李俊雄

（錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 婁底 417502）

0 引言

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題，先前的運(yùn)維檢修手段無法匹配現(xiàn)代架空輸電線路的需求。如今無人機(jī)技術(shù)快速進(jìn)步，將無人機(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，推動用電系統(tǒng)發(fā)展逐漸趨于智能化水平。

1 無人機(jī)的運(yùn)維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

無人機(jī)中包含飛行控制系統(tǒng)，且無人機(jī)平臺的內(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)無人機(jī)技術(shù)，通過飛行控制器計(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，能夠從高空對設(shè)備、線路落實(shí)檢查，為檢修人員帶來可靠的數(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，檢測線路金具等某部位狀況，巡檢效果趨于優(yōu)良。通過在復(fù)雜的架空輸電線路巡檢、運(yùn)維環(huán)節(jié)引進(jìn)無人機(jī)技術(shù)，可見其優(yōu)勢眾多。無人機(jī)的運(yùn)維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢如表1 所示。

表1 無人機(jī)的運(yùn)維巡檢技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2 基于架空輸電線路分析無人機(jī)運(yùn)維巡檢關(guān)鍵技術(shù)

2.1 自主巡檢

縱觀早些階段的無人機(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)工作人員通過遠(yuǎn)程的操控技術(shù)使用無人機(jī)，負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離控制的人員意識、技能都應(yīng)足夠強(qiáng)，需要這些操控人員的技術(shù)水平過關(guān)。由于巡檢階段存在不穩(wěn)定性，為了使無人機(jī)巡視檢查輸電線路過程足夠可靠，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LiDAR，一方面為實(shí)時(shí)動態(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，針對無人機(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、流動站的方式，實(shí)現(xiàn)差分定位，無人機(jī)通過應(yīng)用此種技術(shù)，當(dāng)需要對架空輸電線路實(shí)現(xiàn)運(yùn)維、巡檢時(shí)，將會由于基站距離而受到約束作用，對此，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)無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主巡檢。

2.2 缺陷識別與故障定位

從架空輸電線路平時(shí)的運(yùn)行情況來看，常常由于一部分因素干擾而出現(xiàn)故障問題，此問題出現(xiàn)后需要使用無人機(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、評判線路的故障情況。與此同時(shí)，無人機(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。利用無人機(jī)展開運(yùn)維、巡檢時(shí)，面對架空輸電線路，應(yīng)有效識別缺陷，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，無人機(jī)發(fā)揮識別功能，找到其中大概率出現(xiàn)的缺陷，例如，絕緣子運(yùn)行時(shí)間過長出現(xiàn)破裂接地的現(xiàn)象[2]。

2.3 作業(yè)安全管控

無人機(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。此種裝置相對比較獨(dú)立，對飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄，并且不允許人為改動。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)性傳遞無人機(jī)數(shù)據(jù)，從而到達(dá)地面監(jiān)控平臺，與此同時(shí)，為了確保無人機(jī)在飛行過程中能夠安全飛行，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)，將會出現(xiàn)警報(bào)信息，從而對整個(gè)作業(yè)過程發(fā)揮監(jiān)控功效。在無人機(jī)巡檢部分中，監(jiān)測應(yīng)全面，包含對天氣環(huán)境的合理監(jiān)測，同時(shí)能夠檢測巡檢區(qū)域的地理信息，具體巡檢過程中涉及山上作業(yè)，若人為巡檢通過目測的方式無法得到準(zhǔn)確的效果，而利用無人機(jī)能夠?qū)芸蛰旊娋€路跨越等有效把握，方便查找接地問題，減少人力投入。

3 運(yùn)維巡檢無人機(jī)的應(yīng)用

輸電線路采取無人機(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了技術(shù)支持。

3.1 正常巡視操作

在架空輸電線路中，無人機(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，此種方式延長了巡視周期，應(yīng)用無人機(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人機(jī)搭配應(yīng)用，巡檢輸電線路附近的環(huán)境，檢測線路交叉的狀況，當(dāng)展開山區(qū)巡檢工作時(shí)，有效節(jié)省了人工力量，通過無人機(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，通過無人機(jī)來依據(jù)起落點(diǎn)展開輸電線路的距離測量。

3.2 巡檢圖像智能化處理

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)測缺陷問題。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。

3.3 故障快速查驗(yàn)

在無人機(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，通過收集的信息數(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)的問題以及故障程度。無人機(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，對于發(fā)熱不正常的部分，通過測溫比較，能夠深層研究光譜圖像，找出線路中出現(xiàn)的不良缺陷問題。當(dāng)無人機(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。

3.4 帶電跨越架線施工

無人機(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)，借助無人機(jī)設(shè)備，對小號的絕緣繩進(jìn)行牽引，以小號絕緣繩為基礎(chǔ)，對中號絕緣繩發(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)電量帶來了支持。

3.5 智能操縱終端APP

通過應(yīng)用智能操控終端，無人機(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，對于前方的目標(biāo)輸電線路，拍攝工作會連續(xù)進(jìn)行，基本上飛行環(huán)節(jié)不會受到熟練水平的干擾，飛向操作相對簡單，同時(shí)也明顯提升了輸電線路巡視飛行過程的穩(wěn)定性。通常來講，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，無人機(jī)的定位功能之所以能夠精準(zhǔn)，主要由于無人機(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，當(dāng)后續(xù)的任務(wù)基本類型相同，便能以自動狀態(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)揮自動功能，航線高度出現(xiàn)。

3.6 影像數(shù)據(jù)處理

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。通過應(yīng)用紅外影像數(shù)據(jù)，由于其分辨率相對偏低，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)檢測技術(shù)，通過觀測獲取的缺陷量局面，無法全面包含缺陷。有關(guān)人員在無人機(jī)運(yùn)維巡檢中引進(jìn)深度學(xué)習(xí)技術(shù)檢測方式，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。

3.7 輔助維護(hù)操作

從先前運(yùn)用的維護(hù)修理方法來看，需要相關(guān)人員到頂部去，逐步移動從而進(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)樹木生長過高接地等現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)逐漸推行無人機(jī)的輔助維護(hù)技術(shù)，能夠促進(jìn)無人機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，達(dá)到輸電線路的應(yīng)用需求。

3.8 新線路建設(shè)勘查

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)用無人機(jī)設(shè)備，與人工力量相結(jié)合，針對輸電線路執(zhí)行普查工作，規(guī)范采取航拍手段，對相關(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。

4 應(yīng)用無人機(jī)開展運(yùn)維巡檢工作相關(guān)注意事項(xiàng)

4.1 保證無人機(jī)自身狀態(tài)良好，選擇適合的飛行環(huán)境

巡檢作業(yè)落實(shí)期間，工作人員需要檢查無人機(jī)的狀態(tài)，保證各方面無問題。若其運(yùn)行狀態(tài)不滿足條件，會嚴(yán)重干擾飛行的速度水平，無人機(jī)也不能在規(guī)定的高度上飛行，最終導(dǎo)致巡檢工作無法正常開展[3]。巡檢階段中，工作人員需要多留意無人機(jī)運(yùn)行信息，對此運(yùn)維巡檢無人機(jī)的技術(shù)要求，及時(shí)處理狀態(tài)問題。表2 為運(yùn)維、巡檢無人機(jī)的技術(shù)要求。

表2 運(yùn)維巡檢無人機(jī)的技術(shù)要求

當(dāng)對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。無人機(jī)飛行期間的環(huán)境因素會受到地形的影響，也就是說與地形的復(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)場中生長著諸多樹木。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，若無明顯的隱患點(diǎn)，需要對耐張桿跳線解開操作，采取分段處理方式。

4.2 加強(qiáng)防護(hù)，優(yōu)化飛行路線

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)，對于使用中的無人機(jī)，需要加強(qiáng)固定保護(hù)，無人機(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，防止事故問題影響其他方面。針對架空輸電線路，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]。

4.3 完善巡檢方式，強(qiáng)化部門溝通

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，還要整合問題并分析其中因素，從而針對性落實(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。

5 結(jié)語

通過上述分析可知，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。