无人机电力线路安全巡检系统及关键技术 马骏

发表时间:2021/6/11   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:马骏 梁栋
[导读] 摘要:随着时代的进步和发展,电力线路的建设数量逐步增加,这对于实际的线路运维工作带来巨大挑战。
        国网山西省电力公司输电检修分公司  山西太原  030000
        摘要:随着时代的进步和发展,电力线路的建设数量逐步增加,这对于实际的线路运维工作带来巨大挑战。而无人机技术的出现,正好能够减轻运维工作人员负担,提高运维效率,推动电力线路运维工作的高质量开展。对此,相关技术人员和运维人员应该引起重视。
        关键词:无人机;电力线路安全巡检系统;关键技术
        1无人机电力线路安全巡检系统
        1.1技术要求
        无人机电力线路安全巡检系统主要就是针对无人机进行电力线路巡检工作,因此关键在于(1)需要进行无人机的设计和打造工作。一定要认识到应用无人机进行电力线路巡检的意义和价值,应该研发一些能够适应相关崎岖地形,具有地形适应能力以及相关信息传感能力的特殊无人机,只有这样的无人机才能够达到预期的工作标准,才能够获取相应的数据资料,才能够实现电力线路安全巡检工作的稳步进行。(2)还应该构建相应的信息化处理平台,使得能够将无人机所收集的相关数据和相关资料能够纳入进行,并进行后期的分析、处理工作,以此来达到预期的资料收集和使用的效果。将相关输电线路的实时数据进行在线实时整理、分析,分辨电力线路当前相关状态,定位其所在位置和故障点,以此来给修复工作进行辅助。
        1.2系统结构
        无人机电力线路安全巡检系统是我国进行电力巡检工作的重要核心系统,其自身主要由三部分构成:(1)无人机飞行平台。(2)地面实时数据获取系统。(3)是地面数据处理分析中心。无人机飞行平台自身可以对无人机的固定翼和旋翼为基础和根据进行划分。其自身搭载许多先进的传感设备和数据获取设备,还有自助预警设备和相关的避障系统等无人机飞行的必备设备。其能够在复杂的环境之中保持飞行的姿态和稳定,还能够利用自身的定位系统将自身的位置和状态实时传输给后台的数据操作人员,接着会根据探测点的环境状况以及视野情况选择合理的传感器系统,以此来最大程度获取探测点的相关数据资料。而地面实时数据获取系统是整个电力线路安全巡检系统中的关键核心,承担着重要的过渡和枢纽作用。
        系统任务:(1)接受无人机所传输的相关数据资料,以及对无人机的信号进行接收。(2)对无人机进行控制,将相关数据资料传输至后台的工作人员,以此来推进下一步的工作计划。(3)地面数据处理分析中心是整个电力线路安全巡检系统的最终汇总系统,具有整理、分析、存储、应用等效果。其自身能够应用相关数据技术和测量技术对各类检测对象进行精确化测量和分析,还能够对相关巡检线路进行可视化技术呈现,检测出线路的损坏位置、线路的损坏原因,能够及时准确的定位线路的所在位置和所处情况,达到电力线路的故障及时查处,方便后期的及时维修工作,大大提高检修效率和速度。
        2无人机电力巡检技术简介
        2.1巡线及避障技术
        无人机在执行既定电力巡检任务时,需要准确地按照任务路线进行飞行,躲避线路上可能存在或突然出现的障碍物,并在躲避结束后及时回归到任务路线上继续巡检。目前的无人机巡线技术主要通过GPS定位及导航技术、基于摄像的视觉技术等结合应用实现,但在飞行过程中易受到如恶劣天气造成无人机姿态异常等因素影响,导致视觉技术的识别率下降。避障技术主要通过视觉技术、红外探测技术和声呐探测技术等结合应用实现,但对于较大或者移动速度较快的障碍物,无人机可能会因为来不及躲避而损坏。因此,无人机自身以及挂载设备的硬件品质和各种软件技术都需要进一步提升,以保证无人机在巡检任务中的安全性和稳定性。
        2.2无人机姿态控制技术
        无人机通常质量轻、体型小,在巡检任务飞行过程中容易受到恶劣天气的影响而失去平衡,甚至坠毁,同时,无人机姿态的正常与否也影响着巡线、避障和故障检测的准确性。目前无人机的姿态控制技术主要依赖安装在无人机上的飞行控制器来实现。

当无人机姿态发生异常时,飞行控制器将根据当前无人机的具体姿态、线速度、角速度和加速度等对无人机进行动作调整,帮助无人机回归到正常的飞行状态,保证巡检任务的正常执行。
        2.3无线通信技术
        执行巡检任务时,无人机需要与地面服务器保持实时的无线连接,以保证可以实时回传无人机的状态信息、任务信息和所拍摄的图像、视频等数据文件,以及接收地面服务器发送的控制信号并给予反馈等。但电力巡检的环境往往十分复杂,且充满变化和不确定因素,系统的无线通信技术需要具备很强的抗干扰能力,以及足够的传输速度和带宽来支撑实时信息传输甚至巡视高清视频的直播,以保证整个电力巡检任务完成的及时性和稳定性。
        2.4故障检测技术
        目前围绕无人机的电力巡检任务主要是通过无人机在巡检过程中挂载相应的摄像设备,拍摄输电线路的相关图像、视频等并进行回传,地面服务器再对接收到的图像、视频等进行处理和分析,得到输电线路的健康状况并判断是否有缺陷或故障。常见的故障分析手段有测温分析、线路外形分析等。影响故障检测准确性的因素主要有:拍摄的角度,图像、视频文件的清晰度,分析技术的精度等,各部分的准确性和稳定性都决定了整个故障检测的准确性,因此都不容忽视。
        3电力线路巡视工作中无人机技术的应用效果
        3.1无人机可以躲闪障碍物
        在电力线路巡视工作过程中,由于受到线路分布区域环境因素的影响,供电线路周围经常会出现各种障碍物。通过无人机设备的有效应用,在供电线路的巡视过程中,可以对空中存在的一些障碍物进行躲闪,可以有效防止无人机受到撞击而损坏。通过先进的无人机技术合理应用,可以通过自动雷达探头对前方的障碍物分布情况进行准确判断,然后通过无人机控制系统准确绕过障碍物,对供电线路进行全面巡视和检查,有效提高整个供电线路巡视工作的效率和质量,同时降低工作人员的工作量。除此之外,通过红外光线传感系统的应用,可以对周围障碍物的光源变化情况进行准确判断,发出相应的警报信号,合理规划无人机的飞行路线,防止和障碍物之间存在剐蹭或者碰撞。
        3.2无人机电力线路巡视工作的效果
        无人机设备在电力线路巡视过程中续航能力相对较强,巡视工作效果非常明显。通过无人机巡线工作的开展,大大提高了供电单位线路巡视工作的效果和质量,同时相关工作人员的工作效率也得到了全面提升,降低了人力资源的投入量。相关供电工作单位通过大量实践工作整合和分析之后得出,通过无人机技术的应用,在电力线路的巡视工作中,可以实现全天候无干扰巡线工作,相关工作人员只需要在终端控制无人机设备,即可完成远距离的电力线路巡视工作,与传统的巡线工作方式相比,通过无人机设备的使用大大降低了供电单位内部巡线工作人员的工作压力和时间投入量,为供电单位带来了更高的经济效益和社会效益。
        结束语
        传统的电力线路巡视工作中,主要是通过人工巡视排查线路的运行缺陷和隐患,工作效率以及效果上都有所欠缺,消耗大量人力物力。随着无人机技术的不断成熟和应用,无人机在输电线路巡视工作中发挥出了重要的作用,无人机的使用有效打破空间方面的限制,搭载多种云台负载可以代替大部分线路巡视和测量工作,提高电力线路巡视工作的效率和质量。
        参考文献
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        [2]蔡文霞.无人机电力线路安全巡检的关键技术[J].通信电源技术,2019,36(12):68-69.
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        [4]兰昊,米珂,程帅,张思青.无人机用于输电线路巡检的作业流程及应用[J].能源研究与信息,2019,35(04):241-246.
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