基于三维实景大数据的架空输电线路无人机高精度廊道巡线关键技术研究

金逸宸，张正晓，潘豪蒙，吴金相，徐 炯

（1.永嘉供电局，浙江 温州325100；2.咸亨国际，浙江 杭州 310004）

0 引 言

天然环境的变化造成的地表变更、树木生长，以及违章建筑、施工等，导致电力设施安全隐患事件时有发生[1]。如何及时、有效发现这类违章现象，成为巡线工作中的迫切问题。同时，难以准确评估电力线弧垂与障碍物距离。因此，有效判断物体是否威胁输电线路安全运行的问题也亟待解决。

1 传统人工巡检分析

传统人工巡检方式主要是巡检班组人员到达杆塔或线路下方，使用肉眼对线路进行直观巡视（如图1所示）。当遇到山区道路险峻、植被茂密、河流隔断等情况，巡检班组人员只能绕道或者从远处使用望远镜观察，并凭借经验判断线路与周边环境障碍物之间的距离是否超过安全警戒线[2]。同时，整个人工巡检过程中难以准确评估导线弧垂与障碍物之间的距离。

图1 传统人工巡检图

面临主要问题：

（1）山区道路险峻、植被茂密、河流隔断等情况下，巡检班组人员难以到达线路下方；

（2）远距离的观察需要经验丰富的巡检人员进行判断；

（3）难以准确评估导线弧垂与障碍物之间的距离。

2 无人机+三维实景分析

2.1 外业设备

山区环境复杂，时有突发的强风，因此本项目采用六旋翼无人机（如图2所示）。六旋翼无人机相较于四旋翼更加可靠稳定，而相较于八旋翼又携带方便，更适合山区环境的作业。另外，可收放脚架的设计，使得无人机与挂载能够在实际作业中更加灵活地被使用。

图2 六旋翼无人机

为了确保在山区环境中飞行作业时的安全，飞行器设置了自我保护功能，分别有控制链路中断保护功能（当遥控器与飞机之间的上行链路中断，飞行器接收不到遥控器给出的任何信息时，飞行器在空中保持悬停状态，在预设时间内未收到任何信息，飞行器通过预先设置参数自动返回起飞点）和低电压保护功能（飞机自动电池监测功能，当电池电压达到预设值，飞行器在发出警告后自动进入返航状态）。

2.2 云台挂载

三维实景分析要求数据的清晰度与重叠度，且考虑实际作业中的便捷性，在选用挂载设备时，对挂载设备也有一定要求。

（1）拆装简便：为了便于设备的运输、维护保养与外场作业效率，挂载设备要求与飞机连接处便于拆装；

（2）高清晰度像素：为了软件分析顺利进行，云台挂载的像素必须在2 000万像素以上；

（3）可变倍镜头：山区作业时，常遇到近距离范围内有山体高于作业目标，可变倍镜头可使飞机无需过于贴近目标与山体，保证飞行器安全；

（4）快速拍摄：为保证所得数据的重叠度与作业的高效率，要求挂载设备可进行快速拍摄。

本项目研究采用设备如图3所示。

2.3 数据采集

通过无人机搭载任务设备，由操控手操作飞行器飞至线路上方，并判断线路两边山体至飞行器的距离，通过不同360°的拍摄，采集杆塔及线路的信息。

2.4 数据分析及建模

将采集后的信息进行甄选归类，然后运用软件进行数据分析及初步建模形成线路模型。

结合采集到的信息，通过软件对模型进行优化，得到模型如图4所示。

图3 高清挂载设备

图4 线路杆塔模型

利用无人机+三维实景分析的方式在高空对架空线路进行巡检作业，能有效减少巡检人员的野外作业强度，大大提升巡检效率，同时给巡检班组人员提供了直观的360°数据模型，第一时间找到线路存在的隐患。

3 结 论

本文研究基于三维实景大数据的架空输电线路无人机高精度廊道巡线关键技术，采集架空输电线路的三维实景大数据并建立数据模型，能够有效提取输电线路与周边障碍物之间的距离，及时发现安全隐患和故障，避免电力事故的发生，一定程度上提高了我国输电线路检测项目的安全性和可靠性，促进了电力行业的可持续发展。