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基于无人机巡检的输电线路自动测量技术林荣威

发表时间：2021/5/13 来源：《中国电力企业管理》2021年2月作者：林荣威

[导读] 现当今，随着我国经济的快速发展，电力系统改革的深化，电力行业快速发展，电网规模也越来越大，但这也给电力巡检任务带来了一定困难，亦提出了更高的要求。在传统的人工巡检无法应对当下巡检任务的背景下，无人机凭借其较高的灵活度与工作效率，为电力巡检带来了更自动化、智能化的解决方案。

广西省防城港市电网有限责任公司防城港供电局林荣威 ?538001

摘要：现当今，随着我国经济的快速发展，电力系统改革的深化，电力行业快速发展，电网规模也越来越大，但这也给电力巡检任务带来了一定困难，亦提出了更高的要求。在传统的人工巡检无法应对当下巡检任务的背景下，无人机凭借其较高的灵活度与工作效率，为电力巡检带来了更自动化、智能化的解决方案。现提出一套无人机电力巡检系统，实现了无人机自动化巡线，通过多路运营商无线网卡高速、稳定地回传图像与视频，地面服务器端通过测温校准及分析进行故障检测，并将接收到的数据进行智能归档，保证了无人机电力巡检的准确性和稳定性。
关键词：无人机巡检;输电线路;自动测量技术
        引言
        随着我国电网建设水平不断提高，长距离、高海拔、大跨越等高建设难度的输电线路也越来越多，这些输电线路在提高广大人民群众用电质量的同时也大幅度增加了运维巡检人员的工作难度。为了有效地解决这一问题，缓解线路巡检人员的工作压力，无人机巡检技术逐渐发挥了其应有的作用价值，这也是笔者将要重点阐述的主要内容。
        1无人机技术的原理与功能
        目前，输电线路巡检中最常应用的无人机一般是UH无人机(又称“遥控直升无人机”)与M4Ｒ无人机(又称“四旋翼无人机”)。其UH无人机主要由地表摄影与操控系统、影像收集与传送设备、遥控直升本体等多部分组成。它的主要功能是利用人工遥控，精确地飞行到相应的输电线路周边，在确保机身安全的前提下，悬停在电力线路附近，收集相应输电线路的视频图像，然后利用现代无线图像传送设施，精确传输到电网后台，方便工作人员查看输电线路状况。而M4Ｒ无人机则通常由M4Ｒ无人机身和M4Ｒ地面站两部分构成。它不但悬停性能、起降能力突出，而且能够携带先进的高分辨率微型摄影仪、无线图像传送器等，可以进行输电线路高清图像采集，远程目标传送。在具体的巡检工作中，M4Ｒ无人机在地面站的对应引导作用下，先是沿着目标电网飞行，当飞行至安全距离，到达输电设备周边后，就会主动悬停合适的空间位置，选择科学合理的角度采集相关图像，而后精准传送到地面站。当需要调整被检测的电力设备与图像摄影仪时，工作人员则只需适时控制M4Ｒ无人机的减振云台。
        2无人机巡检的输电线路自动测量技术
        2.1确定巡检项目
        对输电线路进行巡检主要依靠无人机进行。在巡检过程中，首先要确定巡检范围及内容，并对巡检内容进行细分，一般来说，巡检主要是对线路的主体、通道还有其他附加设备进行检查，也就是说，巡检包含了对线路的精细巡检、对点位的巡检、对线路范围的检查三部分内容。无人机巡检主要依靠红外成像仪和高清相机进行，红外成像仪能对设备发热作出及时的反应，从而辨别设备是否存在故障，而高清相机能清晰记录输电线路及其附属设备的运作，能及时掌握异常情况。巡检作业不仅包含了对线路通道内的总体检查（如施工情况，构筑物情况，可能存在的地质灾害），还包含了对导线、基础、杆塔等零件及标示牌、防雷及监测装置等外在装置的巡检。
        2.2鸟害巡检
        由于输电线路通常被设置在丘陵、高山等地区，且通常以高塔架设为主，符合鸟林筑巢要求，因而常常会受到鸟类的影响导致输电线路频繁出现故障且无法正常运行。为了可以有效地解决鸟害问题，工作人员可根据年鸟类物种的迁徙特性及筑巢习惯，利用无人机设备在筑巢前期对其进行驱赶，对筑巢后期实施监控巡检，帮助工作人员更好地了解线路中不同区间的鸟害情况，并对其实施针对性地驱赶措施，以保障该区域段内输电线路的安全运行。

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        2.3利用无人机快速清除输电线路附着杂物
        因为我国的输电线路大多处于户外暴露状态，所以它们在运行过程中难免受大风、雨、雪等诸多不确定因素影响，经常性附着一些杂物异物。这就需要巡检人员及时彻底清理输电线路，以免因此造成输电线路运行异常，停运甚至引发相关的触电事故。但是依靠人力方式进行输电线路上附着杂物异物的清除不但效率低还存在着极大的安全风险。引进无人机技术后，就可以将激光模组、控制器等相关设备装置在多旋翼无人机上，当巡检人员利用云台摄像头找准杂物附着位置时，就可以适时的调整无人机的悬停方位，以确保杂物能处在无机搭载的激光模组的焦点上。这时工作人员可以通过无程控制系统打开激光模组，这样激光模组中发射出的能量激光就可以快速地熔断杂物，使输电线路处于常规状态了。
        2.4红外巡检
        通常来说，每年的夏季是我国用电的高峰期，输电线路在运行过程中常常会出现设备异常发热及其相关故障问题。对此工作人员可利用无人机设备机载红外测温来缓解人工红外测温工作的压力，同时还可对地势恶劣地区的输电线路运行情况进行快速诊断，在提高巡检效率的同时其巡检质量也得到了保障。
        3无人机技术在输电线路巡检工作中的应用前景展望
        将无人机技术应用到输电线路巡检工作人员中，不但可以通过地面控制系统多方位获取可存储的输电线路高清图像，帮助工作人员精准判断线路运行情况，还可以及时高效地巡查出输电线路的故障位置，显著降低巡检人员的工作强度，有效规避传统人工高空巡检而产生的电力安全事故。且无人机在应用过程中还具有应用成本低、维护费用少、风险系数小等多种优点。所以未来无人机技术在输电线路巡检工作中的应用前景也较为广泛与良好。基于此，电力系统在遵守国家相关法律政策的基础上，十分必要做好以下两点工作，以不断提升无人机技术在输电线路巡检工作中的应用水平，促进我国电力巡检工作不断向现代化、科技化方向转变。
        3.1重视巡检人员的无人机技术培训工作
        一方面电力系统要对其巡检人员进行基本的无人机技能培训，以为他们能遥控无人机进行常规基本的输电线路周期性巡检打下技能基础。另一方面，电力部门也要加强无人机的职业技能培训工作，在对学员传授无人机技术基础技能的前提下，有效拓展电力巡检人员的创新思维，力争培养出一批高技能高素质的复合型现代电网巡检人员，鼓励他们积极地将无人机基础技能与具体巡检实践结合，改进与研究出更加高效的专门针对电网巡检工作的无人机技术标准。
        3.2加快无人机技术与人工智能技术的有效融合
        先进的人工智能技术是未来社会发展的重要趋势与主要动力之一，积极地将人工智能技术引入输电线路无人机巡检工作，不断提高无人机的智能控制、环境适应、协同指挥以及语音交互、智能分析等能力，对提高输电线路无人机巡检的科学性、高效性、精准性都具有重大作用。
        结语
        无人机巡检在目前输电线路的检修中作用广泛，其智能化程度较高，为输电线路的巡检提供了极大的便利。但是，目前无人机巡检还存在诸多的问题，比如无人机的作业流程没法提前设置，即使提前设置也经常出现各种故障，无人机巡检路径也较难把控等。
参考文献
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作者简介：林荣威（1992-），男，壮族，广西防城港人，本科，助理工程师，主要从事输电线路无人机工作。