无人机在输电线路防灾减灾中的应用

摘  要：目前，利用无人机进行输电线路巡视已进入常态。贵州地貌复杂，山脈高耸、切割强烈、岭谷高差明显，无人机的应用减轻了输电线路巡检工人的工作强度，保障了巡检工人的人身安全。但在输电线路的防灾减灾工作中，无人机的应用还停留在初级阶段。该文就无人机在输电线路防灾减灾中的应用模式展开讨论，探索利用无人机与现有技术相结合，从而实现覆冰、山火、地质灾害的快速勘测、快速评估的方式。

关键词：无人机;输电线路;防灾减灾

中图分类号：V279                   文献标志码：A

0 引言

一场大的自然灾害往往使电力设施遭受大范围严重破坏，引起连锁反应，造成电网大面积停电事故。如何快速高效地应对输电线路遇到的各种灾害，是一个巨大挑战。就此而言，灾害发生后，第一时间探明灾情、了解损失、有针对性地派遣救援力量，是极为重要的，这些信息是应急救援指挥决策的核心依据。但是，往往在自然灾害破坏电力设施的同时，也会损毁道路，导致人员和车辆无法通行，这样的情况将严重阻碍应急人员对电网受灾信息的及时搜集，严重影响抢险救灾行动的部署。因此，寻找一种快速高效的电网灾情勘测与检测方法，是保证电网安全稳定运行的核心问题，而优化完善无人机在电网防灾领域的应用为该问题的解决提供了可能。

贵州因其独特的地质结构和受大气环流的影响，气候表现出区域性差异大，自然灾害频发的特点。针对特殊的地理及气候环境，建立利用无人机的电网灾情快速勘测、快速评估方法，重点在于探索无人机在输电线路覆冰勘测、山火监测及预警、地质灾害勘测等方面的应用。

1 无人机在输电线路防灾减灾中应用的现状与优势

1.1 无人机在输电线路防灾减灾中应用的现状

我国在20世纪80年代，开始利用载人直升机进行电网勘测工作。由于费用高、机动性差，飞行安全系数低等原因，一直没有得到很好的开展。近几年，随着无人机技术的快速发展，无人机在线路运维方面的应用逐步进入常态化。如精细化巡视、红外巡视、三维激光巡视等常规作业。利用无人机进行线路灾情勘测，尚处于一个单点应用，不成系统的初级摸索阶段。

1.2 无人机在输电线路防灾减灾中应用的优势

对于电力系统而言，发生灾害后，在第一时间探明灾情、了解损失、有针对性地派遣救援力量，在最短时间内恢复电力供应，是极为重要的。第一时间的灾情勘测情况是应急救援指挥决策的核心依据。但地震、泥石流和洪水等自然灾害在破坏电力设施的同时，往往也会损毁救援道路，导致人员和车辆的无法通行，这样的情况严重阻碍电网受灾信息的及时搜集，严重影响电网灾情的迅速处理，天气状况恶劣时，巡视、抢修人员的人身安全还有可能受到威胁。

而专门针对输电线路进行研制的无人机将能很好地解决这些问题，这类无人机配备了多种传感器和探测装置。灾害发生时，无人机以自主或人工干预遥控的方式，通过规划好的飞行航线，在卫星定位系统的定位和引导下，通过机载的可见光、红外、三维激光等各种勘测设备，实现对输电线路周边的灾情的快速勘测。能够高效地巡视恶劣的地理环境（如高山、河流、峡谷等）中的铁塔及周边情况，确认灾情位置，周边环境影响，受灾情况等，让应急救援中心第一时间掌握核心数据，同时保障勘测人员的人身安全。真正实现电网灾情的快速勘测。

2 无人机在贵州几种典型灾害中的防灾减灾应用探索

2.1 无人机在输电线路覆冰勘测中的应用探索

贵州省在冬季总是会遭受不同程度的低温凝冻天气，线路覆冰将会引起输电线路倒杆（塔）、断线及跳闸事故，严重威胁到电网的安全稳定运行。为解决这一问题，贵州电网公司搭建了主网线路覆冰检测装置，结合运检公司建立的“输电线路防灾减灾分析预警系统”中的微气象信息预报和线路的运行数据，可实现对输电线路防冰薄弱点的查找，及时提出重点观冰区域和急需融冰的线路。

无人机系统和输电线路防灾减灾分析系统进行数据交互，根据防灾减灾系统分析得出的结果，利用杆塔坐标进行定位、制定巡航路线，对覆冰重灾区进行精确核查。通过携带的高清摄像头及嵌入式视频处理平台实时处理航拍图像。系统将对输电线路和绝缘子进行准确识别，并通过图像分割以及边缘检测技术计算覆冰的厚度，从而自动分析反馈出该区段线路在覆冰情况下的工况，并对需要融冰的线路，可能发生冰闪的绝缘子串进行预警并提供辅助决策。并且在线路融冰过程中通过红外镜头进行核查，指导融冰工作，使融冰过程更加高效便捷。同时，无人机系统还能在夜间进行输电线路融冰时，对输电线路融冰效果进行核查，无须在夜间在融冰现场派驻值守人员，大量减少了输电线路融冰的作业人员，使融冰过程更加高效便捷。

2.2 无人机在山火监测及预警中的应用探索

贵州境内山火发生具有季节性、隐蔽性和突发性的特点，多发于每年冬春之交以及人迹罕至的山林或农耕区。为了增强线路防山火工作的主动性，针对输电线路走廊的山火监测及预警十分必要。“输电线路防灾减灾分析预警系统”可实现对已经发生的山火进行准确地定位。结合气象预报和自然条件，可实现一定程度上的山火预报。无人机可根据对山火区域的定位，确定灾情范围、受灾等级，根据现场实际情况判断受影响线路是否需要停电避火，并将数据反馈回中心数据库，以便实现数据的辅助分析，避免对电网的稳定运行造成冲击和影响。同时，机载红外可识别暗火，提前进行火势评估、测量距离线路的位置，避免险情发生或将损失降低到最小。

2.3 无人机在地质灾害勘测中的探索

由于贵州气候复杂性和多样性的特点，降水时空分布极不均匀，部分地区时常发生洪涝、山体滑坡、泥石流等地质灾害。此外，由矿业开采造成的地质采空区也对输电线路杆塔基础的稳定性带来看不见的隐患。“防灾减灾分析预警系统”可对部分杆塔的倾斜和沉降进行监控，及时预警。无人机可根据预警对杆塔进行快速精准勘测，核实预警杆塔是否存在险情。机载三维激光雷达和倾斜摄影相机还可以巡查疑似地质灾害区域，在短时间内生成输电线路走廊全拼图，模拟不同气象条件下的地质图像，提前判断出可能会发生地质灾害险情的杆塔防止因地质灾害造成输电线路的受损和跳闸。

3 结语

无人机可以与现有“防灾减灾分析预警系统”等系统进行数据对接，根据各系统给出的预警结果，自动定位杆塔坐标，设计巡航路线，现场核实预警信息，并实时反馈至防灾减灾指挥中心，分析出合理的运维策略，指导对灾情的及时防治与处理。

参考文献

[1]王琰，王秀玲，王丽.无人机电力应急救灾系统的研究[J].信息技术与信息化，2018（1）：135-137.

[2]李玉柱，吉廷艳，杨利群.贵州气候灾害综合分析方法研究[J].贵州气象，2000（3）：21-24.

[3]王刚，孟莹梅.多旋翼无人机在输电线路巡线中的应用[J].山东工业技术，2019（9）：179-180.

[4]陈裕鸿，曾友林，冯志华，等.无人机在电力线路巡查中的应用及其防灾减灾作用研究[J].科技经济导刊，2019，27（2）：83.

[5]陈凤翔，刘博迪，方广东.基于机器视觉的无人机电力巡线技术[J].电子技术与软件工程，2019（4）：60-61.