电力系统无人机全自动精细化巡检方案探讨

2023-12-21韩洪豆王志贺

电子元器件与信息技术 2023年8期

韩洪豆，王志贺

国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，江苏徐州，221000

0 引言

在我国经济快速发展过程中，电力系统规模也在不断扩大，电力系统发展对于促进地方繁荣起到至关重要的作用。但是电力系统在新时期也面临新问题，它在运行过程中很容易产生各种故障，如果能够采取有效措施及时排除这些故障，对于延长电力系统使用寿命以及避免重大安全生产事故发生都具有重要的现实意义。专业人士经过研究认为通过采用无人机全自动精细化巡检方式，能够不断提升电力系统运行稳定性。

1 无人机技术

无人机又称为无人驾驶飞机，该类设备在实际运行过程中，利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置，对于不载人飞机进行操控[1]。与有人驾驶飞机相比，无人机能够执行一些危险系数相对较高的任务。按照应用领域对无人机进行划分，可以分为军用无人机和民用无人机两种。在民用无人机使用过程中，要结合行业具体特点选择相应的无人机类型。从以往经验来看，无人机能够应用于农业种植、植被保护、快递运输、灾难救援、电力巡检等多个领域的航拍过程中，随着科学技术水平不断提升，无人机生产制造技术也在不断改进，在很大程度上提高了无人机的应用空间。从结构的角度对无人机进行划分，可以分为无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机等多种类型，与同型号载人飞机相比，无人机体积较小同时造价低廉，在使用过程中也不需要经历烦琐流程，对于使用环境没有过高的要求，因此其生存能力较强。

从无人机发展历程来看，我国无人机市场已发展近30年，从最初军用领域逐步扩展到民用领域。如今国内民众对无人机认可程度在逐渐提高，无人机企业明显增多。在这一大背景下，有关部门高度关注无人机及其相关技术发展，制定了一系列无人机运行监管政策，同时也引进相关资金促进无人机企业对无人机进行进一步开发。从实际情况来看，在无人机技术不断发展过程中，城市与乡村生活方式都会发生改变，在一些偏远农村地区的运输工作中，人们会考虑选择无人机，通过无人机设备运行能够进一步提高运输效率，在节约经济成本的同时也能够保障运输过程的安全性[2]。在农业方面，无人机为农药喷洒提供一种新方式，农业种植者可以通过无人机及其相关设备喷洒农药，在一定程度上提高了喷洒效率，对于促进农村经济发展起到重要作用。

总的来看，无人机技术是一种较为先进的技术，在生产及生活各个领域都有广泛应用。在今后社会发展的过程中，无人机的应用范围还将进一步扩大。对此，相关部门应当引起足够的重视，对于无人机技术进行不断改良，让无人机技术能够更好地为生产、生活服务。

2 无人机应用于电力巡检过程中所存在的问题

我国已经建成了六大跨省区电网，这些电网输电总长度已经超过115万千米，对于满足人民群众基本用电需求意义重大。但是在大规模电网运行过程中，巡检工作也面临相应挑战，现有巡检方式效率相对较低[3]。专业人士提出在电力系统巡检过程中积极应用无人机技术，通过该类巡检技术的有效应用，弥补传统巡检模式弊端，进一步提升电力系统运行过程中的安全性。但是由于无人机技术应用较晚，在应用于电力系统巡检过程中存在一些问题，这些问题主要表现在以下几个方面。

2.1 单次采集数据量有限

将无人机技术应用于电力系统的巡检过程中，需要通过无人机设备收集相关数据及信息，在无人机收集完数据及信息之后，工作人员运用专业设备对于所收集到的数据及信息进行整理，最终得出相关结论。但从现有无人机设备的型号来看，很少有无人机能够在较短时间内收集到大量数据，也就是说无人机单次采集数据量较为有限，在进行巡检过程中，通常需要进行多次拍摄。单次采集数据量有限的问题，严重影响巡检效率，如果无人机拍摄的信息大多为无效性信息，则很难对电力系统的维护工作提供重要参考依据，对于后续工作的开展也会形成阻碍。

2.2 部分无人机机型续航能力相对较差

众所周知，每种型号的无人机都有一定的续航里程，如果续航里程过短，则很难完成航拍任务。权威机构调查研究显示，无人机普遍存在续航能力不足的问题。造成这种现象的主要原因是，无人机所使用的锂电池所含电量相对较小，无法满足无人机长时间的使用需求[4]。从电力系统整体情况来看，输电线路一般较长，通常会达到几十千米或者几百千米，也就是说，无人机在进行巡检的过程中需要飞行的距离应当至少达到100千米，这对无人机续航能力提出更高要求。但是很少有无人机能够满足这一要求，很多小型无人机在飞行过程中容易出现断电等现象，不仅无法完成巡检任务，还很容易坠毁，使相关单位承受一定的经济损失。

2.3 缺少熟练的操作人员

无人机在进行电力系统巡检的过程中，会遇到各种复杂状况，这就需要操作无人机的工作人员具备丰富的经验，在遇到问题时能够做到果断处置[5]。从我国具体情况来看，无人机操控员属于冷门行业，专业人才数量较少，同时现有无人机操控员经验并不十分丰富，一旦遇到突发情况，很难采取有效的措施予以应对。

3 提升电力系统无人机全自动精细化巡检水平的策略

在对电力系统进行巡检过程中，应当对无人机全自动精细化巡检方案进行不断完善。在这一过程中，各相关部门应当密切配合，对于电力系统具体情况进行深入分析和研究，对于无人机飞行路线、机场部署等多项工作进行统筹考虑，在此基础之上提出一些可实现的路径，不断提高无人机全自动精细化巡检工作的实际水平。

3.1 结合具体情况，对于场地或者设备进行合理设计

在对电力系统进行巡检过程中，可能面临不同的环境，也会遇到各种各样的突发情况[6]。因此，在运用无人机进行巡检过程中，要充分考虑到电网面积等相关问题，根据电网面积以及电力系统的具体区域对无人机机库或机场的数量进行设计。在无人机起飞或者降落的过程中，有关方面应当高度关注，避免无人机的起飞或者降落过程中存在安全隐患。在不需要对电力系统进行巡检时，无人机需要停放在机场内部进行充电，一旦需要开展巡检工作，无人机都可以通过自动打开的飞机出口飞出。

在无人机运行过程中，通过无人机所装载的激光雷达，能够对海量的数据进行收集，也能够通过相应的测绘手段，得到地图信息。因此，在运用无人机开展巡检工作过程中，要根据各区域电力系统的不同情况设计巡检航线。可以考虑采用技术手段，让无人机系统生成自动巡检路线，当无人机飞行至指定位置时进行自动拍照，通过自动采集区域信息的方式了解电力系统实际运行情况。在科技不断发展过程中，很多无人机会加装视觉导航系统，该系统能够帮助无人机在复杂多变的环境中自主飞行，也能够让无人机自动规避前方的障碍。

在无人机智能相机选择过程中，可以考虑引进较为先进的技术，要考虑到相机夜视性能，通过运用智能识别技术及时判断电力系统线路故障，对于故障点进行精准定位，在第一时间上报维修人员[7]。在云计算技术不断发展的过程中，云端缺陷识别系统应用于无人机中，能够实现对缺陷的精准识别，也能够制作周期性的数据分析报告，帮助有关部门了解电力系统目前的具体情况。当无人机发现区域内出现违法以及违规行为时，也可以通过其所携带的网联喊话器对于违法违规人员行为进行制止，进一步降低工作人员的压力，不断提升巡检工作的整体质量。

3.2 对部分技术进行升级

在运用无人机进行全自动精细化巡检过程中，应当高度重视人工智能及其相关技术的应用。在实际操作时，要对无人机全自动巡检系统进行不断升级，将无人机技术与人工智能技术深度融合，合理设计无人机及其平台。在无人机生产制造过程中，要为其配备导航摄像头，平台系统应当配备智能通信模块以及电源操作模块等重要装置。无人机在巡检时会降落于起降台，起降台上应当设置机械手，通过机械手运行能够实现物料传递。在一些无人机机库或者机场，也可以引进较为先进的自动更换电池技术，同时也要对数据处理、储存等实际功能进行完善，采取合理方式解决电池维护及更换等实际问题。

在无人机进行起降过程中，无人机机场可以运用先进的人工智能图像识别技术，引导无人机自动降落于起降台之上，同时对无人机所剩电量进行检查，一旦发现无人机电量过低，则应立即对无人机进行充电[8]。通过一系列自动化技术的应用，能够在很大程度上提高作业效率，也进一步降低巡检人员的工作压力，对于提升无人机飞行精准度以及稳定性意义重大。

通过先进技术应用能够在很大程度上降低无人机飞行事故发生的概率，能够让无人机捕捉更为清晰的图像，帮助无人机实现路径规划，进一步降低无人机对操控人员的依赖性，有助于提升电力系统巡检工作的自动化水平。

3.3 对电力系统外部风险隐患进行排查

从大多数无人机的结构来看，在无人机上会搭载GPS模块以及高分辨率可见光相机等重要设备，通过这些设备的实际应用，能够实现对外部风险区域的测绘。在测绘工作完成之后，工作人员可以根据传回数据及信息对电力系统的风险隐患进行分析，一旦发现问题可以立即采取有效措施。在这一过程中，有关方面既要不断提升无人机应用水平，对现有无人机进行改进，也要结合具体情况对无人机操作人员进行培训，不断提高操作人员的实际能力。