陳天添

摘 要：隨著電力企業(yè)體制改革的不斷深入，供電企業(yè)加強(qiáng)對(duì)輸電線路的檢修和維護(hù)，提高輸電線路供電的穩(wěn)定性和安全性具有十分重要的意義。在輸電線路中采用無人機(jī)巡檢，可以快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的搶修和維護(hù)，保證電力系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。從電力系統(tǒng)運(yùn)行的角度分析了無人機(jī)巡檢輸電線路技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；巡檢；輸電線路；遙控直升機(jī)

中圖分類號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.154

在當(dāng)前形勢(shì)下，電力企業(yè)的體制改革已取得了一定的成效，供電服務(wù)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，輸電線路的分布也越來越廣。由于各地區(qū)的自然環(huán)境具有一定的差異性，因此，采用人工方式對(duì)輸電線路進(jìn)行日常巡檢已遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。而采用無人機(jī)巡檢可以在第一時(shí)間查明故障位置，且不會(huì)受到地形條件的影響，同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的巡檢，進(jìn)而從整體上掌握輸電線路的運(yùn)行狀況?？梢?，無人機(jī)的應(yīng)用對(duì)于電力企業(yè)的輸電線路巡檢工作具有重要意義。

1 無人機(jī)的研究設(shè)計(jì)分析

當(dāng)前，在輸電線路巡檢中，應(yīng)用最為廣泛的是遙控直升機(jī)和四旋翼無人機(jī)。應(yīng)用無人機(jī)對(duì)輸電線路進(jìn)行全方位的巡視，可以迅速、準(zhǔn)確地判斷故障的發(fā)生點(diǎn)，大大提高巡視工作的效率。從產(chǎn)生和自身結(jié)構(gòu)來看，無人機(jī)是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究的產(chǎn)物，它的形成主要涉及以下幾方面。

1.1 技術(shù)方面

遙控直升機(jī)采用的是普通直升機(jī)的氣動(dòng)布局，一般可以攜帶圖像采集和實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備，在飛行過程中，可以將所“看”到的各種信息通過傳輸設(shè)備及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，從而大大提高輸電設(shè)備巡視、檢修工作的效率。四旋翼無人機(jī)的氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)是4個(gè)旋翼相互對(duì)稱分布。這種結(jié)構(gòu)設(shè)置使其具有較高的起降能力。此外，四旋翼無人機(jī)還安裝有減振云臺(tái)和無線傳輸設(shè)備，在對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢時(shí)，可以利用微型高分辨率的圖像采集設(shè)備獲得高清信息，并將所獲信息及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。

1.2 自身系統(tǒng)構(gòu)成方面

遙控式無人機(jī)的構(gòu)成主體是遙控直升機(jī)的本體。此外，遙控直升機(jī)還包括減振懸掛裝置、信息采集和傳輸設(shè)備、地面圖像的監(jiān)視和操控系統(tǒng)等。四旋翼無人機(jī)主要由本體和地面監(jiān)控站構(gòu)成。

1.3 功能方面

1.3.1 無人機(jī)的功能分析

應(yīng)用遙控直升機(jī)巡檢的工作流程是由人工進(jìn)行遙控飛行或者懸停在輸電線路的上空，而后再利用信息采集設(shè)備對(duì)線路的圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和傳輸；應(yīng)用四旋翼無人機(jī)巡檢的工作流程是在地面站的引導(dǎo)下，根據(jù)輸電線路的布設(shè)狀況進(jìn)行信息的采集和傳輸。具體來說，分為以下幾個(gè)步驟：①四旋翼無人機(jī)自主懸停于特定空間位置，而后再進(jìn)行圖像信息采集；②通過調(diào)節(jié)四旋翼的航向和減振云臺(tái)，對(duì)圖像采集設(shè)備、被檢測(cè)設(shè)備的光學(xué)角度和距離進(jìn)行合理調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路設(shè)備圖像的實(shí)時(shí)采集和傳輸；③根據(jù)人工操作的各項(xiàng)指令進(jìn)行控制，而后沿輸電線路進(jìn)行飛行式觀測(cè)和信息采集。

1.3.2 地面站的功能分析

四旋翼無人機(jī)地面站的基本功能包括與四旋翼無人機(jī)協(xié)調(diào)進(jìn)行遙控、遙測(cè)通信，對(duì)四旋翼無人機(jī)的圖像信息采集位置的確定起引導(dǎo)作用，實(shí)時(shí)接收和整理分析無人機(jī)所獲得的輸電線路信息，實(shí)時(shí)操作、控制無人機(jī)的飛行狀態(tài)和云臺(tái)狀態(tài)。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)的分析

無人機(jī)巡檢輸電線路的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)：①四旋翼無人機(jī)具有自主懸停、自主導(dǎo)航飛行的特點(diǎn)，可以進(jìn)行輸電線路跳閘后的故障點(diǎn)查找，并在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)完整的輸電線路全過程立體式的巡檢系統(tǒng)。②四旋翼無人機(jī)的另一個(gè)功能就是可以對(duì)輸電線路起到防碰撞保護(hù)作用，用于輸電線路的巡視和檢測(cè)，同時(shí)，還可以對(duì)嚴(yán)重自然災(zāi)害下的輸電線路起到保護(hù)作用，比如常見的大風(fēng)、暴雨等。③地面實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)和圖像防抖降噪技術(shù)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用。無人機(jī)所配備的可見光視頻可以在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的作用下及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。④對(duì)四旋翼無人機(jī)一體化設(shè)計(jì)和輸電線路的快速檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效解決流線型機(jī)身的碳纖維制作工藝問題，進(jìn)而解決鋰電池的選型、旋翼的升力、電機(jī)的選型和空氣動(dòng)力等相關(guān)問題。⑤自主懸停和飛行控制系統(tǒng)具有自駕和手動(dòng)兩種工作模式。在自主懸停的狀態(tài)下，無人機(jī)不僅可以通過地面站的高清錄像檢查線路，并保留手動(dòng)模式，還可以按照既定的路線進(jìn)行自主導(dǎo)航的飛行和巡檢。

2 無人機(jī)的應(yīng)用分析

2.1 實(shí)際應(yīng)用效果

在輸電線路的巡檢中，應(yīng)用無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多角度、全方位的高空信息采集，有效降低架空輸電線路巡檢工作的強(qiáng)度，減少安全隱患，促進(jìn)巡檢效率和質(zhì)量的提高，尤其是在惡劣的環(huán)境中，比如在鐵塔打滑時(shí)，無人機(jī)可以代替人工蹬桿和走線，進(jìn)而保障了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。另外，應(yīng)用無人機(jī)可以大大降低巡檢工作的成本，為生產(chǎn)生活用電提供保障?？梢姡瑹o人機(jī)的應(yīng)用對(duì)當(dāng)前電力企業(yè)的輸電線路巡檢工作具有重要意義。

2.2 無人機(jī)的發(fā)展前景

無人機(jī)的發(fā)展前景可以概括為以下幾點(diǎn)：①在高壓輸電線路中，可快速、準(zhǔn)確地查找故障點(diǎn)，并對(duì)存在的可疑故障點(diǎn)進(jìn)行高效、合理的巡檢，是高壓輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行的保障。②在輸電線路具體的某個(gè)路段或局部設(shè)備中，可以快速對(duì)故障進(jìn)行巡檢，成本低、效率高，具有較好的安全性和技術(shù)性。③可以智能化定點(diǎn)懸停在輸電線路金具和絕緣子的上方進(jìn)行局部檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單，從而減少人工巡檢的任務(wù)量和時(shí)間，尤其是在環(huán)境條件惡劣的輸電線路中，無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。④無人機(jī)所具有的陀螺穩(wěn)定可見監(jiān)視器和紅外線成像儀設(shè)備不僅能夠?qū)旊娋€路起到錄像和檢測(cè)的作用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡檢，還能夠有效解決地形巡視困難等問題，進(jìn)一步降低人工巡檢的潛在危險(xiǎn)性，提高輸電線路的運(yùn)行質(zhì)量。

3 總結(jié)

電力在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康、穩(wěn)定發(fā)展的保障。在科技的推動(dòng)下，將無人機(jī)應(yīng)用于輸電線路巡檢中，可以大大提高輸電線路的運(yùn)行效率和質(zhì)量，并進(jìn)一步提升其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。因此，電力企業(yè)要加大對(duì)無人機(jī)的應(yīng)用和研究力度，提升其實(shí)際應(yīng)用效果。

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〔編輯：劉曉芳〕