高挺超

摘 ?要：配電網(wǎng)多為野外架空形式，野外條件復(fù)雜，面臨多變的天氣狀況如降雨、雷電和刮風(fēng)等，使得配電網(wǎng)線路容易出現(xiàn)斷裂、表皮焦化甚至材料表面破損以及化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致銹蝕等。為避免這些問(wèn)題發(fā)生，需要配備工程人員進(jìn)行巡檢，但往往因?yàn)槿藛T不足或者情況較為復(fù)雜，需要無(wú)人機(jī)協(xié)助工程人員進(jìn)行巡視配電網(wǎng)架空線路。目前無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其性能越來(lái)越穩(wěn)定，功能多樣化，加上與人工智能技術(shù)相結(jié)合，使其在配電網(wǎng)架空線中的巡視方面更占優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng) ?無(wú)人機(jī) ?巡視 ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：F426.61 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（c）-0046-02

1 ?無(wú)人機(jī)在配電網(wǎng)架空線的巡檢中具有重要意義

無(wú)人機(jī)作為先進(jìn)的巡視手段，最大的優(yōu)勢(shì)是無(wú)人機(jī)不需要人員駕駛，只需要地面操作員進(jìn)行遠(yuǎn)程控制無(wú)人機(jī)飛行和進(jìn)行作業(yè)即可，避免出現(xiàn)意外事故造成人員傷亡，故可以用來(lái)執(zhí)行危險(xiǎn)系數(shù)大、工作強(qiáng)度高的巡視任務(wù)，滿足在野外巡視配電網(wǎng)架空線的要求，能夠有效避免不利影響和人員損傷，減少資源浪費(fèi)，使巡檢工作更為精細(xì)且工作效率高，大大提高配電網(wǎng)架空線的巡視工作質(zhì)量，杜絕更多配電網(wǎng)架空線路的安全隱患，提高電力行業(yè)與無(wú)人機(jī)的智能化和信息化水平，為我國(guó)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 ?無(wú)人機(jī)類型的選擇

配電網(wǎng)架空線無(wú)人機(jī)類型分為直升機(jī)和固定翼兩種。這兩種無(wú)人機(jī)各自的特點(diǎn)與性能有所不同，主要體現(xiàn)在飛行方式、飛行速度、續(xù)航能力、抗干擾能力、經(jīng)濟(jì)成本和機(jī)器可操控性等方面。接下來(lái)會(huì)講述這兩者的區(qū)別以及針對(duì)不同情況分析如何選用無(wú)人機(jī)。

2.1 中型無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

中型無(wú)人直升機(jī)持續(xù)工作時(shí)間為4h，可抗風(fēng)能力為6級(jí)，最大荷載40～50kg之間，起降方式為垂直起降，懸停方式為定點(diǎn)懸停，對(duì)起降場(chǎng)地要求低，操作起來(lái)較為復(fù)雜，成本較高，巡航速度在40～130km/h之間[1]。

2.2 固定翼無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

固定翼無(wú)人機(jī)持續(xù)工作時(shí)間與中型無(wú)人直升機(jī)相當(dāng)，可以抵抗6～8級(jí)大風(fēng)，可載重量達(dá)到6～8kg之間。起降方式為地面滑跑起降方式，不能定點(diǎn)懸停，可以在空中盤旋，對(duì)場(chǎng)地要求較高，操作簡(jiǎn)單，成本較低，巡航速度在90～150km/h之間。

2.3 無(wú)人直升機(jī)與固定翼無(wú)人機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

無(wú)人直升機(jī)抗干擾能力較固定翼無(wú)人機(jī)弱，其搭載方式更為靈活，可以搭載更多或者更重的配電網(wǎng)巡視設(shè)備與維修設(shè)備。無(wú)人直升機(jī)對(duì)場(chǎng)地要求較低，可以適用于更多復(fù)雜地形，如山地、河流岸邊、堤壩、草地、田野、復(fù)雜道路等。但是對(duì)地面操作人員提出較高的要求，操作難度大，需要操作人員技術(shù)嫻熟以及反應(yīng)速度快，能夠做到隨機(jī)應(yīng)變，及時(shí)應(yīng)對(duì)復(fù)雜情況。而固定翼無(wú)人機(jī)抗干擾能力更好，能夠抵抗更為復(fù)雜的天氣條件，操作難度較低，巡視的工作效率高，而且其在巡視過(guò)程所消耗成本較低，易于維護(hù)和保養(yǎng)機(jī)器。但是固定翼無(wú)人機(jī)存在的不足之處是需要地形條件良好，而且要在滑跑距離充足的情況才能展開(kāi)工作，由于不能定點(diǎn)懸停，就不能對(duì)某一點(diǎn)處具體故障進(jìn)行仔細(xì)檢測(cè)與維修。綜合考慮，在野外的情況下巡視配電網(wǎng)架空線路，選擇無(wú)人直升機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。

選用無(wú)人機(jī)還要注意無(wú)人機(jī)的規(guī)格與參數(shù)。一般按照尺寸與體積分類可分為中型無(wú)人機(jī)、小型無(wú)人機(jī)和微型無(wú)人機(jī)。其續(xù)航能力、抗風(fēng)能力、承載能力、作業(yè)范圍、抗干擾能力以及中繼設(shè)備數(shù)都與無(wú)人機(jī)的尺寸成正比。比如，中型無(wú)人機(jī)要比小型無(wú)人機(jī)和微型無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、抗風(fēng)等級(jí)高、承載能力強(qiáng)、作業(yè)范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)以及中繼設(shè)備數(shù)更多。小型無(wú)人機(jī)和微型無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性比較強(qiáng)，方便人員攜帶，作業(yè)更為靈活。

3 ?無(wú)人機(jī)在配電網(wǎng)架空線中巡視的原則

3.1 常規(guī)巡視要合理分配

在日常巡視工作中，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形條件合理分配無(wú)人機(jī)與人工作業(yè)量。對(duì)于山坡、河流、溝谷等復(fù)雜地形具有作業(yè)危險(xiǎn)可能性，需要近距離探查局部故障或者巡視桿塔危險(xiǎn)部分，則主要使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡視工作。在人員密集的市區(qū)，主要采取人工巡視為主、無(wú)人機(jī)巡視為輔的策略。

3.2 發(fā)生特殊情況時(shí)要及時(shí)巡視

出現(xiàn)自然災(zāi)害或者非人類所能抵抗的天氣狀況，如山體滑坡、洪水、泥石流、大型冰雹、大型風(fēng)雨等，若滿足無(wú)人機(jī)可使用條件，先選擇無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡查，如果條件不允許，則需要人工巡視。如交叉跨越、樹(shù)障、夜間巡視、紅外測(cè)溫等可以人工巡視為主、無(wú)人機(jī)巡視為輔[2]。

4 ?無(wú)人機(jī)巡視功能的實(shí)現(xiàn)

無(wú)人機(jī)巡視配電網(wǎng)架空線需要具備飛行控制技術(shù)，滿足配電網(wǎng)架空線路里程的要求，設(shè)定合適的遙控距離。還要具備北斗導(dǎo)航技術(shù)，能夠自我定位、實(shí)時(shí)跟蹤與地面控制平臺(tái)保持通信。同時(shí)保持飛行平穩(wěn)有利于無(wú)人機(jī)所搭載的高分辨率攝像頭及時(shí)抓拍與拍攝高清晰度畫面。更重要的是，無(wú)人機(jī)能夠快速識(shí)別桿塔、線路、絕緣子等架空線路相關(guān)設(shè)施，及時(shí)判斷故障，并且能夠針對(duì)危險(xiǎn)故障發(fā)出警報(bào)通知，全程巡視過(guò)程需要錄像，以便再次檢查線路故障并且留存數(shù)據(jù)以便日后校對(duì)。

5 ?無(wú)人機(jī)巡視的應(yīng)用

5.1 無(wú)人機(jī)的通信模式

無(wú)人機(jī)巡視工作要求在配電網(wǎng)架空線路斜向上方并且始終時(shí)刻保持合適的距離勻速飛行，可以避免一些電線線路帶來(lái)的電場(chǎng)、輻射、信號(hào)干擾等不良影響，同時(shí)為了滿足無(wú)人機(jī)的超視距線路要求，必須全面使用中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式。無(wú)人機(jī)的中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式主要包括地面中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式和空中中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式，這兩種模式的工作特點(diǎn)有所區(qū)別[3]。地面中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式的特點(diǎn)是中繼設(shè)備置于桿塔上面，與其他模式相比成本比較低，但是需要考慮野外條件較為復(fù)雜的不良影響因素，而且在后期通信設(shè)備的維修與保養(yǎng)比較困難?？罩兄欣^轉(zhuǎn)發(fā)通信模式是需要另外一架無(wú)人機(jī)搭載中繼通信設(shè)備在空中保持飛行，可用于較為復(fù)雜的地形條件，并且通信設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)比較容易，但這種模式的成本比較高，應(yīng)用比較少。根據(jù)實(shí)際情況，采取兩種模式有機(jī)結(jié)合的方式進(jìn)行巡視。

5.2 無(wú)人機(jī)的巡視應(yīng)用模式

由于野外地形條件以及天氣條件的復(fù)雜性，往往需要考慮利用不同類型的無(wú)人機(jī)與中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式的科學(xué)組合方式。主要存在以下幾種，實(shí)際操作需要從其中合理選擇巡視應(yīng)用模式。（1）當(dāng)無(wú)人機(jī)與地面控制器距離超過(guò)監(jiān)控有效距離時(shí)，可用中型無(wú)人機(jī)與地面中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式，無(wú)人巡視所獲取的數(shù)據(jù)傳輸給桿塔上的中繼設(shè)備，再由中繼設(shè)備傳輸給地面控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)全程控制的安全可靠性要求。（2）當(dāng)野外條件復(fù)雜或者中繼設(shè)備安裝困難時(shí)可以采用中型無(wú)人機(jī)與空中中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信模式，進(jìn)行巡視的無(wú)人機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸給中繼無(wú)人機(jī)，再由中繼無(wú)人機(jī)傳輸數(shù)據(jù)給地面控制器。

6 ?結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)架空線路巡檢方式主要是采用人工巡視方式，巡視工作量大、效率低、條件艱苦和環(huán)境惡劣，甚至技術(shù)人員會(huì)有生命危險(xiǎn)，尤其是山川、河流、溝谷以及自然災(zāi)害影響地區(qū)會(huì)容易造成意外事故導(dǎo)致人員損傷?，F(xiàn)在無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其性能越來(lái)越穩(wěn)定，功能多樣化，加上與人工智能技術(shù)相結(jié)合，使其能在配電網(wǎng)架空線中的巡視方面發(fā)揮更大作用，有效減少資源浪費(fèi)以及避免人員損傷，為我國(guó)創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 王萬(wàn)國(guó)，劉越，李建祥，等.基于RCNN的無(wú)人機(jī)巡檢圖像電力小部件識(shí)別研究[J].地球信息科學(xué)學(xué)報(bào)，201712（2）：430-431.

[2] 李源源，陳艷芳，劉偉東，等.大型固定翼無(wú)人機(jī)在架空輸電線路中的運(yùn)營(yíng)可行性研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2017，16（2）：84-85.

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