張朝暉 成鑫 牛猛 黃勇

摘? 要：該文通過(guò)對(duì)陽(yáng)煤集團(tuán)的電力系統(tǒng)引入無(wú)人機(jī)等技術(shù)，開(kāi)展了自動(dòng)化電力巡檢的應(yīng)用與研究。對(duì)無(wú)人機(jī)硬件的能力和實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行分析，并基于人工智能算法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的圖像批處理軟件，將無(wú)人機(jī)作為數(shù)據(jù)采集端，識(shí)別軟件作為算法端，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)對(duì)多種典型故障具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確率。另外，通過(guò)圖像數(shù)建立線路走廊三維模型，可較為直觀地對(duì)線路狀態(tài)進(jìn)行掌握，大幅度提升了巡檢效率。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)? 煤礦? 電力系統(tǒng)? 運(yùn)維

中圖分類號(hào)：G64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2021）04（b）-0084-03

Application and Research of UAV in Coal Mine Power System

ZHANG Zhaohui? CHENG Xin? NIU Meng? HUANG Yong

（Yangquan Coal Industry （Group） Co.， Ltd.， Yangquan， Shanxi Province， 045008? China）

Abstract： This paper introduces unmanned aerial vehicle （UAV） and other technologies into the power system of Yangquan Coal Group， and carries out the application and research of automatic power patrol. Ability and practical application of unmanned aerial vehicle （UAV） hardware demand is analyzed， and based on artificial intelligence algorithm， developed a corresponding image batch processing software， the unmanned aerial vehicle （UAV） as the data acquisition end， recognition software as algorithm， through the study of a large amount of data and analysis， to achieve the deal with a variety of typical fault has higher recognition accuracy. in addition， through the establishment of line corridors image number 3D model， can be more intuitive to master line state， greatly improve the efficiency of inspection.

Key Words： UAV; Coal mine; Electric power system; operations

陽(yáng)泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，需要持續(xù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，以保持持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。基于此需求，擬在生產(chǎn)智能化方面開(kāi)展深入研究，引入智能化設(shè)備滿足和提高現(xiàn)有的生產(chǎn)效率。而作為煤炭行業(yè)的重要基礎(chǔ)保障，供電輸電設(shè)備的運(yùn)維極為關(guān)鍵，為了增強(qiáng)運(yùn)維能力和提高運(yùn)維效率，特開(kāi)展以無(wú)人機(jī)為平臺(tái)的電力運(yùn)維智能化應(yīng)用與研究。

1? 無(wú)人機(jī)電力系統(tǒng)巡檢現(xiàn)狀

伴隨控制技術(shù)、無(wú)刷電機(jī)和鋰電池等相關(guān)技術(shù)的快速迭代，多旋翼無(wú)人機(jī)不斷演進(jìn)，隨著在操控和攜帶方面的不斷提升，應(yīng)用場(chǎng)景也不斷增多。特別是在電力巡檢行業(yè)，通過(guò)無(wú)人機(jī)開(kāi)展線路的巡檢作業(yè)，在行業(yè)內(nèi)受到了廣泛好評(píng)和不斷推廣[1]。

人工的大部分常規(guī)巡檢作業(yè)可以使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢替代，人員工作強(qiáng)度能有效降低，安全性得到提高，還能提高電力線路巡檢及維護(hù)效率，保障電力運(yùn)行穩(wěn)定，避免對(duì)用戶產(chǎn)生影響[2]。據(jù)行業(yè)專家分析，采用無(wú)人機(jī)巡線效率比人工作業(yè)提高了數(shù)十倍。2014年至今，國(guó)家電網(wǎng)持續(xù)推廣無(wú)人機(jī)在電力巡檢作業(yè)中的應(yīng)用，無(wú)人機(jī)巡檢作業(yè)已經(jīng)成為行業(yè)精細(xì)化考核指標(biāo)的重要組成部分。

2? 研究與應(yīng)用

對(duì)于煤炭開(kāi)采企業(yè)，電力供應(yīng)是其生產(chǎn)的生命線，因此對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)維保障要求較高，一般其發(fā)電和供電設(shè)施由其自行負(fù)責(zé)。另外，輸電線路的架設(shè)，會(huì)通過(guò)煤層上方，煤層開(kāi)鑿的區(qū)域，且會(huì)對(duì)地表產(chǎn)生一定影響，同時(shí)可能對(duì)電力塔架產(chǎn)生影響，因此，對(duì)于此類環(huán)境，除了對(duì)塔架本身的巡查，還需對(duì)線路走廊以及地質(zhì)變化進(jìn)行一定程度的監(jiān)察[3]。

2.1 技術(shù)方案

針對(duì)陽(yáng)煤礦區(qū)現(xiàn)有的輸電線路及設(shè)施巡檢作業(yè)方式，并根據(jù)實(shí)際地理情況，提出一套適用于當(dāng)?shù)氐闹悄茈娏υO(shè)施巡檢解決方案。同時(shí)，提高作業(yè)效率，并在一定程度上降低設(shè)施維護(hù)成本，提高陽(yáng)煤集團(tuán)在生產(chǎn)維護(hù)方面的智能化程度，為陽(yáng)煤集團(tuán)培養(yǎng)和鍛煉掌握先進(jìn)技術(shù)人才。同時(shí)，該文總結(jié)提煉了作業(yè)流程，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題制訂了相應(yīng)作業(yè)預(yù)案[4]。

2.2 實(shí)施情況

對(duì)桿塔上的部件，如：接地裝置、拉線及基礎(chǔ)、絕緣子、導(dǎo)線、地線、引流線、防雷裝置、各種監(jiān)測(cè)裝置、桿號(hào)、警告、防護(hù)、指示、相位等標(biāo)識(shí)電纜、電纜頭等的狀態(tài)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集，采集時(shí)可同時(shí)獲取可見(jiàn)光圖像和紅外光圖像。

無(wú)人機(jī)線路走廊巡檢可達(dá)效果：基于三維模型，對(duì)線路兩側(cè)各一定范圍內(nèi)的地理環(huán)境及狀態(tài)進(jìn)行記錄和觀測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔存儲(chǔ)。通過(guò)三維的數(shù)據(jù)形態(tài)，可直觀地觀察線路周邊環(huán)境狀態(tài)，如植被狀態(tài)、違建狀態(tài)、外圍是否存在施工狀態(tài);同時(shí)，可在線測(cè)量模型中的主要數(shù)據(jù)，如面積、距離、體積等，也可以用來(lái)幫助建立線路走廊安全飛行航線。

另外，針對(duì)無(wú)人機(jī)采集的數(shù)據(jù)識(shí)別和診斷工作量大的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了基于智能算法的圖片批處理軟件。該軟件針對(duì)無(wú)人機(jī)電力巡檢而開(kāi)發(fā)，基于航拍圖像的輸電線路部件故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，主要依托QT強(qiáng)大的人機(jī)交互功能和先進(jìn)的人工智能算法對(duì)輸電線路部件進(jìn)行智能識(shí)別分類[5]。該系統(tǒng)包含識(shí)別診斷和缺陷管理兩大模塊。識(shí)別診斷模塊利用識(shí)別精度較高的網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)電線線路部件等重點(diǎn)對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)批量化的自動(dòng)故障檢測(cè)以及分類保存;缺陷管理模塊中主要由人工對(duì)識(shí)別診斷結(jié)果進(jìn)行二次確認(rèn)，通過(guò)故障部位的圖像中所包含的經(jīng)緯度信息，可以快速確定所屬塔桿以及所在具體的位置，自動(dòng)生成相應(yīng)的故障檢測(cè)報(bào)表，以便維修工作人員及時(shí)維護(hù)，為輸電線路故障檢測(cè)大幅度提高了工作效率，提升了線路巡檢的自動(dòng)化程度，一定程度上實(shí)現(xiàn)了智能化[6]。

3? 結(jié)語(yǔ)

該文對(duì)陽(yáng)煤集團(tuán)的電力系統(tǒng)通過(guò)引入無(wú)人機(jī)，開(kāi)展自動(dòng)化電力巡檢研究，并基于人工智能算法，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的圖像批處理軟件，將無(wú)人機(jī)作為數(shù)據(jù)采集端，識(shí)別軟件作為后端算法端，通過(guò)大量的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和分析，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)對(duì)多種典型故障具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確率。另外，通過(guò)圖像數(shù)建立線路走廊三維模型，可較為直觀地對(duì)線路狀態(tài)進(jìn)行掌握，大幅度提升了巡檢效率。其主要有以下特點(diǎn)。

（1）開(kāi)展了多種類的無(wú)人機(jī)在線路巡檢中的測(cè)試和應(yīng)用，可應(yīng)對(duì)多種需求和使用場(chǎng)景。

（2）開(kāi)發(fā)了“智能塔架缺陷自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)”軟件，該軟件利用機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能相關(guān)技術(shù)，用軟件判讀替代了傳統(tǒng)的人工判讀，即降低了人員勞動(dòng)程度，又提高了作業(yè)效率。

（3）利用單鏡頭相機(jī)搭載無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)三維線路走廊數(shù)據(jù)的獲取，是一種成本較低且效率較高的技術(shù)手段。

參考文獻(xiàn)

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