李俊雄
(錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司,湖南 婁底 417502)
當(dāng)前,科技水平不斷提升,為了保證電力輸送的質(zhì)量,需要落實(shí)運(yùn)維、檢修工作,而在架空輸電線路中,存在檢查不全面的問(wèn)題,先前的運(yùn)維檢修手段無(wú)法匹配現(xiàn)代架空輸電線路的需求。如今無(wú)人機(jī)技術(shù)快速進(jìn)步,將無(wú)人機(jī)投入在線路的運(yùn)維、巡檢工作中,故障巡檢準(zhǔn)確率大幅提升,推動(dòng)用電系統(tǒng)發(fā)展逐漸趨于智能化水平。
無(wú)人機(jī)中包含飛行控制系統(tǒng),且無(wú)人機(jī)平臺(tái)的內(nèi)部含有分系統(tǒng),由諸多計(jì)算機(jī)核心組件共同構(gòu)成。在整個(gè)架空輸電線路處,巡檢作業(yè)階段引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù),通過(guò)飛行控制器計(jì)算機(jī),建立了雙余度結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的合理簡(jiǎn)化,在輸電線路中執(zhí)行巡檢處理操作時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)主從機(jī)控制,極大地減少系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性[1]。無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)的運(yùn)用,切實(shí)減少了帶電作業(yè)的次數(shù),利用遠(yuǎn)距離控制手段,能夠從高空對(duì)設(shè)備、線路落實(shí)檢查,為檢修人員帶來(lái)可靠的數(shù)據(jù)信息,方便展開維護(hù)修理工作,此外還能做到定點(diǎn)懸停,檢測(cè)線路金具等某部位狀況,巡檢效果趨于優(yōu)良。通過(guò)在復(fù)雜的架空輸電線路巡檢、運(yùn)維環(huán)節(jié)引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù),可見其優(yōu)勢(shì)眾多。無(wú)人機(jī)的運(yùn)維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)如表1 所示。
表1 無(wú)人機(jī)的運(yùn)維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
縱觀早些階段的無(wú)人機(jī)應(yīng)用情況,在架空輸電線路方面,當(dāng)展開運(yùn)維、巡檢作業(yè)時(shí),地面上的相關(guān)工作人員通過(guò)遠(yuǎn)程的操控技術(shù)使用無(wú)人機(jī),負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離控制的人員意識(shí)、技能都應(yīng)足夠強(qiáng),需要這些操控人員的技術(shù)水平過(guò)關(guān)。由于巡檢階段存在不穩(wěn)定性,為了使無(wú)人機(jī)巡視檢查輸電線路過(guò)程足夠可靠,自主巡檢技術(shù)的拓展應(yīng)用極具必要,此技術(shù)在電力領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用,所用技術(shù)分成2 種,一方面為激光雷達(dá)技術(shù),字母表達(dá)為L(zhǎng)iDAR,一方面為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的高精度定位技術(shù),字母表達(dá)為RTK。LiDAR 技術(shù)投入應(yīng)用后,能夠?qū)芸蛰旊娋€路的相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)獲取,其中運(yùn)用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),能夠?qū)︼w行線路進(jìn)行部署,針對(duì)無(wú)人機(jī)的姿態(tài)信息,結(jié)合飛行狀態(tài)參數(shù)等,保證巡航、運(yùn)維檢修更自主。RTK 投入應(yīng)用后,分別運(yùn)用基準(zhǔn)站、流動(dòng)站的方式,實(shí)現(xiàn)差分定位,無(wú)人機(jī)通過(guò)應(yīng)用此種技術(shù),當(dāng)需要對(duì)架空輸電線路實(shí)現(xiàn)運(yùn)維、巡檢時(shí),將會(huì)由于基站距離而受到約束作用,對(duì)此,基站建立數(shù)量要增加,保證信息傳輸趨于穩(wěn)定性、安全性,促進(jìn)無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主巡檢。
從架空輸電線路平時(shí)的運(yùn)行情況來(lái)看,常常由于一部分因素干擾而出現(xiàn)故障問(wèn)題,此問(wèn)題出現(xiàn)后需要使用無(wú)人機(jī),聯(lián)系當(dāng)前運(yùn)用其他裝置的情況,短時(shí)間內(nèi)掌握、分析、評(píng)判線路的故障情況。與此同時(shí),無(wú)人機(jī)處于飛行狀態(tài)時(shí),需要全面考慮檢修人員的有關(guān)信息,遇到故障現(xiàn)象時(shí),能迅速靈活反應(yīng),縮小故障的一次范圍。利用無(wú)人機(jī)展開運(yùn)維、巡檢時(shí),面對(duì)架空輸電線路,應(yīng)有效識(shí)別缺陷,缺陷部位較多,如水泥電桿金具、輸電線路等,如果檢查這些裝置,無(wú)人機(jī)發(fā)揮識(shí)別功能,找到其中大概率出現(xiàn)的缺陷,例如,絕緣子運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)破裂接地的現(xiàn)象[2]。
無(wú)人機(jī)設(shè)備投入在巡線工作中,參與架空輸電線路的檢修、運(yùn)維處理工作時(shí),飛行階段為避免“黑飛”問(wèn)題出現(xiàn),需要搭配安裝飛行數(shù)據(jù)記錄裝置。此種裝置相對(duì)比較獨(dú)立,對(duì)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄,并且不允許人為改動(dòng)。在飛行數(shù)據(jù)中,涉及地點(diǎn)、時(shí)間等,借助GPS 等技術(shù),能夠有效記錄具體的飛行路徑,借助數(shù)據(jù)傳輸功能,發(fā)揮實(shí)時(shí)性傳遞無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù),從而到達(dá)地面監(jiān)控平臺(tái),與此同時(shí),為了確保無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中能夠安全飛行,需要設(shè)立安全監(jiān)控,飛行數(shù)據(jù)大量記錄,允許的飛行數(shù)據(jù)也在增加,當(dāng)兩者出現(xiàn)明顯的不同時(shí),將會(huì)出現(xiàn)警報(bào)信息,從而對(duì)整個(gè)作業(yè)過(guò)程發(fā)揮監(jiān)控功效。在無(wú)人機(jī)巡檢部分中,監(jiān)測(cè)應(yīng)全面,包含對(duì)天氣環(huán)境的合理監(jiān)測(cè),同時(shí)能夠檢測(cè)巡檢區(qū)域的地理信息,具體巡檢過(guò)程中涉及山上作業(yè),若人為巡檢通過(guò)目測(cè)的方式無(wú)法得到準(zhǔn)確的效果,而利用無(wú)人機(jī)能夠?qū)芸蛰旊娋€路跨越等有效把握,方便查找接地問(wèn)題,減少人力投入。
輸電線路采取無(wú)人機(jī)巡檢、運(yùn)維處理,促進(jìn)電力系統(tǒng)趨于智能化,為線路相關(guān)故障問(wèn)題提供了高效檢查、處理路徑,不僅可以減少有關(guān)人員的防護(hù)工作量,還能減少不良風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。當(dāng)前,運(yùn)維巡檢無(wú)人機(jī)在電力方面中得到了大范圍應(yīng)用,為架空輸電線路帶來(lái)了技術(shù)支持。
在架空輸電線路中,無(wú)人機(jī)技術(shù)在日常巡視工作中發(fā)揮了重要的作用,相比較人工巡視的模式,此種方式延長(zhǎng)了巡視周期,應(yīng)用無(wú)人機(jī)期間相關(guān)人員應(yīng)制定完善的巡檢計(jì)劃,合理采用不同類型的無(wú)人機(jī)搭配應(yīng)用,巡檢輸電線路附近的環(huán)境,檢測(cè)線路交叉的狀況,當(dāng)展開山區(qū)巡檢工作時(shí),有效節(jié)省了人工力量,通過(guò)無(wú)人機(jī)便能開展巡檢,明確電桿信息,若輸電線路存在較大的檔距,通過(guò)無(wú)人機(jī)來(lái)依據(jù)起落點(diǎn)展開輸電線路的距離測(cè)量。
巡檢圖像的智能化處理,其融入了人工智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖像的高效處理,面對(duì)大量的巡檢數(shù)據(jù),短時(shí)間內(nèi)便能重命名,并全面整理數(shù)據(jù)、智能化預(yù)測(cè)缺陷問(wèn)題。巡檢圖像的處理環(huán)節(jié)步驟清晰,一方面,整理數(shù)據(jù)時(shí)期,整理中涉及數(shù)據(jù)到線路、電桿等對(duì)應(yīng),還要整理文件夾、圖像的重命名。另一方面,數(shù)據(jù)處理上云,促進(jìn)數(shù)據(jù)趨于智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。
在無(wú)人機(jī)設(shè)備中,安裝相機(jī)零件,便于在巡檢環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)圖像的拍攝、存儲(chǔ),通過(guò)收集的信息數(shù)據(jù),有關(guān)工作人員能夠分析并確定輸電線路中出現(xiàn)的問(wèn)題以及故障程度。無(wú)人機(jī)應(yīng)用時(shí),搭配應(yīng)用紅外儀,在山上進(jìn)行巡線工作時(shí),能夠?qū)Ω浇沫h(huán)境溫度足夠敏感,對(duì)于發(fā)熱不正常的部分,通過(guò)測(cè)溫比較,能夠深層研究光譜圖像,找出線路中出現(xiàn)的不良缺陷問(wèn)題。當(dāng)無(wú)人機(jī)和其他類型的設(shè)備有效結(jié)合時(shí),能夠發(fā)揮監(jiān)測(cè)功效,方便有關(guān)人員掌握線路、水泥電桿的詳細(xì)運(yùn)轉(zhuǎn)信息。
無(wú)人機(jī)投入應(yīng)用后,能夠提升物體,實(shí)現(xiàn)繩索牽引,例如,對(duì)于新架設(shè)的架空線路開展施工工作,或者基于導(dǎo)地線的跨越帶電線路,執(zhí)行檢修更換工作時(shí),當(dāng)面臨帶電封網(wǎng)環(huán)節(jié),借助無(wú)人機(jī)設(shè)備,對(duì)小號(hào)的絕緣繩進(jìn)行牽引,以小號(hào)絕緣繩為基礎(chǔ),對(duì)中號(hào)絕緣繩發(fā)揮牽引作用,從而合理布設(shè)絕緣網(wǎng)。當(dāng)封網(wǎng)設(shè)備牽引期間,同導(dǎo)地線避開,防止產(chǎn)生被跨越帶電線路的損傷現(xiàn)象,為穩(wěn)定供應(yīng)電量帶來(lái)了支持。
通過(guò)應(yīng)用智能操控終端,無(wú)人機(jī)投入使用后能夠順應(yīng)現(xiàn)實(shí)規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)自主巡視。另外,在無(wú)人機(jī)自主飛行階段,要根據(jù)現(xiàn)實(shí)拍攝角度、高程等信息,對(duì)于前方的目標(biāo)輸電線路,拍攝工作會(huì)連續(xù)進(jìn)行,基本上飛行環(huán)節(jié)不會(huì)受到熟練水平的干擾,飛向操作相對(duì)簡(jiǎn)單,同時(shí)也明顯提升了輸電線路巡視飛行過(guò)程的穩(wěn)定性。通常來(lái)講,分析整個(gè)智能操作終端,其中不僅能夠完成通道的巡視內(nèi)容,還能全景化采集、精細(xì)化巡視。精細(xì)化巡視部分中,無(wú)人機(jī)的定位功能之所以能夠精準(zhǔn),主要由于無(wú)人機(jī)利用了RTK 組件,精準(zhǔn)效果能達(dá)到厘米水平,同時(shí)此部分中應(yīng)用了有效的學(xué)習(xí)模塊,當(dāng)實(shí)行學(xué)習(xí)模式時(shí),整體飛行記錄被規(guī)范記載下來(lái),當(dāng)后續(xù)的任務(wù)基本類型相同,便能以自動(dòng)狀態(tài)發(fā)展巡視操作。另外,基于巡視模塊,控制操作中帶有極強(qiáng)的自動(dòng)性,進(jìn)而整體收集環(huán)境信息。有關(guān)人員執(zhí)行相關(guān)作業(yè)前,為飛行任務(wù)制定清晰的路線規(guī)劃,從而錄入準(zhǔn)確的起飛點(diǎn)信息,此時(shí)軟件發(fā)揮自動(dòng)功能,航線高度出現(xiàn)。
結(jié)合圖像數(shù)據(jù)智能化,數(shù)據(jù)智能化處理包含的數(shù)據(jù)類型為兩種,一種為光學(xué)影像類型,一種為激光雷法點(diǎn)云類型。通過(guò)應(yīng)用紅外影像數(shù)據(jù),由于其分辨率相對(duì)偏低,應(yīng)用頻率并不高。根據(jù)當(dāng)前電力線路巡檢作業(yè)特點(diǎn),光影像目標(biāo)檢測(cè)的方式屬于主要應(yīng)用方式,但是,如果僅僅利用單一的圖像目標(biāo)檢測(cè)技術(shù),通過(guò)觀測(cè)獲取的缺陷量局面,無(wú)法全面包含缺陷。有關(guān)人員在無(wú)人機(jī)運(yùn)維巡檢中引進(jìn)深度學(xué)習(xí)技術(shù)檢測(cè)方式,整體準(zhǔn)確率提升,然而,需要諸多數(shù)據(jù)支持。結(jié)合激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的處理,本項(xiàng)技術(shù)較為成熟,大多運(yùn)用在三維重建云數(shù)據(jù)方面。
從先前運(yùn)用的維護(hù)修理方法來(lái)看,需要相關(guān)人員到頂部去,逐步移動(dòng)從而進(jìn)入維修范圍,整體效率偏低。電力領(lǐng)域運(yùn)行檢查不斷發(fā)展,無(wú)人機(jī)運(yùn)維巡檢逐漸推廣,有效完善了先前維護(hù)修理方式的不足。利用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)輔助維護(hù)修理,能夠進(jìn)行電力檢查、處理山區(qū)樹木生長(zhǎng)過(guò)高接地等現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)逐漸推行無(wú)人機(jī)的輔助維護(hù)技術(shù),能夠促進(jìn)無(wú)人機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定,達(dá)到輸電線路的應(yīng)用需求。
為了保證輸電線路建設(shè)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),要預(yù)先展開周密的勘查工作,此環(huán)節(jié)很容易受到天氣因素影響,或者由于相關(guān)人員專業(yè)能力不足,致使得到的數(shù)據(jù)結(jié)果不夠準(zhǔn)確。所以,可以運(yùn)用無(wú)人機(jī)設(shè)備,與人工力量相結(jié)合,針對(duì)輸電線路執(zhí)行普查工作,規(guī)范采取航拍手段,對(duì)相關(guān)建設(shè)通道展開細(xì)致排查,探尋樹障情況,了解周邊環(huán)境特征,提升信息采集工作的準(zhǔn)確性,為后續(xù)線路的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
巡檢作業(yè)落實(shí)期間,工作人員需要檢查無(wú)人機(jī)的狀態(tài),保證各方面無(wú)問(wèn)題。若其運(yùn)行狀態(tài)不滿足條件,會(huì)嚴(yán)重干擾飛行的速度水平,無(wú)人機(jī)也不能在規(guī)定的高度上飛行,最終導(dǎo)致巡檢工作無(wú)法正常開展[3]。巡檢階段中,工作人員需要多留意無(wú)人機(jī)運(yùn)行信息,對(duì)此運(yùn)維巡檢無(wú)人機(jī)的技術(shù)要求,及時(shí)處理狀態(tài)問(wèn)題。表2 為運(yùn)維、巡檢無(wú)人機(jī)的技術(shù)要求。
表2 運(yùn)維巡檢無(wú)人機(jī)的技術(shù)要求
當(dāng)對(duì)架空輸電線路展開運(yùn)維、巡檢工作時(shí),工作人員有必要選擇適宜飛行的環(huán)境。無(wú)人機(jī)飛行期間的環(huán)境因素會(huì)受到地形的影響,也就是說(shuō)與地形的復(fù)雜程度相關(guān)。當(dāng)執(zhí)行巡檢作業(yè)內(nèi)容期間,線路巡檢作業(yè)處于山區(qū),現(xiàn)場(chǎng)中生長(zhǎng)著諸多樹木。因此,當(dāng)巡檢輸電線路開展期間,工作人員巡視周圍,利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行線路通道拍攝,以便于第一時(shí)間察覺阻礙線路運(yùn)行的超高樹木,與此同時(shí),還要提前了解天氣信息,雨天時(shí)展開線路巡檢工作,若無(wú)明顯的隱患點(diǎn),需要對(duì)耐張桿跳線解開操作,采取分段處理方式。
巡檢工作應(yīng)遵循安全理念,有關(guān)工作人員需要根據(jù)安全要求完善防護(hù)舉措,作業(yè)環(huán)節(jié)需要配備防護(hù)用品,比如,絕緣服、防護(hù)服等。與此同時(shí),對(duì)于使用中的無(wú)人機(jī),需要加強(qiáng)固定保護(hù),無(wú)人機(jī)應(yīng)用期間遇到了故障,需要第一時(shí)間找到專業(yè)人員處理、維修,防止事故問(wèn)題影響其他方面。針對(duì)架空輸電線路,當(dāng)展開巡線作業(yè),需要工作人員提前設(shè)計(jì)、規(guī)劃路線,以便于促進(jìn)巡查工作順利推進(jìn),通過(guò)科學(xué)化設(shè)計(jì)路線,明確飛行的方向,保證與路線距離處于合理范圍內(nèi)。巡檢路線的設(shè)定應(yīng)從多維度出發(fā),如地形地貌、天氣條件,以免影響巡檢工作的正常開展[4]。
相關(guān)人員需要巡檢架空輸電線路時(shí),不能脫離巡線需求,從而準(zhǔn)確確定巡線方案,作業(yè)期間順著計(jì)劃指導(dǎo)展開巡線處理,待作業(yè)結(jié)束后,還要整合問(wèn)題并分析其中因素,從而針對(duì)性落實(shí)維護(hù)、保養(yǎng)舉措。巡檢輸電線路時(shí),工作人員之間要多進(jìn)行交流,實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作,促進(jìn)巡檢內(nèi)容有條不紊地進(jìn)行。在巡檢工作中,如果遇到不符合正常標(biāo)準(zhǔn)的情況,需要第一時(shí)間將信息反饋到相關(guān)領(lǐng)域。
通過(guò)上述分析可知,電力領(lǐng)域正在快速發(fā)展,架空輸電線路的運(yùn)檢工作逐漸成為重點(diǎn)作業(yè)內(nèi)容,為了高效落實(shí)運(yùn)維、檢修工作,需要引進(jìn)無(wú)人機(jī),改善檢查方式,擴(kuò)展巡檢覆蓋面,有效匹配現(xiàn)代的架空輸電線路現(xiàn)實(shí)需求,有關(guān)人員應(yīng)充分應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù),準(zhǔn)確躲避線路附近的障礙物,保證線路運(yùn)行階段足夠穩(wěn)定,形成可靠的電力供應(yīng)體系。