樊昆 胡培杰

摘要：隨著架空輸電線路的增多，架空輸電線路的運行維護環(huán)境變得更加復雜，對架空輸電線路運行維修的要求也在不斷提升。從電力企業(yè)日常運行維護管理發(fā)展情況來看，傳統(tǒng)人工巡檢方式會遭受比較多的限制，加上無人機輸電線路巡檢效率低下，在日常巡檢的時候無法保障電網(wǎng)的安全運行。為了能夠彌補傳統(tǒng)人工巡檢的問題，本文提出無人機輸電線路巡檢技術(shù)應用的思想主張，并從自主巡檢、作業(yè)安全檢測、缺陷識別等技術(shù)層面具體應用問題進行探究。

關(guān)鍵詞：電力輸電線路;輸電線路巡檢方法;無人機技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，我國社會經(jīng)濟正在快速發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平越來越高，國家社會以及人們對電力的需求也越來越高，因此我國電網(wǎng)正在不斷擴大建設(shè)規(guī)模，而輸電線路只有正常安全穩(wěn)定運行才能夠滿足國家社會和人們對電力的多元化需求，然而這樣會在很大程度上增加輸電線路的巡線工作壓力。在輸電線路巡線工作中應用無人機技術(shù)，充分發(fā)揮無人機技術(shù)的作用，降低輸電線路巡線技術(shù)的工作壓力，還能夠幫助工作人員完成危險系數(shù)比較高的檢查環(huán)節(jié)。

1無人機巡檢功能

無人機巡檢系統(tǒng)包含無人機、信息采集設(shè)備、通信設(shè)備、地面工作站四個部分組成，這四個部分具有各自的功能。無人機能夠通過人工遙控設(shè)備來對飛行線路、停留的位置進行控制，之后通過自身信息采集設(shè)備來將收集到的信息進行整合，而后借助通信設(shè)備來將信息傳遞給工作站。無人機會在工作人員的操作下來完成一系列信息的采集整理，之后按照各個指令要求完成工作。無人機能夠?qū)旊娋€路中的絕緣子、引流線、導線、桿塔開展檢查，通過發(fā)熱擊穿或者接觸點發(fā)熱的方式來對輸電線路中是否懸掛異物、是否存在斷股或者脫落的情況進行檢查。

2無人機輸電線路巡線技術(shù)及其應用

2.1自動巡檢技術(shù)

以前的無人機巡檢都要借助定位系統(tǒng)傳輸過來的C/A碼，通過航拍電文來對飛機飛行路線進行調(diào)整。最近幾年，隨著航拍技術(shù)的快速發(fā)展，研發(fā)出了讓無人機根據(jù)空間坐標信息確定位置并拍照的技術(shù)，也就是輸電通道空間模型，這樣無人機就可以更準確地判斷障礙物和輸電線路的距離，誤差可以控制在1米范圍內(nèi)，從而可以及時避開障礙物，操作人員的工作難度得到了有效降低，巡檢效率也變得越來越高。另外，還有新研發(fā)的RTK技術(shù)將會被應用到無人機巡檢中，該技術(shù)需要借助基準站接收衛(wèi)星信號，基準站一般會建設(shè)在特定位置，然后將接收到的信號實時傳送給無人機操作者，此外無人機操作者還可以接收衛(wèi)星信號，操作者將兩種信號進行聯(lián)合解算就可以將外破誤差控制在30-50厘米之內(nèi)。

2.2影像智能識別技術(shù)

使用無人機巡察時，往往都會使用在設(shè)施密集、以尺度立體結(jié)構(gòu)為主的線路中，該部分區(qū)域普遍存在設(shè)施相互遮擋、背景干擾強、缺陷難以區(qū)分等巡察難點。這意味著，無人機的人工智能系統(tǒng)需要進行的處理算法會具備深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更復雜、技術(shù)路線分支更多等難題。鑒于該部分工序缺陷識別和標注難度較大，所以技術(shù)人員在改進相應技術(shù)前，必須要為無人機積累大量樣本積累訓練和驗證數(shù)據(jù)。其主要內(nèi)容為檢測圖像。這是因為，所檢測出圖像質(zhì)量在缺陷智能識別方面尤為關(guān)鍵，因此需應在重點推廣定位和拍攝技術(shù)的同時，對應地使樣本在數(shù)量與質(zhì)量上更具豐富性，從而增加樣本積累基數(shù)，以更好地實現(xiàn)集中標注、提高缺陷發(fā)現(xiàn)率、降低誤報率。

2.3診斷性檢查輸電線路

在應用無人機技術(shù)對輸電線路實際的工作情況進行巡檢的過程中，應該對輸電線路正常安全穩(wěn)定運行進行科學合理的預測，還要根據(jù)季節(jié)性變化以及周邊環(huán)境的改變對輸電線路進行有效的巡檢工作。如果在巡檢過程中發(fā)現(xiàn)問題，應立即巡檢各大故障點，并把故障點的具體位置查找出來。根據(jù)故障點的實際情況，分析和查找故障點所發(fā)生問題的具體原因，還要全面了解故障點設(shè)施被破壞程度的實際情況，應用有效措施對故障點進行及時地維修或者替換故障設(shè)備，從而在最短時間內(nèi)讓線路恢復正常穩(wěn)定的運行。

2.4巡檢資料的整理和提交

巡檢作業(yè)一共耗費4h，和傳統(tǒng)意義上的人工巡檢作業(yè)相比，本次巡檢作業(yè)效率比較高，在巡檢的過程中共采集線路影像0.8TB。面對大量的桿塔和影像數(shù)據(jù)資料，為了能夠提升數(shù)據(jù)的整理效率，在傳統(tǒng)人工缺陷識別的基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地使用基于圖像分析的自動化照片識別技術(shù)，通過多種手段綜合識別。經(jīng)過本次巡檢一共發(fā)現(xiàn)缺陷246處，基本上都是一般性的金具缺陷，如纜線斷股、纜線松股等。同時，一些塔體還存在鳥窩、塔基損壞現(xiàn)象。標注缺陷之后安排專門的人員審核巡檢結(jié)果，對塔位的編號、缺陷的類型進行反復檢查，檢查之后將資料整合到影像庫中，并就缺陷信息打造出巡檢報表，制作出缺陷清單。

2.5優(yōu)化無人機多傳感自動任務(wù)檢測技術(shù)

現(xiàn)在應用到輸電線路巡檢中的無人機大部分都不能進行自動多幀圖片拍攝，而且傳感器比較簡單，為了讓傳感器可以同時進行數(shù)據(jù)集成和校驗就要提升無人機數(shù)據(jù)獲取能力，為此需要應用時間同步技術(shù)和位置姿態(tài)系統(tǒng)，這樣傳感器就可以準確、快速地獲取時間和空間坐標，無人機獲取數(shù)據(jù)的效率和準確性也能得到提升。與此同時，還要應用高精度POS系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讓無人機吊艙位姿基準變得更加精確，慣性穩(wěn)定平臺也能因此得到準確的引導。此外，還要對吊艙自動跟蹤技術(shù)進行提升。無人機對輸電線路進行自動巡檢時，吊艙荷載系統(tǒng)需要不斷地進行移動，從而給相機、攝像機確定目標增加了難度，為此可以應用吊艙自動跟蹤技術(shù)，采用雙閉環(huán)控制策略對該技術(shù)進行提升，以便可以更準確地收集和傳送信息。

2.6合理的航線規(guī)劃

無論是手控飛行還是自動飛行都應合理規(guī)劃飛行航線，避免因飛行不合理導致撞線。規(guī)劃航線時，飛行高度應高于最高塔的高度，飛行方向應面對下一個目標塔位，沿著導地線斜上方前進，并與相應的線路保持絕對遠的距離。當線路走廊密集時，無人機下降開展精細化作業(yè)，應盡量貼近巡視的設(shè)備飛行，同時保持相對合理的安全距離，此操作可避免無人機后退而撞上鄰側(cè)線路。無人機失控返航高度設(shè)置應高于最高物體或者桿塔的高度，避免失控返航撞塔。

2.7采集和傳輸數(shù)據(jù)

在應用無人機技術(shù)對輸電線路進行巡線時，可以充分發(fā)揮紅外熱像技術(shù)的作用，把信號傳輸?shù)降孛娴臋z測屏幕上，讓工作人員實時對無人機穿過的地方進行觀察，還可以及時對傳輸回來的圖片和影像進行分析和處理，并根據(jù)分析和處理結(jié)果確定輸電線路中發(fā)生故障點的具體位置，方便巡線工作人員對故障點進行維修，提高巡線人員的工作效率和質(zhì)量，提升工作精準度，節(jié)約大量的時間，降低人力和物力成本。

結(jié)語

在巡視輸電線路的過程中，使用無人機可以取得最佳的效果，將工作人員的工作失誤降到最低，顯著提升巡視人員的工作質(zhì)量和工作效率，發(fā)現(xiàn)輸電線路的潛在隱患，使輸電線路的安全滿足運行標準。隨著應用的廣泛化，機巡的作業(yè)效率及安全變得尤為重要。上文所述的內(nèi)容為長期現(xiàn)場巡視作業(yè)工作經(jīng)驗所得，形成規(guī)范的管理模式，一定程度上可提升機巡的運維水平。

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