輸電線路無(wú)人機(jī)單塔精細(xì)巡視方法研究

輸電線路無(wú)人機(jī)單塔精細(xì)巡視方法研究

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力的不斷提升，我國(guó)互聯(lián)大電網(wǎng)的建設(shè)得到了較快的發(fā)展，并逐漸完善起來(lái)，線路總長(zhǎng)度和電量輸送容量都在逐年增長(zhǎng)，因此確保輸電線路的正常運(yùn)行成為電力巡檢的重點(diǎn)工作。為確保線路可靠運(yùn)行，巡視人員應(yīng)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中存在的隱患及時(shí)進(jìn)行排查，同時(shí)確保線路無(wú)損傷可靠運(yùn)營(yíng)。由于四旋翼無(wú)人機(jī)具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛、起飛降落對(duì)環(huán)境的要求低、自主飛行等優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路巡視中廣泛應(yīng)用。但是，由于不同飛控手拍照習(xí)慣、飛行路徑不同，導(dǎo)致在電腦上查找缺陷時(shí)不便，為保證無(wú)人機(jī)的巡視質(zhì)量，提高巡視效率，本文總結(jié)出一種單塔精細(xì)巡視發(fā)方法，能夠有效提高無(wú)人機(jī)的巡視水平。關(guān)鍵詞：輸電線路；無(wú)人機(jī)；單塔精細(xì)巡視；方法引言隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展也空前提高，電網(wǎng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，使得巡線工作量快速增加。多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)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(shí)對(duì)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(wú)人機(jī)相對(duì)人工巡視的優(yōu)勢(shì)，之后對(duì)輸電線路無(wú)人機(jī)單塔精細(xì)巡視進(jìn)行了探討。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)巡檢，提高巡檢效率具有一定的指導(dǎo)意義。1無(wú)人機(jī)分類及其應(yīng)用特點(diǎn)目前,應(yīng)用于輸電線路巡檢的無(wú)人機(jī)機(jī)型主要有固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)以及多懸翼無(wú)人機(jī)。固定翼無(wú)人機(jī)荷載大,飛行速度快,續(xù)航時(shí)間長(zhǎng),但是不能進(jìn)行懸停,該機(jī)型一般用于輸電線路走廊的整體普查,及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路走廊內(nèi)違章建筑和高大樹木,以及用于災(zāi)后應(yīng)急評(píng)估,可為救災(zāi)搶險(xiǎn)提供第一手的現(xiàn)場(chǎng)資料。無(wú)人機(jī)直升機(jī)能夠定點(diǎn)起飛和降落,并且可以進(jìn)行空中懸停,但是速度不如固定翼無(wú)人機(jī),續(xù)航時(shí)間較短,不適合長(zhǎng)距離巡線,而且成本較高,飛行操作較為困難。多旋翼無(wú)人機(jī)飛行機(jī)動(dòng)靈活、操作簡(jiǎn)單、懸停穩(wěn)定性高,抵御陣風(fēng)能力強(qiáng),可以對(duì)線路桿塔、絕緣子串、金具等設(shè)備進(jìn)行圖像信息采集,取得圖像或視頻供技術(shù)人員進(jìn)行分析,也可在線路大型檢修作業(yè)前進(jìn)行勘測(cè),提前檢查設(shè)備狀況,便于檢修方案的制定。多懸翼無(wú)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(dǎo)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(yán)重變形、破損和傾倒,桿塔存在異物,塔材缺失、標(biāo)志牌丟失等;導(dǎo)地線類包括變形斷股、放電燒傷痕跡、壓接管過(guò)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(luò)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(xiǎn)因素。2無(wú)人機(jī)巡視的優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題2.1優(yōu)勢(shì)無(wú)人機(jī)巡視，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備進(jìn)行控制的不載人的飛行器，將地理信息、電力電子、圖像識(shí)別等融合起來(lái)，由導(dǎo)航系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等組成。無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)單小巧，成本較低，而且容易控制，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，在輸電線路巡視方面更是應(yīng)用效果顯著。（1）可以大大提高工作效率。無(wú)人機(jī)操作方便，隨時(shí)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(wú)人機(jī)的智能化、機(jī)械水平較高，能夠適應(yīng)多種復(fù)雜地形的巡視工作，安全性較高。（3）無(wú)人機(jī)可以自由停歇或者起飛，巡視距離遠(yuǎn)，可有效彌補(bǔ)人力巡視的不足。2.2存在的問(wèn)題無(wú)人機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)桿塔的全方位、無(wú)死角巡視，并留存照片及錄像等客觀資料，方便后續(xù)對(duì)桿塔環(huán)境進(jìn)行查看。目前，作業(yè)人員對(duì)于無(wú)人機(jī)操控具有一定經(jīng)驗(yàn)，但在輸電線路單塔精細(xì)巡視方面，一般是在發(fā)生跳閘事故，作業(yè)人員對(duì)某處位置進(jìn)行懷疑后，才利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行確認(rèn)，在將輸電線路無(wú)人機(jī)單塔精細(xì)巡檢作為正常巡視方面，還沒(méi)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(wú)人機(jī)單塔精細(xì)巡視方法，可以達(dá)到使無(wú)人機(jī)巡視替代人工巡視的效果，在確保巡檢資料有效性的同時(shí)，也可以確保實(shí)現(xiàn)全方位巡視。3無(wú)人機(jī)巡檢業(yè)務(wù)分析3.1日常巡視（1)220kV及以上線路,除人口活動(dòng)密集區(qū)、禁飛區(qū)等不適合直升機(jī)作業(yè)區(qū)域外,應(yīng)開展直升機(jī)日常巡視,單次作業(yè)應(yīng)開展可見光巡視和紅外測(cè)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(jī)不適合作業(yè)區(qū)域仍以人工巡視為主,并利用多旋翼無(wú)人機(jī)替代人工登塔進(jìn)行精細(xì)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(jī)巡作業(yè)過(guò)程中,桿塔局部存在巡視盲區(qū)時(shí),應(yīng)按周期及時(shí)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(wú)人機(jī)開展精細(xì)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(wú)人機(jī)開展精細(xì)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(chǔ)、鐵塔、附屬設(shè)施等機(jī)巡不易發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷和隱患。3.2特殊巡視(1)防風(fēng)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(zāi)情巡視、保供電等特殊巡視(不含夜間特巡),單點(diǎn)或小范圍采用視頻監(jiān)控、人工巡視、人員值守、多旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)相結(jié)合的方式;整條線路或大面積快速普查推薦使用固定翼無(wú)人機(jī)(空域、天氣滿足條件),還可采用無(wú)人直升機(jī)。(2)夜間防污特巡由人工完成。(3)臺(tái)風(fēng)、大面積冰災(zāi)等災(zāi)情巡視,在空域和天氣允許條件下以直升機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)巡視為主,多旋翼無(wú)人機(jī)、人工巡視為輔。3.3線路故障查找以多旋翼無(wú)人機(jī)為主,人工巡視為輔,必要時(shí)可采用直升機(jī)。3.4檢測(cè)線路樹障，交叉跨越，對(duì)地距離以無(wú)人直升機(jī)、固定翼無(wú)人機(jī)搭載三維激光掃描技術(shù)為主,交叉跨越、林木速生區(qū)開展人工重點(diǎn)復(fù)測(cè);紅外測(cè)溫以機(jī)巡為主,人工輔助測(cè)量;接地電阻、絕緣子零值、污穢等其他檢測(cè)以人工為主。4無(wú)人機(jī)在輸電線路的應(yīng)用探索4.1探索建立無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢模式掌握激光點(diǎn)云、傾斜攝影等的核心技術(shù)，具備自主分析、研判數(shù)據(jù)的能力，建立智能管理平臺(tái)，逐步實(shí)現(xiàn)各類巡視獲得數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理，綜合應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)從任務(wù)創(chuàng)建、巡檢管理、缺陷辨識(shí)、客戶端推送全過(guò)程管理。4.2探索實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理開展圖像自動(dòng)判別研究，逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主飛行巡視桿塔，自動(dòng)查找、智能判別線路缺陷。（1）無(wú)人機(jī)動(dòng)力電池電量自動(dòng)補(bǔ)充技術(shù)的研究。在固定地點(diǎn)設(shè)立“機(jī)巢”，在“機(jī)巢”中采用更換動(dòng)力電池或采用直接充電方式實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)動(dòng)力電池電量自動(dòng)補(bǔ)充。（2）輸電線路桿塔本體無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢技術(shù)及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的研究。采用可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位的查分GPS多旋翼無(wú)人機(jī)，對(duì)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(shí)現(xiàn)輸電線路無(wú)人機(jī)自動(dòng)巡檢，同時(shí)巡檢過(guò)程作業(yè)人員可隨時(shí)可控。結(jié)語(yǔ)輸電線路無(wú)人機(jī)超視距巡視智能操控系統(tǒng)具有航線自動(dòng)規(guī)劃、一鍵起飛、自主作業(yè)、自動(dòng)返航、斷點(diǎn)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(diǎn)云采集等多種智能業(yè)務(wù)化作業(yè)模式，無(wú)需人工干預(yù)，即可實(shí)現(xiàn)輸電線路無(wú)人機(jī)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(xiàn)[1]王淼，李源源，陳艷芳，劉偉