周振
云南省德宏州瑞丽市瑞丽供电局，云南德宏678600
摘要：随着经济的高速发展，高科技技术也在不断发展，无人机的技术已在输电线路的巡检工作中逐渐得到了广泛的应用。在输电线路中应用无人机自动化巡检策略，可以快速确定常见故障的类型，并基于此制定相关的解决策略，从而减少了人力的使用，对于线路中出现的故障的解决力度也更大大大提高了巡检工作的效率。因此，本文主要阐述了我国当下输电线路的巡检现状，无人机自动化巡检系统的具体构成即技术要点，以及无人机巡检的主要内容。
关键词：无人机自动化；自动巡检；输电线路；RTK；激光点云
引言：随着输电线路的建设和运营规模越来越大，覆盖范围也越来越广，且输电线路所在区域的整体布局越来越复杂，因此输电线路巡检的难度也变得更大，需要利用一些非纯人工操作的技术来提高线路的巡检效率，而随着时代的不断发展，常规的无人机巡检已经难以满足现在对于线路巡检的效率和质量的要求，因此当下需要寻找一种无人机的自动巡检策略，来进行更高效率、更高质量的线路巡检。
1、输电线路巡检现状
在我国的电力公司中，现在已经应广泛使用了无人机巡检技术，无人机巡检成本低、效率高、基本不存在危险性、所得数据可在线处理也可离线处理，大大提升了巡线检测的质量和效率，降低了人员作业劳动强度和工作风险。但是即使采用了无人机巡检技术，无人机的具体操作也需要人工来进行，无人机需要由人工控制飞行到线路的特定位置，然后进行拍照，在拍到了足够的照片之后，工作人员再操作无人机返回。如果无人机操作人员的技术不够熟练或者不能准确判做出判断的话，就难以获得需要拍摄的目标图像，影响到整个巡检的效率。在这样的情况下，巡视的效率很低，巡查工作也就非常繁重，同时如果要进行有关于巡检的一些数据信息的记录的话，由于巡检工作是由具体人员来执行的，而无人机本身也由具体人员来进行操作，所以非常耗时耗力。同时因为当下的无人机巡检大多数是采用的人工控制，对飞手的培养需要时间与成本，加上每个飞手的操作水平，在进行具体的巡检过程中拍摄距离角度的不同，所产生的最终的巡视效果千差万别，同时“炸机”率居高不下。因此需要寻找一种无人机的自动巡检策略，这种自动巡检策略相对传统人工控制无人机巡检的方案而言，巡检效率更高，不受人为主观因素影响，可以获得更精确的巡检目标图像，达到更好的巡检效果。
2、无人机自动化巡检系统的具体构成
无人机自动化巡检系统主要分为三个模块：激光点云技术，RTK差分定位技术和航线规划技术。该系统集成了人工智能技术，互联网和云端计算技术等，通过使用无人机上安装的红外传感器，监控摄像头和RF433无线射频器作为图像和声音等数据信息的收集媒介，并使用GPRS进行数据的传输，将采集到的的数据信息传递给一些终端，以推送的形式传给巡检专用的手机APP，云平台，后端管理数据库等等，方便工作人员进行数据信息的实时查询，从而进行各种预警和防范措施的管理和决策。除此之外，本系统还可以通过利用智能数据算法等新技术来完成对收集到的实时信息中出现的一些异常情况的识别。
3.激光点云
线路激光点云技术是实现自动化巡检的关键，只有拥有精确的点云模型，才能保证自动驾驶的完成巡检要求（点云要求：密度应不小于40点/m2，绝对位置精度误差宜在0.2m以内，）。它是通过发射激光脉冲，接受返回脉冲信号，经过系统处理来获得线路三维信息。还可以利用采集的影像数据和分类后的激光点云数据对航摄影像进行正射纠正，将纠正后的影像与激光点云进行融合，实现将影像所富含的色彩信息赋给相应的激光点云。生成的彩色点云要求纹理丰富、颜色直观、位置准确。
4.RTK无人机系统
无人机飞行周围环境复杂，尤其是高压带点设备，如果飞行位置有偏差，可能会造成飞机损毁的事故，甚至导致电力线损坏，所以自动化巡检的无人机必须使用带RTK定位的飞行器。（其要求：设备定位精度应在0.2m范围内，即设计的航点坐标和飞机实际飞行的位置误差不超过0.2m，设计的航点高度和飞机实际飞行的高度误差不超过0.2m）
4.1网络RTK
网络RTK是在一个区域内建立多个（一般为三个或三个以上）的GPS参考站，对该区域构成网状覆盖，并以这些基准站中的一个或多个为基准计算和发播GPS改正信息，从而对该地区内的GPS用户进行实时改正。无人机的定位精度会很大的影响巡视质量和巡视安全，通过使用提供的网络RTK，替代无人机上普通的GPS定位，进行差分计算，为无人机进行电力巡检时提供高精度的定位，保证无人机巡视时的精准性和安全性。
4.2自建RTK
由于网络RTK是通过网络信号和服务器进行高精度位置信息传输，目前的4G以至于5G的通讯速度已经满足于位置信息的稳定传输。但对于没有网络信号或者网络信号不好的高山偏远地区，网络RTK的稳定性无法满足恶略环境。通过自建RTK基站，利用载波相位差分技术，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标，为无人机巡检作业时提供高精度的位置信息。
5、自动驾驶作业
基于点云的自动驾驶作业流程主要包括以下几个步骤，如图所示。
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5.1杆塔切分
使用点云滤波算法对原始点云进行分类，把杆塔以及周围区域单独切分出来。
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5.2杆塔部件标记
对分类出的每一基杆塔的点云，使用三维点云关键点提取算法，标记杆塔上的部件，并选择位置、相序等信息。
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5.3航线规划
部件标记完成后，使用航线规划算法，打开某一基杆塔，输入拍摄角度和拍摄距离后自动生成初始航线，生成完成后，可以针对每一个航点单独编，可以增加删除航点，最后可以对塔内航线进行三维动态预览。
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5.4航线预览
设计完成后，选择导出航线的杆塔，进行三维航线预览，把杆塔加载在地图背景上，并把航线路径进行叠加，直观查看整条航线的情况，如果发现问题，就可以回到设计步骤进行航线修改。
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6、无人机的自动巡视内容
6.1正常巡检
一套日常的巡检过程指在输电线上进行常规项目的巡检，因此必须根据周期时间制定自动巡检计划，并且可以有选择地配备相应的自动巡检设备，以在架空的输电线上进行可见光，以及红外线测温等常规项目的自动巡检工作。其中，可见光自动巡检的关键是检测外界可见的异常现象和缺陷，例如输电主线，地线，绝缘子线，配件，用于固定的螺栓，自然环境，和其他附属设备，红外测温的自动巡检的关键是检测电力线压接对接，电力线夹，或电焊和热焊的热焊接位置异常发热等情况。
6.2精细化巡检
自主无人机能按照预先设定的路线进行360度无死角精细化巡检，精细到螺栓、销钉、螺帽等设备的脱落情况，同时无人机相较人眼发现缺陷的能力提高5倍左右。最重要的是，巡检人员可根据不同的场景，选择使用不同类型的自主无人机。例如随着现行政策的颁布，例如种植绿化和退耕还林，架空电力线的安全通道的植物群落逐渐增加，这促使电力线的工作压力持续飙升，特别是很有可能发生的森林大火。因此，根据森林火灾等级和时间间隔的特点，使用无人机对山区和林区进行森林防火自动巡检的360°无死角检查，确保森林火灾是可控和可控的。
6.3特殊区巡检
6.3.1通道巡检
多旋翼无人机自动驾驶通道巡检要求无人机在杆塔及线路通道正上方，航线将按照杆塔沿布图自动生成，飞行作业时进行连续定时拍照或摄影，要求拍摄的影像可以清晰呈现线路通道内的完整情况。
6.3.2故障巡检
常见故障巡检是指架空电力线的常见故障，以便根据巡检上传的数据信息内容，异常部位和常见故障点的位置，快速，合理地识别出常见故障和常见故障点。使用配备无人飞机的通用故障自动巡检机械设备对异常路段的路线和位置进行多方向通用故障检查，另外，还可以根据输电线的具体运行情况将常见故障检查的范围扩大到两侧，以进一步分析输电线是否也异常。
结束语
利用无人机进行输电线路的巡检工作相较于纯人工巡检而言具有很大的优势，但是人工控制的无人机巡检需要操作人员有足够的经验和技术，而且这样产生的巡检结果具有一定程度的主观性。随着时代的不断发展，出现了互联网和云计算等技术，这些技术对于开发更有效的无人机自动巡检策略有很大的帮助，本文提到的无人机自动化巡检系统就是在此基础上的一种巡检策略的创新，希望能为无人机自动化巡检系统的进一步优化提供参考。
参考文献：
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