申 靜

（四川化工職業(yè)技術(shù)學院，四川 瀘州 646006）

0 引言

在保障電力安全生產(chǎn)諸多環(huán)節(jié)中，電力巡檢非常重要，一直以來，電力巡線是國家電網(wǎng)公司巡檢工作中的一個瓶頸，現(xiàn)行大部分輸電線路的巡檢作業(yè)方式是人工巡檢，不僅勞動強度大、工作條件艱苦，而且容易出現(xiàn)漏檢、巡檢不到位、數(shù)據(jù)錄入不及時等問題［1-2］。由于四川處于丘林和山川地域，一旦遇到電網(wǎng)緊急故障和異常氣候條件，巡檢人員要依靠徒步行走、利用普通儀器或肉眼來巡查設備缺陷，這種巡檢方式不僅效率比較低，而且影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；給生產(chǎn)與生活帶來極大不便，隨著對電力穩(wěn)定運行要求的日益提高，這種方式已經(jīng)不能完全適應現(xiàn)代化電網(wǎng)建設與發(fā)展的需求。

當前電力巡檢正朝著標準化、無人化和智能化發(fā)展，由于無人機不僅具有制造成本低、飛行費用低、任務展開迅速、可進行全程錄像和拍照，而且在高山大嶺或特高壓輸電線路等人工難以巡視的地方更能顯出其優(yōu)越性，因此被廣泛應用于電力巡檢之中［3］。為了進一步提高電力巡檢水平，采用無人機來代替人工巡檢，已經(jīng)成為許多電力企業(yè)迫切研究的課題。

1 無人機巡檢總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要是由無人機、機載檢測系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)三部分組成。

1.1 無人機

負責搭載檢測設備，一般事先設定好其飛行路線并且可以在地面對其進行控制；機載檢測系統(tǒng)安裝在無人機上，地面控制系統(tǒng)可以安裝在巡檢汽車上，通過無線通信模塊與機載檢測系統(tǒng)進行通信，工作人員可以通過地面控制系統(tǒng)獲取機載檢測系統(tǒng)拍攝的輸電線路視頻圖像，從而實現(xiàn)對輸電線路的實時監(jiān)控［4］。

1.2 系統(tǒng)硬件

電力線路巡檢的智能化無人機硬件設計，包括嵌入式控制單元、紅外攝像儀、無線通訊模塊和GPS飛機姿態(tài)信息等。

1.3 巡檢系統(tǒng)

機載巡檢系統(tǒng)安裝于無人機上，通過預先設計的拍攝方式，由可見光相機拍攝線路、絕緣子、桿塔、地基和輸電走廊；紅外成像儀和紫外成像儀分別拍攝可見光、紅外和紫外視頻圖像等信息。

1.4 地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)主要有三部分組成，即無線通信模塊、地面控制平臺和視頻監(jiān)視器組成。

1.5 巡檢系統(tǒng)軟件

巡檢系統(tǒng)軟件包括機載檢測系統(tǒng)程序和地面控制程序兩個部分，兩者間通過自定的交互協(xié)議，利用無線通信模塊進行信息交互。該終端系統(tǒng)將JAva#作為開發(fā)語言，選用Visual Studio 2005作為集成開發(fā)平臺［5］。在VS 2005中新建關于Win CE 5.0的智能設備應用程序，來進行的操作。

2 無人機清理裝置

清理裝置附屬于無人機身上，主要清理線纜上面所附著的鳥糞、鹽堿、粉塵等，在機架下方設置有機械抓手，機械抓手前方設置有噴水裝置，尾部為可開合的套筒，套筒采用絕緣材料制成，其內(nèi)設置有毛刷和伸縮桿，在伸縮桿的尾端鉸接有兩個相對的連接桿，其中一個連接桿尾端連接有左半套筒，另一個連接桿尾端連接有右半套筒［6］。如圖3所示。

其中連接桿之間設置有彈簧，機架上方設置有液壓缸，所述液壓缸的缸筒固定在機架上，噴水裝置包括設置在機架上的水箱和水泵，水泵入口與所述水箱連接，水泵出口連接有設置在機架下方的水管連接，水管前端設置有開口向下的噴頭［7-8］。如圖4所示。液壓缸與所述水泵通過計算機控制。

圖3 巡檢清理裝置的主剖視圖

圖4 巡檢清理裝置的左剖視圖

3 功能實現(xiàn)

各項配置完成以后，可以登錄軟件界面，進行巡線的具體功能操作，可以完成巡線記錄和無人機定位，必須以管理員身份進行登陸，才能保證提交的登錄信息成功發(fā)送和接收，并將顯示巡線系統(tǒng)軟件登陸界面，如圖5所示。

圖5 線路巡檢軟件主界面

4 具體應用

本次研發(fā)的智能化無人機清理裝置以及手持控制終端（1臺），并在四川某電力公司進行了安裝試驗，試驗場景如圖6所示。

圖6 實際試驗場景

5 結(jié)束語

無人機應用于電力輸電線路巡檢，不受地形地貌限制，尤其適用于四川險峻山區(qū)、多河流地貌下的巡線工作。機載高清攝像設備可對輸電線路產(chǎn)生的故障進行實時在線定位和監(jiān)控，地面控制人員可根據(jù)地面站回傳實況及時發(fā)現(xiàn)排除線路缺陷及重大隱患，桿塔巡查效率得以大大提高，節(jié)省了大量人力、物力，提高了巡檢人員工作安全系數(shù)。采用無人機系統(tǒng)獲得的收益不僅僅在實際層面上得到體現(xiàn)，也極大地提升了國網(wǎng)自動化電力系統(tǒng)的集成度，能有效促進相關項目的建設進度。

根據(jù)本項目研究成果在現(xiàn)場的試運行效果，并在四川部分地區(qū)開展測試進行推廣，可以實現(xiàn)大規(guī)模的高壓輸電線路巡檢工作，節(jié)約了人力成本的開支，減輕了巡檢人員的勞動強度，減少了人工誤操作發(fā)生的概率，提高了工作效率，對提高輸電線路運行可靠性乃至電力系統(tǒng)運行可靠性都有一定的實際效益。