基于人工智能的电力线路无人机巡检

基于人工智能的电力线路无人机巡检

王美杰

天津飞眼无人机科技有限公司天津市300451

摘要：电力线路无人机巡检作为一项全新巡检技术，与人工巡检相比优势突出，可克服地形、气候等不利条件，大幅提高工作效率及作业人员安全性，降低作业人员劳动强度。本文结合实际重点介绍了人工智能的无人机在输电线路日常巡视、治理设备本体及通道环境缺陷、协助防外破、防山火等方面的应用。

关键词：无人机；电力线路巡检

无人机巡线技术的引入，极大提高了架空输电线路巡视效率，直观、准确地反映了线路运行情况，并通过开展线路全景巡视，极大减轻运行人员的劳动强度。无人机作业以进行线路日常巡视和恶劣天气特巡，协助运维人员治理设备本体及通道环境为基础，开展包括查找故障点、协助解决防外破防山火难题的一系列日常工作，以及基于GIS系统的智能巡检最新型应用。

1无人机遥控与遥测

1.1遥控系统

无人机所用遥控系统主要为无线数传系统，该系统稳定可靠，且抗扰度很高。由地面站与操纵器进行编码，向高频发射电路发送指令后进行功放、调制与调频，再由约10W的功率辐射至空间，确保无人机电台能实现可靠接收，完成控制任务。无人机上的电台使用天线对调频信号进行接收，并在完成放大、解调与译码以后，采用串行的方式传输到控制器，从而完成远距离遥控。

1.2遥测系统

遥测系统是典型的信息传输系统，可将无人机图像动态传输到地面，同时在设备上显示，为工作人员提供准确的状态信息，从而提高无人机定位准确性，以及遥测系统运行可靠性。除此之外，利用计算机还可以对飞机轨迹进行记录和显示，从而延伸了人的感官。

2无人机在电力线路巡检中的应用

2.1无人机日常巡视

无人机巡视时搭载有集成红外、可见光的检测设备，可对线路进行红外测温和可见光检查，目前，我们运用无人机开展日常巡视及特殊巡视的工作内容主要有对输电线路导地线、上部塔材、金具、绝缘子、附属设施、线路走廊等进行常规性检查，大致可分为以下几个方面：（1）对线路本体设备导地线、杆塔、金具、绝缘子、基础进行日常巡视，通过可见光检测发现例如杆塔倾斜、塔材弯曲、异物、塌方、护坡受损、回填土沉降等一系列缺陷；（2）附属设施缺陷查找，包括防鸟、防雷装置、标识牌、各种监测装置等损坏、变形、松脱等；（3）线路通道缺陷监控，包括超高树竹、违章建筑、施工作业、沿线交跨、地质灾害等；（4）利用无人机搭载红外设备对线路进行红外测温监控检查。

2.2协助运维人员治理设备本体及通道环境缺陷

通过使用无人机协助运维人员巡视，可实现线路运维由“线”到“面”的全面覆盖。以导地线巡视为例，受地形条件限制，巡视人员在地面无法确定导线断股的确切损伤程度时，公司安排无人机搭载摄像头进行检查，确定导线断裂股数，为检修人员飞车出线的安全系数以及导线修补方式提供科学依据；同时大挡距、跨越深沟等地段，用无人机开展通道巡视，解决了登杆查看树障视觉差问题，即使人员无法到达挡距下方，导线下方树障仍能准确把握。通道状况一目了然，弥补人工巡视的不足。此外，我们在进行树木净空测量时大多仍采用经纬仪、激光测距仪或停电检修走线用测绳测量等方法，受到树木遮挡视线、停电周期长等原因的限制，运维单位人员无法及时准确掌握净空数据。将旋翼无人机应用于树木净空测量，将会大大减少工作人员的劳动强度。

2.3协助防外破、防山火

如今，输电线路保护区附近修公路、新建房屋的情况较多，无人机参与取景，可获得整个外破现场的全景图，尤其是修建公路时，初期通过无人机升空，就能快速查看公路的整体走向，预判是否穿越输电线路，提前采取预防措施。在山火易发时段，迅速发现山火险情在防山火工作中至关重要。公司一方面针对冬末春初少雨干燥期间、夏秋季连续高温、晴朗干燥时段、秋末冬初天气干燥多风等各个时段及时更新划定山火隐患等级；另一方面根据划定的隐患等级，科学合理，有的放矢开展无人机空中巡视，既能快速发现火灾险情，有极大减轻了运维人员的地面巡视强度。使用无人机协助防外破防山火工作，可精确开展隐患查线工作，并能及早发现外力隐患；在发生自然灾害或重大事故时，能迅速、便捷的完成对事故现场的勘察，为应急决策的制订提供第一手现场资料，有助于公司形成架空输电线路应急的快速响应机制。

2.4三跨隐患排查

根据国家电网公司要求，需开展架空输电线路三跨隐患排查工作。文件明确要求架空输电线路在跨越铁路、高速公路、重要通道线路时，跨越区段需满足独立耐张段、双串绝缘子、导地线无接头、耐张塔压接管压接质量合格等要求。其中耐张压接质量检查，需要结合线路停电检修，人工登塔一一进行排查，耗费大量的时间、人力物力。为了提高耐张压接管排查效率，分部结合无人机巡视工作，对“三跨”耐张压接管开展排查工作。旨在充分发挥无人机机动灵活的特点，减少人工登高作业。分部利用无人机拍摄功能，对耐张塔压接处进行拍摄，每个压接管取一张照片与合格压接管照片进行比对，便能快速确定压接管质量合格与否。

2.5基于GIS系统的新型智能巡检

目前在进行线路巡检时，普遍存在班组老员工对所辖线路情况了如指掌，而操纵无人机的青年员工，由于不熟悉设备情况、不清楚巡视路径，经常走错路或未发现设备缺陷，往往需要由老员工专门带路的现象。为了提高线路人员巡视效率，简化结构解放更多的人力资源，基于GIS系统的新型智能巡检模式逐渐走向主流。基础数据管理GIS系统，为巡检工作提供基础的数据支持，实现对输电网所处地形地貌、输电线路与设备空间地理数据及其相关属性数据、危险区域地理空间数据及其相关属性数据、输电巡检用缺陷标准专家知识、消缺处理专家知识以及输电巡检人员基础信息等的日常管理与维护功能。结合巡线时人员重点收集，并导入野外巡检手持设备的线路信息，可以准确获得线路走向、重点区段、交叉跨越等一系列信息指导，从而进行无人机作业点的精确规划，实现输电线路巡检的私人定制。

3应用成果

目前，采用以上系统的无人机主要用于日常巡检及灾情监控。其中，灾情监控需要在故障产生后立即进行，将故障段或者是全线作为巡视区段。以灾情与保护情况为依据准确判断故障发生点，此时无人机可以以最快的速度到达故障点，为人员及时提供现场照片。

日常巡检即按照一定时间间隔进行巡检，采用无人机来完成空中巡视，再根据图像完成资料分析与备案，针对所有存在的问题实施准确记录，向检修班报告以及时排除隐患；如果存在难以辨认的缺陷，需要报告维护班安排人员到场巡视。在无人机巡视过程中，可按照要求在指定杆塔悬停5s，以此进行详细探查。

结语

无人机优越的性能使无人飞机成为输电线路巡检的更为有效的工具。无人机巡线可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平，可以创造更高的经济效益和社会效益。随着供电可靠性的要求越来越高，和无人机巡检内容的不断丰富，无人机巡检的优越性将越来越突出。无人机巡检将成为一种快速、高效、前景广阔的巡检方式。

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