输电线路无人机单塔精细巡视方法研究

2018-12-13亓润泽

数字通信世界 2018年11期

亓润泽

（山东省莱芜市第一中学，莱芜 271100）

1 引言

随着经济发展和综合国力的不断提升，我国互联大电网的建设得到了较快的发展，并逐渐完善起来，线路总长度和电量输送容量都在逐年增长，因此确保输电线路的正常运行成为电力巡检的重点工作。为确保线路可靠运行，巡视人员应对运行过程中存在的隐患及时进行排查，同时确保线路无损伤可靠运营。由于四旋翼无人机具有携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛、起飞降落对环境的要求低、自主飞行等优点，在输电线路巡视中广泛应用。但是，由于不同飞控手拍照习惯、飞行路径不同，导致在电脑上查找缺陷时不便，为保证无人机的巡视质量，提高巡视效率，本文总结出一种单塔精细巡视发方法，能够有效提高无人机的巡视水平。

2 传统人工巡视的缺点

传统的电路巡视方法主要采用人工形式，沿线步行或者借助自行车、电动车、汽车等交通工具，在路程中，使用望远镜和红外线热像仪检测输电线路和供电辅助设施。受当地自然环境和交通状况的限制，很多地区电路巡视难度很高，基本不能借助车辆，全靠人工运维，同时人均运维长度还在随着电力事业的发展不断增加，巡检效率较低。在山区、雨林、沼泽区域，自然环境较为恶劣，巡检的效果很难保证，难以发现供电塔上设备缺陷及线路存在的隐患，同时恶劣的环境对巡检人员的安全具有较大的隐患。

（1）巡线距离长、工作量大、步行巡线效率非常缓慢，无法提高巡线效率。（2）遇到冰雪水灾、地震、滑坡等自然灾害天气时，巡线工作将无法开展。（3）山区巡线具有高风险性，时刻威胁巡线人员生命安全。在山区林区有毒生物越来越多，特别是夏季的“蜱虫“一旦被咬将危及性命，威胁最大的是那些看不见的陷阱和捕兽夹。

图1 传统人工巡视

3 无人机巡视的优势及存在的问题

3.1 优势

无人机巡视，是利用无线电遥控设备进行控制的不载人的飞行器，将地理信息、电力电子、图像识别等融合起来，由导航系统、动力系统、数据系统等组成。无人机简单小巧，成本较低，而且容易控制，已经在多个领域得到了较为广泛的应用，在输电线路巡视方面更是应用效果显著。

图2 无人机巡视

（1）可以大大提高工作效率。无人机操作方便，随时可以起飞，并且不容易受到外界因素的干扰。巡视质量高。（2）无人机的智能化、机械水平较高，能够适应多种复杂地形的巡视工作，安全性较高。（3）无人机可以自由停歇或者起飞，巡视距离远，可有效弥补人力巡视的不足。

3.2 存在的问题

无人机不受地理环境及高度的限制，在其下部搭载图像采集及传输系统，可以轻松实现对杆塔的全方位、无死角巡视，并留存照片及录像等客观资料，方便后续对杆塔环境进行查看。目前，作业人员对于无人机操控具有一定经验，但在输电线路单塔精细巡视方面，一般是在发生跳闸事故，作业人员对某处位置进行怀疑后，才利用无人机进行确认，在将输电线路无人机单塔精细巡检作为正常巡视方面，还没有形成固定的作业方式，作业人员操作还具有盲目性。因此，需要一种输电线路无人机单塔精细巡视方法，可以达到使无人机巡视替代人工巡视的效果，在确保巡检资料有效性的同时，也可以确保实现全方位巡视。

4 提出改进措施

本文在无人机巡视电力线路的基础上，提出一种精细巡检输电线路单基杆塔的巡检顺序图，作业人员可以按照一定的巡检顺序进行信息采集，避免盲目操作，实现输电线路杆塔的全方位巡视。

图3 单塔精细巡视路径图

如图1所示，所述巡视方法中无人机飞行路线为：在目标巡视杆塔安全距离以外与输电线路大约成45°角方向的位置进行垂直起飞，到达地线水平高度上方安全距离以上后，直线飞至杆塔顺线路方向的另一侧安全距离以外与输电线路大约成45°角方向的位置，然后使飞机垂直降落，降落至杆号牌水平高度位置时，顺线路方向移动至杆塔的另一侧与输电线路大约成45°角方向的位置，然后再垂直上升至地线水平高度上方安全距离以上后，直线飞至杆塔顺线路方向的另一侧安全距离以外与输电线路大约成45°角方向的位置，然后使飞机垂直降落，完成巡视。本文提出的单基杆塔的巡检顺序图具有以下优点：（1）作业人员控制无人机起飞后不再盲从，迅速控制无人机到达指定作业位置，对输电线路杆塔进行信息采集；（2）实现对输电线路杆塔的全方位巡检，并确保了巡检影像资料的有效性。

5 无人机在输电线路的应用探索

5.1 探索建立无人机自动巡检模式

掌握激光点云、倾斜摄影等的核心技术，具备自主分析、研判数据的能力，建立智能管理平台，逐步实现各类巡视获得数据的统一处理，综合应用大数据分析，实现从任务创建、巡检管理、缺陷辨识、客户端推送全过程管理。

5.2 探索实现采集数据的自动处理

开展图像自动判别研究，逐步实现无人机自主飞行巡视杆塔，自动查找、智能判别线路缺陷。

（1）无人机动力电池电量自动补充技术的研究。在固定地点设立“机巢”，在“机巢”中采用更换动力电池或采用直接充电方式实现无人机动力电池电量自动补充。（2）输电线路杆塔本体无人机自动巡检技术及数据传输技术的研究。采用可实现厘米级定位的查分GPS多旋翼无人机，对杆塔本体定距离、定角度、定焦距、定路径、定周期拍摄固定数量的可见光、红外、紫外等影像，实现输电线路无人机自动巡检，同时巡检过程作业人员可随时可控。