)》，其屬于行業(yè)標準，目的是對無人機巡檢系統(tǒng)進行分類，并對系統(tǒng)技術(shù)要求、試驗方法提出規(guī)范[1]。總體而言，我國架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)的技術(shù)管理標準體系比較完善，但標準水平略顯不足，需要通過進一步研究來推動發(fā)展。

2 架空輸電線路無人機巡檢關(guān)鍵技術(shù)研究進展

2.1 自主巡檢技術(shù)

自主巡檢技術(shù)是架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)研究中的重點課題，該項技術(shù)在理論上能夠讓無人機自主飛行、運作，基本可以擺脫人工。根據(jù)現(xiàn)有研究成果可知，可以使用激光雷達、實時動態(tài)高精度定位技術(shù)來實現(xiàn)無人機自主巡檢，其中激光雷達技術(shù)能夠自動獲取飛行線路的高精度三維點云數(shù)據(jù)，由此能對飛行線路進行規(guī)劃，而實時動態(tài)高精度定位技術(shù)能夠?qū)o人機實際飛行路線進行控制，確保無人機飛行路線與規(guī)劃路線吻合。

現(xiàn)實情況中自主巡檢技術(shù)尚處于研究階段，因為該項技術(shù)的實施涉及到無人機飛行時的航高、坐標、慣性等多種不確定的因素，所以該項技術(shù)在目前研究中的成本會比較高。同時，無人機在對架空輸電線路進行巡檢時要考慮到桿塔巡檢的精細程度，而激光雷達技術(shù)在這方面還不夠成熟，無法投入實際運用，這是該項技術(shù)未來的研究方向。此外，自主巡檢技術(shù)還有很多待研究的點，如無人機續(xù)航問題、地面工作站巡檢任務(wù)采集功能等，這些問題不但尚未解決，也沒有產(chǎn)生對應(yīng)的技術(shù)，這也是后續(xù)需要研究的重點[2]。

2.2 作業(yè)安全管控

無人機巡檢技術(shù)在任何應(yīng)用領(lǐng)域中都需要得到安全管控，這一點在架空輸電線路巡檢中更加重要，稍有不慎是可能損害電路的，甚至會引起一些災(zāi)害。針對安全管控問題，現(xiàn)代無人機巡檢技術(shù)都是嚴格依照國家提出的安全作業(yè)標準來實施的，此舉確實大幅提升了技術(shù)實施的安全性，但也導致無人機巡檢技術(shù)的功效未能充分發(fā)揮。

這一條件下，為了同時兼顧作業(yè)安全管控與無人機應(yīng)用價值的充分發(fā)揮，國內(nèi)相關(guān)組織通過研發(fā)得出了無人機可視化綜合管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備無人機視頻實時回傳、無人機實時管理、遠程操控等功能，能讓無人機在巡檢中保持良好的安全性。但該系統(tǒng)提出的時間比較短，只適用于型號特定的無人機上，且此類無人機一般不滿足架空輸電線路巡檢要求。同時，國內(nèi)電網(wǎng)公司還在2017年研發(fā)提出過無人機巡檢作業(yè)飛行數(shù)據(jù)記錄器、無人機巡檢業(yè)務(wù)模塊，借助記錄器與業(yè)務(wù)模塊能實現(xiàn)無人機巡檢作業(yè)全過程監(jiān)管、且沒有明顯的缺陷，因此記錄器與業(yè)務(wù)模塊至今仍在沿用，其主要研發(fā)方向是完善兩者功能。

2.3 問題識別技術(shù)

在相對較早的無人機巡檢技術(shù)應(yīng)用中可知，架空輸電線路巡檢人員一般是操作無人機，利用無人機搭載的攝像設(shè)備對線路局部進行拍攝，隨后人工對拍攝圖像進行分析，最終得出判斷結(jié)果，確認問題位置、類型、規(guī)模等。這種方式確實行之有效，但依舊依賴人工，在人工不穩(wěn)定性的影響下有可能作出錯誤判斷，同時無人機拍攝圖像存在清晰度等方面的缺陷，人工不一定能作出判斷。因此，在現(xiàn)代無人機巡檢技術(shù)研發(fā)中提出了問題識別技術(shù)概念，該項技術(shù)主要就是讓無人機系統(tǒng)具備自主判斷問題的能力，根據(jù)當前研究成果可知，該項技術(shù)已初具雛形，即近些年國家電網(wǎng)公司在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐下，結(jié)合深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、大數(shù)據(jù)和圖像識別技術(shù)等實現(xiàn)了問題識別技術(shù)，使得無人機系統(tǒng)能夠自動分析架空輸電線路上的問題，并生成巡檢報告，免去了人工分析的環(huán)節(jié)。

該項技術(shù)的研發(fā)時間很短，目前還存在很多缺陷：問題識別中，有相當一部分問題還無法被量化判定，現(xiàn)在使用的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在識別問題時容易受問題類型相似性干擾，最終出現(xiàn)誤判，如絕緣子問題識別中，假設(shè)絕緣子上有明顯污跡，算法就會根據(jù)污跡是否存在、污跡存在位置特征來進行判斷，這時絕緣子附近的污跡也可能被列入算法范圍，受非絕緣子上的污跡影響，算法可能會認為絕緣子上存在污跡，需要進行清理，此類現(xiàn)象還有很多，說明該項技術(shù)有待完善；問題分類。即為了保障問題識別技術(shù)能順利實施，電科院對架空輸電線路的常見問題進行了分類，大體包括桿塔、導地線、絕緣子、大尺寸金具、小尺寸金具、基礎(chǔ)、通道環(huán)境、接地裝置、附屬設(shè)施，這是問題識別技術(shù)的實施基礎(chǔ)，技術(shù)系統(tǒng)可借助缺陷算法來進行分類判斷。但在相關(guān)實踐測試中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的缺陷算法還不夠完善，尤其在效率與準確性上不達標，這也說明問題識別技術(shù)還有待研究。

綜上，通過分析可知，我國針對架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)提出了相對完善的技術(shù)管理標準，但各項標準的水平還略顯不足、亟待加強。在關(guān)鍵技術(shù)方面，國內(nèi)架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)研究方向明確，提出了多種有良好應(yīng)用價值的關(guān)鍵技術(shù)概念，但這些技術(shù)在實際應(yīng)用中均存在缺陷，甚至有部分還無法投入實際應(yīng)用。依照現(xiàn)有研究成果可知，這些技術(shù)可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)，屆時能讓國內(nèi)架空輸電線路無人機巡檢技術(shù)水平達到新的層次。