無人機(jī)紅外熱像儀電力巡檢

1、LOGO無人機(jī)載紅外熱像儀高壓電力巡檢一、行業(yè)背景我國(guó)U前已形成華北、東北、華東、華中、E北和南方電網(wǎng)共6個(gè)跨省區(qū)電網(wǎng)；iiokv以上 輸電線路己達(dá)到近51. 4萬km。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)每年電力行業(yè)整體投資約為1000億元,其中硬件設(shè)施為73%,說明輸電設(shè)備在國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)上比重越來越大，隨著電網(wǎng)的日益擴(kuò)大，巡 線的工作量也日益加大，100km的巡線丄作需要20個(gè)巡線人員工作一天才能完成。因此傳統(tǒng)的巡 線方式已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的廣泛需求。K 2015年將推廣協(xié)同巡檢模式國(guó)網(wǎng)已明確的未來巡檢模式，亦為無人機(jī)留下了發(fā)揮作用的廣闊空間。去年3月，國(guó)網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部召開的工作推進(jìn)會(huì)指出，到2

2、015年，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)將全 面推廣直升機(jī)、無人機(jī)和人工巡檢相互協(xié)同的輸電線路新型巡檢模式，全面提高巡檢作業(yè)效率和 效益，保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行。根據(jù)此次會(huì)議，山東、冀北、山西、湖北、四川、重慶、浙江、福建、遼宇、青海共10個(gè)單 位將作為試點(diǎn)，要求利用2013-2014年兩年時(shí)間開展新型巡檢模式試點(diǎn)工作，于2015年總結(jié)試 點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，全面推廣實(shí)施。據(jù)了解，按照巡檢業(yè)務(wù)界面劃分，直升機(jī)可開展線路常規(guī)巡視和狀態(tài)巡視、災(zāi)悄普査和應(yīng)急 搶險(xiǎn)等工作，巡檢對(duì)象主要為特高壓、跨區(qū)直流和500千伏及以上a要線路。大、中型無人直升 機(jī)應(yīng)用于220千伏及以上交直流線路開展常規(guī)巡視和狀態(tài)巡視;小型無人直升

3、機(jī)應(yīng)用于110千伏及 以上線路單塔進(jìn)行巡視、故障巡視和小范ffl通道巡査；固定翼無人機(jī)一般用于500千伏及以上線路 開展通道巡視和災(zāi)后電網(wǎng)評(píng)佔(zhàn)等。人工巡檢主要對(duì)管轄范IS內(nèi)輸電線路開展?fàn)顟B(tài)巡視、日常維護(hù) 及檢測(cè)等，在直升機(jī)、無人機(jī)巡檢作業(yè)覆蓋范H內(nèi)，修訂有關(guān)規(guī)程，以減少巡視次數(shù)。2. 無人機(jī)精細(xì)巡檢超面壓供電局啟用無人機(jī)巡檢始于2012年的十八大保電時(shí)期，當(dāng)時(shí)只能對(duì)輸電線路進(jìn)行整體 粗放式巡檢，經(jīng)過近3年的科研攻關(guān)和探索實(shí)踐，無人機(jī)精細(xì)化巡檢水平已處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。所使用的無人機(jī)山油動(dòng)升級(jí)為電動(dòng)，山單旋翼升級(jí)為多旋翼，拍攝平臺(tái)山航拍云臺(tái)升級(jí)為自主研 發(fā)的機(jī)載吊艙，具有操控靈活、飛行穩(wěn)定性好、懸

4、停點(diǎn)距離近的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路近距離360度無死角、無盲區(qū)拍攝，同時(shí)向地面系統(tǒng)實(shí)時(shí)回傳1920X1080P高清畫質(zhì)圖像，其工作效率達(dá)到人工巡檢效率的兒十倍，已成為專門用于針對(duì)輸電線路故障點(diǎn)巡檢作業(yè)的得力助手。在近兒 年的作業(yè)實(shí)踐中，該局也逐漸摸索形成了一套完整的無人機(jī)巡檢管理模式，包括無人機(jī)作業(yè)管理 制度、規(guī)程.無人機(jī)調(diào)用管理制度。他們編制的無人機(jī)作業(yè)班標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)際生 產(chǎn)中的班組化管理，該管理模式在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中領(lǐng)先。二. 行業(yè)需求從高壓輸電線路的運(yùn)行管理模武和常規(guī)作業(yè)方式來看，傳統(tǒng)巡線方式面臨的困難有:勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件艱苦，而且勞動(dòng)效率低。遇到電網(wǎng)緊急故障和異常氣候條件，

5、線路維護(hù)人員不具備有利的交通優(yōu)勢(shì)，對(duì)于跨江，跨 湖，跨山線路時(shí)常力不從心。只能利用普通儀器或肉眼來巡査設(shè)施,巡査項(xiàng)U不全面。人身安全隱患大，在山區(qū)林區(qū)有毒生物越來越多，特別是夏季的"脾蟲"一旦被咬將危及 性命，威脅最大的還有那些看不見的陷阱和捕獸夾。所以常規(guī)人工巡線這種方式已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的需求。超、特高壓電 網(wǎng)急需先進(jìn)、科學(xué)、高效的電力巡線方式。三、系統(tǒng)介紹使用無人機(jī)載紅外熱像儀進(jìn)行電力巡査時(shí)，巡査系統(tǒng)的組成如下:無人機(jī)(unmannedaerialvehicle或drone)是一種山無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操 縱的無人駕駛飛行器。無人機(jī)可以搭

6、載多種任務(wù)載荷，如照相機(jī)、攝像機(jī)、紫外成像儀，紅外熱 像儀以及他勘測(cè)設(shè)備等等。能夠?qū)崿F(xiàn)航空拍照，地質(zhì)測(cè)量，高壓線路巡視、油田管道檢査、高速 公路管理、森林防火巡査、毒氣勘察、緝毒和應(yīng)急救援、救護(hù)等等工作。2.紅外熱像儀紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)U標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到 紅外探測(cè)器的光敬元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。通 俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同 顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。3. 無人機(jī)載紅外熱像儀無人機(jī)配載紅外熱像儀進(jìn)行高壓線路巡視發(fā)揮了其成本低，效費(fèi)比好；無人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)

7、；生 存能力強(qiáng)，機(jī)動(dòng)性能好，使用方便等優(yōu)勢(shì)。無人機(jī)載紅外熱像儀，憑借其非接觸測(cè)溫，不受光線、霧霾干擾，可視距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，U前 已廣泛應(yīng)用于以下領(lǐng)域：電力巡線、石油管道巡視、森林防火巡査、太陽能電池檢測(cè)、應(yīng)急救 援、警用等。電力紅外熱像無人機(jī)對(duì)于穿越各種復(fù)雜的地理環(huán)境(如經(jīng)過大面積水庫(kù)、湖泊和崇山峻嶺, 原始森林邊緣地區(qū)、高海拔、冰雪覆蓋區(qū)，頻繁滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害地區(qū))的電力線路檢測(cè) 無疑是個(gè)福音。四、業(yè)務(wù)分析1、傳統(tǒng)巡線圖示2、無人機(jī)搭裁紅外熱像儀電力巡線解決方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖功能1:根據(jù)不同被測(cè)物體及其周ffl環(huán)境，設(shè)置背景溫度和發(fā)射率，并通過手動(dòng)或自動(dòng)灰度拉伸、對(duì)比度拉伸，獲取最準(zhǔn)確的溫度

8、數(shù)據(jù)和最優(yōu)質(zhì)的紅外圖像:功能厶 無人機(jī)懸停時(shí)，無人機(jī)控制搖桿可通過串口及10 口可選擇自動(dòng)、人工抓拍紅外圖片和視頻，并將溫度數(shù)據(jù)、紅外圖片或視頻保存至內(nèi)置的存儲(chǔ)卡中，方便后期對(duì)檢測(cè) 和巡視進(jìn)行更細(xì)致的分析;功能3：可根據(jù)應(yīng)用需求，自定義包括傳輸碼流、采集幀頻、報(bào)警溫度在內(nèi)的相關(guān)參數(shù)。3.無人機(jī)搭載紅外熱像儀電力巡線方案優(yōu)勢(shì)分析釆用進(jìn)口 640X480（XM6）或384X 288（XM3）非制冷焦平面探測(cè)器，輸出無以倫比的紅外圖像;本機(jī)存儲(chǔ)可保存熱圖、錄像、溫度、溫度數(shù)據(jù)流等多種數(shù)據(jù)格式;可通過宙口或無線傳輸與地面站通信，控制存儲(chǔ)和對(duì)焦;體積小，重量輕，功耗低，易于集成;無人機(jī)通過掛接熱成像設(shè)備

9、，對(duì)高壓電力線路進(jìn)行巡檢，通過溫度異常變化對(duì)比值，發(fā)現(xiàn)隱蔽性較強(qiáng)故障點(diǎn)，如電纜或電力線路上的器件有微小破損，肉眼從可見光中無法識(shí)別，但是這些缺陷破損往往產(chǎn)生熱效應(yīng),此時(shí)使用負(fù)載熱像儀的無人機(jī)進(jìn)行巡檢，便可在巡檢中提詢發(fā)現(xiàn)缺陷預(yù)防故障的產(chǎn)生結(jié)合傳統(tǒng)可見光巡線，熱成像巡線將大大提高故障點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。無人機(jī)搭載熱成像設(shè)備巡檢輸電設(shè)備判斷依據(jù)：導(dǎo)線（有無紅色發(fā)熱點(diǎn)）、線夾（有無接觸點(diǎn)發(fā)熱）、引流線（有無發(fā)熱點(diǎn)）、絕緣子（有無擊穿發(fā)熱）、桿塔（有無擊穿發(fā)熱）、耐張管（有無發(fā)熱）:無人機(jī)對(duì)于線路穿過的森林山火預(yù)警效果好，傳統(tǒng)光電系統(tǒng)易受天氣、大霧、光線、霧霾天氣等環(huán)境影響，使可見光相機(jī)難以發(fā)現(xiàn)；而紅外熱

10、像儀是檢測(cè)熱輻射圖像，不受光線、霧霾天氣影響，在煙霧形成之前或者夜間均能發(fā)現(xiàn)熱源。紅外視角與可見光視角對(duì)比圖無人機(jī)配備熱像儀進(jìn)行電力巡線圖4、無人機(jī)巡航作業(yè)的優(yōu)勢(shì):(1) 隨著今后電網(wǎng)的快速建設(shè)，維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定高效運(yùn)營(yíng)，已成為電網(wǎng)運(yùn)行的當(dāng)務(wù)之急。依鼎這一具有國(guó)際一流水平的高新技術(shù)及先進(jìn)設(shè)備，將對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的改善和經(jīng)濟(jì)效益的提高提供強(qiáng)有力的支持。(2) 無人機(jī)作業(yè)大大提高了電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的環(huán)境下迅速完成。(3) 傳統(tǒng)的巡線作業(yè)方式科技含量少，丄作效率低。與之相比，利用無人機(jī)作業(yè)便顯出巨大的優(yōu)勢(shì)。(4) 無人機(jī)機(jī)載設(shè)備較多，能夠同時(shí)利用多種設(shè)備對(duì)線路進(jìn)行檢査，提高了巡線的可靠性。(5) 使用無人機(jī)作業(yè)，可使作業(yè)范圉迅速擴(kuò)大，且不為跨江，跨湖，污泥或雪地所困擾。直升機(jī)可以到達(dá)地面人員無法接近的山谷地帶，可以迅速跨越兩個(gè)工作地點(diǎn)，不僅速度快,而且不會(huì)像汽車那樣破壞莊稼、軋壞上地，這在日益重視環(huán)境保護(hù)的今天，具有深遠(yuǎn)的意義。5. 無人機(jī)巡航效益分析1)無人機(jī)巡線降低了電力部門整體巡檢成本。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明：某電網(wǎng)公司一年人工巡線費(fèi)用大約在60萬左右；隨著線路長(zhǎng)度的增加，其規(guī)模效應(yīng)越來越明顯，人工巡線費(fèi)用會(huì)大幅增加,利用無人機(jī)進(jìn)行巡檢可以使巡線平均成本會(huì)越來越低。2)無人機(jī)巡線在巡線過程中發(fā)現(xiàn)重大危急缺陷，及時(shí)為運(yùn)行單