輸電線路無人機單塔精細巡視方法研究

輸電線路無人機單塔精細巡視方法研究

摘要：隨著經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力的不斷提升，我國互聯(lián)大電網(wǎng)的建設得到了較快的發(fā)展，并逐漸完善起來，線路總長度和電量輸送容量都在逐年增長，因此確保輸電線路的正常運行成為電力巡檢的重點工作。為確保線路可靠運行，巡視人員應對運行過程中存在的隱患及時進行排查，同時確保線路無損傷可靠運營。由于四旋翼無人機具有攜帶方便、操作簡單、反應迅速、載荷豐富、任務用途廣泛、起飛降落對環(huán)境的要求低、自主飛行等優(yōu)點，在輸電線路巡視中廣泛應用。但是，由于不同飛控手拍照習慣、飛行路徑不同，導致在電腦上查找缺陷時不便，為保證無人機的巡視質(zhì)量，提高巡視效率，本文總結出一種單塔精細巡視發(fā)方法，能夠有效提高無人機的巡視水平。關鍵詞：輸電線路；無人機；單塔精細巡視；方法引言隨著社會的發(fā)展，我國電力行業(yè)的發(fā)展也空前提高，電網(wǎng)規(guī)模的日益擴大，使得巡線工作量快速增加。多旋翼無人機應用于輸電線路巡視，可極大地降低線路人員的工作量，但同時對線路人員的水平提出了更高的要求。在本文中，筆者將概述一下無人機相對人工巡視的優(yōu)勢，之后對輸電線路無人機單塔精細巡視進行了探討。這對于實現(xiàn)標準巡檢，提高巡檢效率具有一定的指導意義。1無人機分類及其應用特點目前,應用于輸電線路巡檢的無人機機型主要有固定翼無人機、無人直升機以及多懸翼無人機。固定翼無人機荷載大,飛行速度快,續(xù)航時間長,但是不能進行懸停,該機型一般用于輸電線路走廊的整體普查,及時發(fā)現(xiàn)線路走廊內(nèi)違章建筑和高大樹木,以及用于災后應急評估,可為救災搶險提供第一手的現(xiàn)場資料。無人機直升機能夠定點起飛和降落,并且可以進行空中懸停,但是速度不如固定翼無人機,續(xù)航時間較短,不適合長距離巡線,而且成本較高,飛行操作較為困難。多旋翼無人機飛行機動靈活、操作簡單、懸停穩(wěn)定性高,抵御陣風能力強,可以對線路桿塔、絕緣子串、金具等設備進行圖像信息采集,取得圖像或視頻供技術人員進行分析,也可在線路大型檢修作業(yè)前進行勘測,提前檢查設備狀況,便于檢修方案的制定。多懸翼無人飛行器所能完成的輸電線路巡檢工作可以歸納為五大類:桿塔類、導地線類、絕緣子類、金具類和通道類。桿塔類主要包括塔材塔身嚴重變形、破損和傾倒,桿塔存在異物,塔材缺失、標志牌丟失等;導地線類包括變形斷股、放電燒傷痕跡、壓接管過熱、有異物等;絕緣子類包括玻璃絕緣子自爆、合成絕緣子閃絡痕跡、電流燒傷、污損、破損傾斜;金具類包括各線夾、均壓環(huán)、間隔棒、防振錘破損、缺損、變形跑位等;通道類包括通道是否存在超高樹木、新建建筑以及其他危險因素。2無人機巡視的優(yōu)勢及存在的問題2.1優(yōu)勢無人機巡視，是利用無線電遙控設備進行控制的不載人的飛行器，將地理信息、電力電子、圖像識別等融合起來，由導航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等組成。無人機簡單小巧，成本較低，而且容易控制，已經(jīng)在多個領域得到了較為廣泛的應用，在輸電線路巡視方面更是應用效果顯著。（1）可以大大提高工作效率。無人機操作方便，隨時可以起飛，并且不容易受到外界因素的干擾。巡視質(zhì)量高。（2）無人機的智能化、機械水平較高，能夠適應多種復雜地形的巡視工作，安全性較高。（3）無人機可以自由停歇或者起飛，巡視距離遠，可有效彌補人力巡視的不足。2.2存在的問題無人機不受地理環(huán)境及高度的限制，在其下部搭載圖像采集及傳輸系統(tǒng)，可以輕松實現(xiàn)對桿塔的全方位、無死角巡視，并留存照片及錄像等客觀資料，方便后續(xù)對桿塔環(huán)境進行查看。目前，作業(yè)人員對于無人機操控具有一定經(jīng)驗，但在輸電線路單塔精細巡視方面，一般是在發(fā)生跳閘事故，作業(yè)人員對某處位置進行懷疑后，才利用無人機進行確認，在將輸電線路無人機單塔精細巡檢作為正常巡視方面，還沒有形成固定的作業(yè)方式，作業(yè)人員操作還具有盲目性。因此，需要一種輸電線路無人機單塔精細巡視方法，可以達到使無人機巡視替代人工巡視的效果，在確保巡檢資料有效性的同時，也可以確保實現(xiàn)全方位巡視。3無人機巡檢業(yè)務分析3.1日常巡視（1)220kV及以上線路,除人口活動密集區(qū)、禁飛區(qū)等不適合直升機作業(yè)區(qū)域外,應開展直升機日常巡視,單次作業(yè)應開展可見光巡視和紅外測溫工作,用于發(fā)現(xiàn)線路較為明顯的缺陷和外部隱患。（2)直升機不適合作業(yè)區(qū)域仍以人工巡視為主,并利用多旋翼無人機替代人工登塔進行精細化檢查(禁飛區(qū)等不適合作業(yè)區(qū)域除外)。若人工地面巡視和機巡作業(yè)過程中,桿塔局部存在巡視盲區(qū)時,應按周期及時安排登塔巡視。部分位于河網(wǎng)、山坡等人員難以接近的桿塔,以多旋翼無人機開展精細化巡視為主,人工巡視為輔。（3)35～110kV線路,由于桿塔高度較低和檔距較小,一般采取以多旋翼無人機開展精細化巡視為主,人工巡視為輔。（4)人工巡視每年至少一次,主要巡視通道和基礎、鐵塔、附屬設施等機巡不易發(fā)現(xiàn)的設備缺陷和隱患。3.2特殊巡視(1)防風防汛、防雷、防鳥害、防污、防覆冰、防外力破壞、防山火、防飄浮物、災情巡視、保供電等特殊巡視(不含夜間特巡),單點或小范圍采用視頻監(jiān)控、人工巡視、人員值守、多旋翼無人機、固定翼無人機相結合的方式;整條線路或大面積快速普查推薦使用固定翼無人機(空域、天氣滿足條件),還可采用無人直升機。(2)夜間防污特巡由人工完成。(3)臺風、大面積冰災等災情巡視,在空域和天氣允許條件下以直升機、固定翼無人機巡視為主,多旋翼無人機、人工巡視為輔。3.3線路故障查找以多旋翼無人機為主,人工巡視為輔,必要時可采用直升機。3.4檢測線路樹障，交叉跨越，對地距離以無人直升機、固定翼無人機搭載三維激光掃描技術為主,交叉跨越、林木速生區(qū)開展人工重點復測;紅外測溫以機巡為主,人工輔助測量;接地電阻、絕緣子零值、污穢等其他檢測以人工為主。4無人機在輸電線路的應用探索4.1探索建立無人機自動巡檢模式掌握激光點云、傾斜攝影等的核心技術，具備自主分析、研判數(shù)據(jù)的能力，建立智能管理平臺，逐步實現(xiàn)各類巡視獲得數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，綜合應用大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)從任務創(chuàng)建、巡檢管理、缺陷辨識、客戶端推送全過程管理。4.2探索實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動處理開展圖像自動判別研究，逐步實現(xiàn)無人機自主飛行巡視桿塔，自動查找、智能判別線路缺陷。（1）無人機動力電池電量自動補充技術的研究。在固定地點設立“機巢”，在“機巢”中采用更換動力電池或采用直接充電方式實現(xiàn)無人機動力電池電量自動補充。（2）輸電線路桿塔本體無人機自動巡檢技術及數(shù)據(jù)傳輸技術的研究。采用可實現(xiàn)厘米級定位的查分GPS多旋翼無人機，對桿塔本體定距離、定角度、定焦距、定路徑、定周期拍攝固定數(shù)量的可見光、紅外、紫外等影像，實現(xiàn)輸電線路無人機自動巡檢，同時巡檢過程作業(yè)人員可隨時可控。結語輸電線路無人機超視距巡視智能操控系統(tǒng)具有航線自動規(guī)劃、一鍵起飛、自主作業(yè)、自動返航、斷點續(xù)飛、智能避障等功能，內(nèi)置正射影像、傾斜攝影、樹障巡視、點云采集等多種智能業(yè)務化作業(yè)模式，無需人工干預，即可實現(xiàn)輸電線路無人機超視距智能化巡視，有效地減少了人工操作，降低了職業(yè)門檻，保證了飛行安全，減少了事故率。參考文獻[1]王淼，李源源，陳艷芳，劉偉