曾嘉松

摘要：電力供應(yīng)對(duì)于當(dāng)代社會(huì)十分重要，為了促使配電網(wǎng)架空線路運(yùn)行效果更加可靠，可將無人機(jī)應(yīng)用于其中，針對(duì)農(nóng)田、工地以及水區(qū)等工作人員難以全面開展巡檢工作的位置，進(jìn)行無人機(jī)自動(dòng)精細(xì)化巡檢。而為了提升其中的工作質(zhì)量及效率，則有必要對(duì)配電網(wǎng)架空線路無人機(jī)自動(dòng)精細(xì)化巡檢技術(shù)的構(gòu)成和應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)架空線路;無人機(jī);自動(dòng)精細(xì)化巡檢技術(shù)

配電網(wǎng)線路具有分布范圍廣和運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，在長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行的過程中，其中可能出現(xiàn)導(dǎo)線、金具或絕緣子斷股、腐蝕、過熱等各項(xiàng)情況，若不及時(shí)采取有效的處理措施，則可能影響正常供電。傳統(tǒng)上，配電網(wǎng)巡視工作主要由工作人員開展，不僅工作強(qiáng)度較大，且嚴(yán)重依賴工作人員的經(jīng)驗(yàn)，特別是在農(nóng)田、工地、水區(qū)范圍之內(nèi)，因?yàn)槭艿降乩項(xiàng)l件以及環(huán)境等多方面因素的限制，通常巡視周期較長(zhǎng)，且巡視效率和質(zhì)量均較低。隨著科技的發(fā)展，無人機(jī)巡檢技術(shù)越來越成熟，將其應(yīng)用于配電網(wǎng)架空線路巡檢工作之中，有利于提升配電網(wǎng)架空線路巡檢工作的效果。

一、無人機(jī)自動(dòng)精細(xì)化巡檢平臺(tái)

（一）無人機(jī)

配電網(wǎng)線路相關(guān)的設(shè)備種類較多，且設(shè)備設(shè)備的數(shù)量較多，與此同時(shí)，設(shè)備之間的間距較小，并且，運(yùn)行環(huán)境較為復(fù)雜，特別是部分線路需要經(jīng)過人口較為密集的區(qū)域，衛(wèi)星定位信號(hào)可能出現(xiàn)被短暫遮擋或部分缺失的情況。以此為基礎(chǔ)，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，需要了解其工作流程，見圖1，并保障無人機(jī)自身具備良好的可靠性，墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)、墜機(jī)傷害均相對(duì)較低，起降便捷，能夠搭載可見光以及紅外測(cè)溫設(shè)備，環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，攜帶較為便捷，小型車輛可對(duì)其進(jìn)行運(yùn)輸。

（二）地面站套件

地面站套件由兩個(gè)部分組成，分別為無人機(jī)遙控成套設(shè)備以及無人機(jī)地面站裝置。對(duì)地面站套件進(jìn)行應(yīng)用，需要首先將航線策略軟件加載入無人機(jī)遙控成套設(shè)備之中，由工作人員攜帶無人機(jī)、高亮屏以及遙控器開展作業(yè)。因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中可應(yīng)用自動(dòng)精準(zhǔn)起降功能以及遠(yuǎn)程控制功能，所以即使工作人員未掌握無人機(jī)的控制技能，只要可對(duì)無人機(jī)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，即能夠開展具有系統(tǒng)性的運(yùn)營工作。

1.自主起飛降落

通過應(yīng)用無人機(jī)遙控成套設(shè)備，工作人員可對(duì)無人機(jī)飛行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取，并能夠根據(jù)由預(yù)先制定的航線策略開展任務(wù)?；诖?，只要對(duì)航線控制策略進(jìn)行合理應(yīng)用，即可保障無人機(jī)得到精準(zhǔn)的降落，降落精度為±10cm，而巡檢精度則可以達(dá)到±5cm.

2.無人機(jī)自動(dòng)精細(xì)化巡檢

通過預(yù)先設(shè)定的航線策略，工作人員可順利開展配電線路自動(dòng)化巡檢?；诤笈_(tái)的建立的桿塔模型，無人機(jī)還可以調(diào)整巡視策略，或者根據(jù)實(shí)際任務(wù)需求更換搭載云臺(tái)或者其他功能部件（多光譜、熱成像）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行精準(zhǔn)拍攝、熱成像拍攝、10kV配電線路航帶拍攝等。[1]。

（三）自動(dòng)飛行原理

1.預(yù)建模處理

預(yù)建模處理是現(xiàn)在無人機(jī)自動(dòng)飛巡、自動(dòng)精細(xì)化巡檢廣泛采用的方案之一。通過搭載RTK模塊的無人機(jī)采集目標(biāo)配電線路的三維模型，定位每一個(gè)巡檢對(duì)象的三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)批量生成無人機(jī)航線策略。通過預(yù)建模處理，三維模型中還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)障礙可視化，在規(guī)劃10kV配電線路自動(dòng)精細(xì)化巡檢航線內(nèi)的存在的線路交叉跨越、樹木障礙、建筑物障礙、跨越橋梁高速鐵道的潛在障礙風(fēng)險(xiǎn)可以一目了然的展示。一般地10kV配電線路線行采取以下航線策略：①10kV配電線路線行樹木障礙控制為2.5M內(nèi);②建筑物障礙控制為3M內(nèi);③交叉跨越采取7米原則，即小于7米采取跨越策略，大于7米采取穿越策略規(guī)避風(fēng)險(xiǎn);④跨越橋梁、高速及鐵道一般采用裕度跨越，以規(guī)避載具同行產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2.一鍵高效自主巡視

預(yù)建模處理生成的航線策略可以導(dǎo)入無人機(jī)飛控系統(tǒng)，可以將巡檢任務(wù)中的巡檢路徑發(fā)送至無人機(jī)，通過機(jī)載RTK實(shí)時(shí)差分定位，僅需一鍵啟動(dòng)，即可開始無人機(jī)的巡檢工作，且不僅能夠定點(diǎn)起降，還可精準(zhǔn)拍攝，精準(zhǔn)懸停。

3.巡檢過程實(shí)景可視

使用平臺(tái)與無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，可通過三維實(shí)景對(duì)無人機(jī)飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)且直觀的監(jiān)控，還能夠應(yīng)用高清影像與專家進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)同巡視，并解決其中的疑難問題。對(duì)其中的智能識(shí)別模塊進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷位置的自動(dòng)標(biāo)注，可以對(duì)巡檢人員起到提醒作用。

4.巡檢成果便捷處置

巡檢工作結(jié)束之后，巡檢成果由移動(dòng)應(yīng)用打包，并統(tǒng)一發(fā)送至服務(wù)器處，工作人員即可通過線路或是任務(wù)等多個(gè)渠道，對(duì)訓(xùn)練成果進(jìn)行便捷的查找和管理，同時(shí)還可開展歷史數(shù)據(jù)的追溯工作，對(duì)配電網(wǎng)架空線路中存在的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)注、復(fù)核或消缺等各項(xiàng)工作，均十分便捷。

二、無人機(jī)自動(dòng)精細(xì)化巡檢技術(shù)的應(yīng)用

（一）巡檢任務(wù)執(zhí)行

在開展巡檢工作的過程中，通過應(yīng)用巡檢控制方案以及相關(guān)的安全策略，工作人員僅需將無人機(jī)攜帶至工作現(xiàn)場(chǎng)，并且通過云端在巡檢控制端下載和生成巡檢路徑即可，之后點(diǎn)擊“起飛”，開始針對(duì)目標(biāo)線路進(jìn)行巡檢。巡檢過程中，無人機(jī)能夠根據(jù)既定的周期以及任務(wù)執(zhí)行對(duì)象進(jìn)行全面的巡檢，過程中需要拍照并將照片傳回至管控平臺(tái)，以落實(shí)自動(dòng)精細(xì)化巡檢工作[2]。

（二）結(jié)果處理

以電力巡檢任務(wù)之中桿塔編號(hào)、線路名稱等各項(xiàng)關(guān)鍵信息為基礎(chǔ)，結(jié)合無人機(jī)在開展巡視過程中的飛行坐標(biāo)，對(duì)巡檢設(shè)備相匹配的臺(tái)賬屬性以及ID進(jìn)行檢索，即可落實(shí)無人機(jī)在開展巡檢工作過程中，所發(fā)現(xiàn)的缺陷及設(shè)備屬性匹配工作，也就能夠構(gòu)成以地理信息空間信息為基礎(chǔ)的巡檢成果管理工作體系，同時(shí)也可根據(jù)高精度的復(fù)拍影像對(duì)缺陷進(jìn)行識(shí)別。而對(duì)于巡檢管理工作來說，需要針對(duì)巡檢結(jié)果開發(fā)可自動(dòng)整理和命名的工具，該工具能夠?qū)Τ晒掌瑑?nèi)部信息進(jìn)行讀取，并對(duì)比配電電桿坐標(biāo)，可以自動(dòng)命名成果并自動(dòng)儲(chǔ)存于不同的文件夾之中，以提升巡檢結(jié)果整理工作的便捷和準(zhǔn)確性[3]。

（三）應(yīng)用效果

1.常規(guī)巡視

使用無人機(jī)對(duì)某一射擊場(chǎng)中的線路開展巡檢工作，可將整片待巡檢區(qū)域劃分為28段巡檢路徑，采用自主飛行模式，僅需三個(gè)小時(shí)即刻完成巡檢工作。在此過程中，發(fā)現(xiàn)22處缺陷，其中包含1處嚴(yán)重缺陷，缺陷類型以線箍缺失或松動(dòng)為主。對(duì)于這一類缺陷來說，若由工作人員于地面開展巡檢工作，則難以有效明確，也就必然難以對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的處理，從而易導(dǎo)致配電網(wǎng)架空線路中出現(xiàn)導(dǎo)線脫落情況，進(jìn)而則能夠引起接地障礙。

2.超視距、無信號(hào)巡檢

由于一般無人機(jī)巡檢通常有信號(hào)瓶頸在無遙控信號(hào)的任務(wù)目標(biāo)必須采取轉(zhuǎn)移、登高、信號(hào)增強(qiáng)才能開展。而采用自動(dòng)精細(xì)化巡檢的方案可以實(shí)現(xiàn)超視距、無信號(hào)巡檢，即滿足：無人機(jī)返航電量滿足、巡檢航線障礙滿足，就可以實(shí)現(xiàn)超視距、無信號(hào)巡檢，起飛后等待返航即可，大大提高巡檢效率。

3.淀區(qū)線路特巡

使用無人機(jī)針對(duì)淀區(qū)桿塔開展巡檢工作，該配電網(wǎng)架空線路屬于防汛保電線路，長(zhǎng)度在1.5km左右，共有13根桿塔，存在5處一般缺陷。于淀區(qū)線路開展無人機(jī)巡檢工作，可以免去工作人員的涉水作業(yè)，也就能夠大幅度降低租借船只的成本，同時(shí)還可提升巡視工作的便捷性、安全性和準(zhǔn)確性。

4.外破高發(fā)區(qū)特巡

某區(qū)域開展建設(shè)施工工作之后，大量配電網(wǎng)線路位于施工范圍之內(nèi)，施工方使用圍欄將施工場(chǎng)地與外界進(jìn)行阻隔，由此，不僅人工巡視工作開展的難度較大。，且具有一定的危險(xiǎn)性。以此為基礎(chǔ)，應(yīng)用無人機(jī)針對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的配電網(wǎng)架空線路進(jìn)行巡檢工作，長(zhǎng)度為12.4km，共發(fā)現(xiàn)13處缺陷，另外存在三處隱患點(diǎn)。無人機(jī)完成以上全部工作，所需時(shí)間僅為3min，可見相對(duì)于工作人員，無人機(jī)不僅巡檢結(jié)果準(zhǔn)確率更高，且工作效率也更高，同時(shí)還可在一定程度上減輕工作人員的工作強(qiáng)度，并保障其工作過程中的安全[4]。

結(jié)束語：

當(dāng)前，無人機(jī)已經(jīng)在配電網(wǎng)的巡檢工作、勘察工作以及大型活動(dòng)保電工作等多項(xiàng)工作中得到了廣泛應(yīng)用，使用無人機(jī)對(duì)人工巡檢進(jìn)行替代，每千米所需的工作時(shí)間僅為5～8min，相對(duì)于傳統(tǒng)的人工巡檢模式效率提升了至少10倍。并且，無人機(jī)可于桿塔上方的角度出發(fā)對(duì)設(shè)備進(jìn)行觀察，對(duì)于瓷瓶損壞、線箍松動(dòng)等在人工巡檢過程中不易察覺的缺陷，能夠更加及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和明確，且可及時(shí)拍照或錄制視頻，并存檔以便工作人員隨時(shí)進(jìn)行查看。由此，配電網(wǎng)架空線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行獲得了更加堅(jiān)實(shí)的保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2]許國偉，潘屹峰，賈慶雷. 基于POS信息和桿塔空間位置關(guān)系的輸配電線路機(jī)巡照片歸集方法研究及應(yīng)用[J]. 電工技術(shù)，2020，No.518（08）：102-105+108.

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[4]黃金柱，馮輝，張春龍，等. 基于單線激光雷達(dá)多旋翼無人機(jī)精細(xì)化自主巡檢方法及裝置：，CN111077904A[P]. 2020.