无人机在油田配电线路巡检中的应用

无人机在油田配电线路巡检中的应用

1涂小松2张东林3董剑

(1大庆油田有限责任公司第七采油厂电力维修大队黑龙江大庆163000;2大庆油田有限责任公司第七采油厂电力维修大队黑龙江大庆163000;3大庆油田有限责任公司第七采油厂第二油矿综合队黑龙江大庆163000)

摘要：随着油田架空输电线路的不断发展，其影响范围和建设规模也在持续扩大，为确保油田电力系统的安全稳定运行，定期人工巡检势在必行。由于人工巡检本身存在许多不足之处，且已经渐渐难以适应油田架空输电线路安全检修工作的开展。无人机电力线路安全巡检系统成为现阶段油田架空输电线路系统安全稳定运行的一项重要措施。文章主要针对无人机电力线路安全巡检系统以及其自身关键技术的应用展开深入探讨，并加以具体阐述，希望能够对油田架空输电线路的安全发展带来积极影响。

关键词：无人机;电力线路;安全巡检系统;关键技术

引言

纵观现阶段我国油田电力线路发展的实际情况，由于受到自然环境地形等客观条件的影响，架空电力线路自身受到一定的威胁。油田电力线路由于长期在外部暴露下，杆塔以及线路本身都遭受不同程度的损毁，出现严重的安全隐患问题，进而引发造成人员伤亡等不必要的现象，对人身以及财产安全都构成严重影响。通过对无人机电力线路安全巡检系统的合理应用，能够在根本上提升油田电力线路的安全运作情况，对无人机、电力线路、安全巡检系统以及关键技术加以完善，也是油田电力系统在发展之中需要重点关注的一项内容。

1构成巡检系统的主要部分

油田电力线路安全巡检系统是建立在遥感技术应用的基础之上，构成包括系统中主要涉及数据的获取以及无人机平台、地面实时监控、通信链路系统，呈现数据及数据的处理在地面完成，具体如下。

1.1多传感器数据以及无人机平台系统

油田电力线路巡检想要获得充分有效的数据采集，主要是通过子系统完成的，涉及到的主要有飞行平台下的无人机以及传感器、数据的多重性获取、稳定平台系统以及定位定姿系统、避免出现障碍系统以及预警的自动化系统。数据系统中主要是完成编解码等各项操作，有固定翼及旋翼两种类型的无人机飞行平台。对传感器系统的搭建对于POS的定位定姿系统而言，机载设备中需要借助避障系统，以及自动预警系统展开相关任务。其中飞行平台需要根据飞行距离以及速度的不同选择，通常情况下小型固定翼无人机平台主要是用于可见光模式下的拍摄，用于进行快速性的巡检。而精细化的巡检主要是应用于基杆塔中的相关部件，主要采用红外线、可见光以及紫外线等。大型旋翼无人机平台应用于飞行距离的测量。除此之外，为获取多传感器数据可将紫外、热红外成像仪以及光学数码相机、激光扫描仪等共同纳入传感器系统之中。获取杆塔、电力线走廊以及电力线的光学影像需要使用光学数码相机，检查部分金具是否出现锈蚀，或者对绝缘体的爆裂、缺失销钉、断裂的导地线的观察等。使用热红外传感器可以采集输电线路设备的发热状况，主要包括绝缘体，金属以及电力线相关部件。对于无人机的位置以及形态信息进行充分有效的监测，需要应用到POS，如果目标障碍物出现在无人机飞行的前方，此时可利用毫米波雷达传感器，能够完成自主预警以及躲避障碍物系统，以此降低飞行风险。

1.2地面测控站

对于无人机飞行过程中，飞行状态的检测应用地面测控站的子系统完成，明确飞行的范围，对数据的获取以及控制使用传感器，针对于飞行数据展开初步性的处理。无人机飞行的平台、地面控制系统、地面控制系统中的多传感器应用以及编解码的数据系统，对数据展开实时的分析等，共同构成子系统。

1.3通信链路的数据系统

针对于整个通过系统连接设备而言，通讯数据链路系统的存在价值显著，能够完成信号接收，主要涉及到地面、监控站以及机载方面。针对于无人机通信中继设备，主要是针对小型无人机载体而言，完成发射设备中的相关资料数据通讯，能够贯穿于无人机飞行平台与地面监控站之间，在油田电力系统环境相对复杂的状态之下，在定位定姿的无人机实时数据传输影响之下，数据链路能够完成数据的上传以及控制命令，能够对无人机工作状态展开全面的了解，使得相关测控人员在地面上即可全方位了解无人机的飞行情况。

1.4有关于地面数据的处理系统

针对于数据的后期处理、存储以及应用，即为地面数据处理系统的工作范围，主要涉及的工作内容有数据预处理，存在于多传感器当中，处理系统呈现几何化，传感器应用红外紫外光学以及激光，并能够借助相关专家的智能性系统以及借助三维画的线路走廊可视系统等加以完成。在数据处理方法，方面使用遥感以及摄影测量的相关技术，并能够明确数据应用流程，几何处理方面更加展现高精度化。借助点云坐标、影像以及姿态方面的各项数据，能够明确相关附属物的实际特点，例如，电塔、电力线以及走廊地物等等。由于人工智能以及模式识别等相关技术存在与专家智能系统当中，可对其展开可视化的应用，能够明确油田输电线路以及输电通道中存在的不足之处，控制输电线路安全事故发生的可能，及时排查，使线路安全状况获得显著提升。

1.5研发要求在子系统中的体现

由于技术方案以及行业标准规范制度等对子系统软件硬件研发过程产生重要影响，为了保证系统的正常运作以及拓展性、开放性发展，需要对接口的数据加以规范，并使用合适的文件格式，确保子系统之间有效进行数据连接，从而在根本上提升整体系统的良好运作。对于分系统，需要提升子系统研发效果，对其展开试验以及测试，使得系统能够展开合成。对系统进行模拟试验，可以采取有人或者无人机载的形式，或者是车载的形式展开，针对于子系统中存在的安全隐患问题，能够充分加以识别，明确系统集成开展工作的实际需要，并结合地形条件展开测试，使其能够适应现阶段油田电力系统整体工作开展的需要。

2巡检系统中的关键性技术

针对无人机油田电力线路安全巡检系统的关键性技术展开有效性分析，其中首先是针对飞行姿态控制技术，确保无人机巡线时能够不受相关自然因素的影响，提升无人机飞行姿态，控制系统的有效性。其次，多传感器应当提升其精准度，并能够确保时间的同步，将相关测量数据展开紧密的联系，并加以全面性分析，并对定位数据展开输出。对控制器的相关时间加以统一，并实现激光扫描仪数据的合理性，使得传感器数据都能够同步录入到系统的当中，并能够实时对控制器展开监控。最后，针对探测技术中出现线路缺陷以及安全隐患方面，主要涉及到视觉探测、红外和与紫外探测技术以及激光雷达等探测技术，因此需要无人机电力线路巡检工作的实际开展中，能够针对以上三个方面产生了缺陷以及安全隐患，加以重点排查，提升线路巡检的有效性，从而将视觉探视的可见光探测效果发挥出来。降低红外热成像仪，受到温度影响的不利影响，降低紫外成像仪受到自然光以及人造光源的影响。

结语

总而言之，在电力配电线路巡检工作中，无人机有着巨大的应用优势，有效代替了人来进行高效准确的巡检工作，大大减轻了巡检人员的工作强度，并且可对输电线路的故障点进行准确快速的排查，降低了人力物力的投入，有效保障了电力输电线路巡检工作的安全，大大促进了电力领域的技术革新。

参考文献:

[1]杨晓东.浅析电力线路巡视中无人机技术的应用[J].中国高新技术企业,2016(09):47-48.

[2]李栋,林靖宇,高鹏宇.无人机输电线路巡检中安全距离测量方法[J].广西大学学报(自然科学版),2016,41(02):498-505.

[3]陆璐.国家电网无人机电力线路安全巡检系统及关键技术研究[J]. 科技尚品，2016,(10).

[4]孙大陆，何丹东.超/特高压输电线路巡检四旋翼无人机的建模与回馈递推控制[J].自动化技术与应用，2016,(11).