输电线路无人机单塔精细巡视方法研究

输电线路无人机单塔精细巡视方法研究

摘要：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。关键词：输电线路；无人机；单塔精细巡视；方法引言随着社会的发展，我国电力行业的发展也空前提高，电网规模的日益扩大，使得巡线工作量快速增加。多旋翼无人机应用于输电线路巡视，可极大地降低线路人员的工作量，但同时对线路人员的水平提出了更高的要求。在本文中，笔者将概述一下无人机相对人工巡视的优势，之后对输电线路无人机单塔精细巡视进行了探讨。这对于实现标准巡检，提高巡检效率具有一定的指导意义。1无人机分类及其应用特点目前,应用于输电线路巡检的无人机机型主要有固定翼无人机、无人直升机以及多悬翼无人机。固定翼无人机荷载大,飞行速度快,续航时间长,但是不能进行悬停,该机型一般用于输电线路走廊的整体普查,及时发现线路走廊内违章建筑和高大树木,以及用于灾后应急评估,可为救灾抢险提供第一手的现场资料。无人机直升机能够定点起飞和降落,并且可以进行空中悬停,但是速度不如固定翼无人机,续航时间较短,不适合长距离巡线,而且成本较高,飞行操作较为困难。多旋翼无人机飞行机动灵活、操作简单、悬停稳定性高,抵御阵风能力强,可以对线路杆塔、绝缘子串、金具等设备进行图像信息采集,取得图像或视频供技术人员进行分析,也可在线路大型检修作业前进行勘测,提前检查设备状况,便于检修方案的制定。多悬翼无人飞行器所能完成的输电线路巡检工作可以归纳为五大类:杆塔类、导地线类、绝缘子类、金具类和通道类。杆塔类主要包括塔材塔身严重变形、破损和倾倒,杆塔存在异物,塔材缺失、标志牌丢失等;导地线类包括变形断股、放电烧伤痕迹、压接管过热、有异物等;绝缘子类包括玻璃绝缘子自爆、合成绝缘子闪络痕迹、电流烧伤、污损、破损倾斜;金具类包括各线夹、均压环、间隔棒、防振锤破损、缺损、变形跑位等;通道类包括通道是否存在超高树木、新建建筑以及其他危险因素。2无人机巡视的优势及存在的问题2.1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。（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。2.2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。3无人机巡检业务分析3.1日常巡视（1)220kV及以上线路,除人口活动密集区、禁飞区等不适合直升机作业区域外,应开展直升机日常巡视,单次作业应开展可见光巡视和红外测温工作,用于发现线路较为明显的缺陷和外部隐患。（2)直升机不适合作业区域仍以人工巡视为主,并利用多旋翼无人机替代人工登塔进行精细化检查(禁飞区等不适合作业区域除外)。若人工地面巡视和机巡作业过程中,杆塔局部存在巡视盲区时,应按周期及时安排登塔巡视。部分位于河网、山坡等人员难以接近的杆塔,以多旋翼无人机开展精细化巡视为主,人工巡视为辅。（3)35～110kV线路,由于杆塔高度较低和档距较小,一般采取以多旋翼无人机开展精细化巡视为主,人工巡视为辅。（4)人工巡视每年至少一次,主要巡视通道和基础、铁塔、附属设施等机巡不易发现的设备缺陷和隐患。3.2特殊巡视(1)防风防汛、防雷、防鸟害、防污、防覆冰、防外力破坏、防山火、防飘浮物、灾情巡视、保供电等特殊巡视(不含夜间特巡),单点或小范围采用视频监控、人工巡视、人员值守、多旋翼无人机、固定翼无人机相结合的方式;整条线路或大面积快速普查推荐使用固定翼无人机(空域、天气满足条件),还可采用无人直升机。(2)夜间防污特巡由人工完成。(3)台风、大面积冰灾等灾情巡视,在空域和天气允许条件下以直升机、固定翼无人机巡视为主,多旋翼无人机、人工巡视为辅。3.3线路故障查找以多旋翼无人机为主,人工巡视为辅,必要时可采用直升机。3.4检测线路树障，交叉跨越，对地距离以无人直升机、固定翼无人机搭载三维激光扫描技术为主,交叉跨越、林木速生区开展人工重点复测;红外测温以机巡为主,人工辅助测量;接地电阻、绝缘子零值、污秽等其他检测以人工为主。4无人机在输电线路的应用探索4.1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。4.2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。结语输电线路无人机超视距巡视智能操控系统具有航线自动规划、一键起飞、自主作业、自动返航、断点续飞、智能避障等功能，内置正射影像、倾斜摄影、树障巡视、点云采集等多种智能业务化作业模式，无需人工干预，即可实现输电线路无人机超视距智能化巡视，有效地减少了人工操作，降低了职业门槛，保证了飞行安全，减少了事故率。参考文献[1]王淼，李源源，陈艳芳，刘伟