劉向新

摘 ? 要：輸電線路占地面積大，穿越區(qū)地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，給輸電線路的運(yùn)維管理帶來(lái)困難。輸電線路設(shè)備長(zhǎng)期暴露在野外，為了掌握線路運(yùn)行狀況，及時(shí)消除線路故障、缺陷或隱患，每年投入大量人力物力對(duì)線路進(jìn)行巡視。傳統(tǒng)的輸電線路檢測(cè)方法是人工巡視，在特殊的地形和氣象條件下很難實(shí)現(xiàn)，特別是桿塔頂端的缺陷難以發(fā)現(xiàn)，巡檢效率低。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;無(wú)人機(jī);關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢(shì);

引言 ?隨著架空輸電線路數(shù)量的增加，架空輸電線路的運(yùn)行維護(hù)環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)架空輸電線路的運(yùn)行維護(hù)要求也越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的人工巡檢方法存在諸多局限性，導(dǎo)致巡檢效率低下，無(wú)法有效保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

一、關(guān)鍵的技術(shù)

1.自主巡檢技術(shù)。地面操作人員在人工操作無(wú)人機(jī)時(shí)，主要根據(jù)視覺、檢查返回的圖像和全球定位系統(tǒng)信息，指導(dǎo)無(wú)人機(jī)的飛行和拍攝。這種方法要求操作員具備更高水平的技能，不同操作員的巡檢效果可能大不相同，同一操作員在不同時(shí)間的巡檢效果也可能不同。 目前，無(wú)人機(jī)自主巡檢仍處于初期階段，主要手段是激光雷達(dá)和RTK技術(shù)。LiDAR通過(guò)快速獲取三維高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)從線路信道進(jìn)行獨(dú)立檢查來(lái)規(guī)劃飛行路線。該方法應(yīng)全面考慮IMU慣性測(cè)量單位、機(jī)載激光雷達(dá)等的高程、坐標(biāo)、姿態(tài)數(shù)據(jù)（切角、滾動(dòng)角度、位移角度）。自主巡檢中仍然存在以下問(wèn)題：（1）由于技術(shù)不成熟，任務(wù)設(shè)備的控制精度不夠，無(wú)人機(jī)在每次巡檢檢查中的視角和位置差別很大，導(dǎo)致圖像質(zhì)量參差不齊。（2）地面站軟件沒有相關(guān)功能，如確定巡檢任務(wù)、收集路線點(diǎn)、比較和校正路線以及點(diǎn)擊操作。（3）自主巡檢無(wú)人機(jī)的耐受性存在一些問(wèn)題。目前沒有具備自動(dòng)裝載管理、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和無(wú)人駕駛飛行器飛行功能的設(shè)備。

2.操作安全控制。在能源工業(yè)中，無(wú)人駕駛飛行器（無(wú)人機(jī)）被用來(lái)執(zhí)行大量的檢查任務(wù)，但也存在無(wú)人駕駛飛行器黑飛現(xiàn)象。飛行數(shù)據(jù)記錄器具有以下特點(diǎn)：（1）它獨(dú)立于無(wú)人機(jī)運(yùn)行，收集的數(shù)據(jù)不能修改;（2）收集的數(shù)據(jù)包括電池電壓、飛行時(shí)間、飛行軌跡等（3）北斗支持和GPS信號(hào);（4）具備數(shù)據(jù)傳輸和加密機(jī)制，以確保數(shù)據(jù)安全。借助飛行數(shù)據(jù)記錄器，實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的運(yùn)行位置，并可將實(shí)時(shí)飛行路徑與規(guī)定的運(yùn)行路徑和允許的飛行空域進(jìn)行比較。如果比較結(jié)果不一致，警報(bào)信息將發(fā)送給開發(fā)的無(wú)人機(jī)巡檢服務(wù)模塊有三個(gè)主要功能：1）在空域利用和行動(dòng)監(jiān)測(cè)方面，通過(guò)建立統(tǒng)一的空域應(yīng)用通道和把工作任務(wù)與空域聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)空域的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用和使用;2）利用飛行數(shù)據(jù)記錄器對(duì)無(wú)人機(jī)、領(lǐng)空和其他國(guó)家進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);3）關(guān)于合作巡檢，充分考慮到了地理和氣象環(huán)境以及傳輸渠道的性質(zhì)，制定了合作巡檢檢查計(jì)劃，并以統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的方式管理了巡檢檢查計(jì)劃和執(zhí)行進(jìn)程飛行數(shù)據(jù)記錄器不僅記錄有關(guān)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)的信息，而且還通過(guò)無(wú)人機(jī)商業(yè)巡檢模塊鏈接無(wú)人機(jī)巡檢人員的信息，并關(guān)聯(lián)工作單等進(jìn)程文件。發(fā)生安全問(wèn)題后，可以及時(shí)判斷問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和責(zé)任人，并通過(guò)相關(guān)操作過(guò)程分析問(wèn)題的可能原因，以便在最小影響范圍內(nèi)控制安全風(fēng)險(xiǎn)和次要風(fēng)險(xiǎn)。目前，對(duì)無(wú)人機(jī)安全的監(jiān)督越來(lái)越受到重視，能源工業(yè)與人民的生計(jì)安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)相聯(lián)系，因此不可避免地要依法并按照規(guī)定對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行檢查。關(guān)

3.故障識(shí)別技術(shù)和檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。近年來(lái)，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司和中國(guó)南方電網(wǎng)公司利用對(duì)象互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將無(wú)人駕駛飛行器的檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)云中，并利用深神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、大數(shù)據(jù)和圖像識(shí)別技術(shù)自動(dòng)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并生成檢查報(bào)告。目前，某些類型的缺陷仍然缺乏定量判斷規(guī)則，大多數(shù)在處理深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法方面是相似的。以絕緣設(shè)備為例，其缺陷包括污染、破損、自爆、表面燒傷等。 ?智能缺陷識(shí)別作為無(wú)人機(jī)檢查技術(shù)的主要研究方向之一，應(yīng)在現(xiàn)有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上建立一個(gè)檢查圖像設(shè)備缺陷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過(guò)不斷更新和改進(jìn)，篩選適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的智能無(wú)人機(jī)檢查圖像識(shí)別算法。

4.輔助維護(hù)操作技術(shù)。傳統(tǒng)的維修方法是讓維修人員從塔的底部爬到塔的頂部，然后一步一步地移動(dòng)到網(wǎng)上維修的位置，這樣既繁瑣又效率低下。隨著以超高壓為骨干的大型電網(wǎng)建成，無(wú)人駕駛飛行器（無(wú)人機(jī)）的檢查逐漸成為電網(wǎng)運(yùn)行檢查的核心，對(duì)傳統(tǒng)維修方法的補(bǔ)充日益受到重視。無(wú)人機(jī)輔助維修工作主要包括無(wú)人機(jī)牽引電纜、輔助傳輸工具和儀器、對(duì)地線中的異物進(jìn)行處置、無(wú)人機(jī)電力檢查以及復(fù)合絕緣子的親水性檢測(cè)等。隨著無(wú)人駕駛航空器（無(wú)人機(jī)）在電力工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，有必要積極探索無(wú)人機(jī)輔助維修操作中的相關(guān)新技術(shù)，包括無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行、帶電清洗、復(fù)合絕緣子疏水性檢測(cè)、零值檢測(cè)以進(jìn)一步擴(kuò)大無(wú)人駕駛飛機(jī)在維修作業(yè)中的應(yīng)用。

二、發(fā)展趨勢(shì)與研究方向

1.協(xié)同檢查。為了優(yōu)化直升機(jī)、無(wú)人駕駛航空器和人工檢查的配置，提高輸電線路的運(yùn)行和維護(hù)水平，需要進(jìn)一步加強(qiáng)直升機(jī)、無(wú)人駕駛航空器和人工檢查之間的有效合作，改進(jìn)效益評(píng)估和模型在制定無(wú)人駕駛航空器檢查計(jì)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮到直升機(jī)的運(yùn)行周期和人工檢查，以確保有效的協(xié)同作用和互補(bǔ)性，并更好地利用無(wú)人駕駛航空器檢查的好處。

2.在高海拔和無(wú)人地帶等特殊復(fù)雜地區(qū)使用無(wú)人駕駛飛機(jī)。在高海拔地區(qū)和無(wú)人區(qū)，氣候條件惡劣，風(fēng)速高，風(fēng)向不斷變化，需要無(wú)人駕駛飛行器進(jìn)行更高程度的檢查。因此，有必要進(jìn)一步研究適用于高海拔和無(wú)人區(qū)等特殊復(fù)雜地區(qū)的模型、技術(shù)條件和作業(yè)方式，并及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)視察測(cè)試，以促進(jìn)特定地理?xiàng)l件下的無(wú)人機(jī)視察技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.全面的運(yùn)營(yíng)支持。隨著無(wú)人機(jī)巡檢檢查技術(shù)的逐步推廣和應(yīng)用，有必要對(duì)無(wú)人機(jī)綜合支持技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。在無(wú)人機(jī)運(yùn)營(yíng)的空氣空間，需要進(jìn)一步探索更有效和更實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告機(jī)制，簡(jiǎn)化空氣空間的使用程序，確保安全有序的運(yùn)行。在整個(gè)無(wú)人機(jī)巡檢周期的維護(hù)方面，并對(duì)無(wú)人機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行了例行維護(hù)和維修。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，架空輸電線路無(wú)人機(jī)探測(cè)技術(shù)是在三維探測(cè)、特殊復(fù)雜區(qū)域作業(yè)和綜合保障的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。進(jìn)一步研究和拓展無(wú)人機(jī)的應(yīng)用深度，提高無(wú)人機(jī)的探測(cè)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉明，無(wú)人機(jī)電力線路安全巡檢系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù).2019.

[2]彭小祥，大型無(wú)人直升機(jī)電力線路智能巡檢寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng).2020.