无人机输电线路智能巡检技术综述

无人机输电线路智能巡检技术综述

刘建红

国网阳泉供电公司 山西省 阳泉市 045000

摘要：做好线路的巡检工作，要时刻保持对输电线路运行的监测。确保整个工作的正常运行，一点在运行过程中发现问题，既要进行及时处理。从而防止一些事故的出现。在对输电线路进行巡检的过程中采用无人机的方式，能够有效减轻电力工作人员的工作压力。同时还能够更加高效的完成巡检工作。

关键词：电力巡检;无人机

引言

随着无人机在电力巡检领域的推广应用，输电线路巡检工作模式发生巨大转变，海量巡检数据需要后期人工处理，巡检工作高度依赖专业人员，对巡检工作智能化有着迫切需求．

1输电线路巡检的内容

输电线路的巡检工作较为复杂，在具体的巡检过程中会涉及到多个方面的巡检工作，其中包括电力设备的巡检、附属设备的巡检以及对线路主体进行巡检。每个巡检环节都非常重要。通过输电线路的巡检能够第一时间发现电路中的一些问题，从而进行及时的修复，保证输电线路能够正常运行。对于输电线路的巡检一共分为三种形式，分别是正常巡检、故障巡检以及特殊巡检。这三种形式的巡检都是采用人工在地面进行巡检的方式，只有在极特殊的情况下，才会登到踏顶进行巡检。因此工作人员在地面上的巡检存在一定的局限性，有时无法准备的排除一些故障。每条线路在运行的过程中，都有着不同的要求，因此在进行巡检的过程中应该根据具体的情况选择最为合适的巡检方法。我国目前使用的巡检方式一般都是人工在地面进行巡检，这样的巡检方式具有很多弊端，其中最为严重的就是无法准确的了解线路的运行情况，不能充分的考虑各方面的因素，因此会造成资源的浪费，同时也就无法保证线路需运行的稳定性和安全性。

2电力巡检无人机应用现状

2.1遥感承载平台

遥感检测指利用遥感器记录目标物对电磁波的辐射、反射等信息并形成影像，分析目标物特性及其变化，属于典型的非接触式测量方法．在架空线路巡检中，遥感检测通常被用于检测关键电力部件的运行情况，是目前电网最为普遍的无人机应用方式．常用的遥感检测手段包括紫外成像、红外热成像、可见光成像、激光雷达等．

2.1.1可见光遥感

可见光遥感巡检即利用稳像仪、相机等可见光采集设备，检查肉眼可见的电力设备特征性质变化，其设备要求简单，检测缺陷范围广，被大量应用于无人机线路巡检中．由于无人机性能特性差异，旋翼无人机与固定翼无人机在搭载可见光遥感时，工作模式及侧重点有明显差异．旋翼无人机通常被用来代替传统的人工巡检方式，由飞手在巡查地点附近升空，利用搭载的可见光影像采集设备进行巡查，其重点监测对象为架空线路本体，包括导地线、绝缘子、金具、杆塔等，以及作业点附近的线路通道异常情况和缺陷隐患．固定翼无人机通常由固定机场或临时搭建的起飞点升空，沿架空线路或既定航线飞行，对线路进行连续拍照并拼接形成通道全景图或视频录像，其重点监测对象为线路通道、周边环境、沿线交叉跨越等宏观情况，兼顾较为明显的设备缺陷，如杆塔倒伏、断线等．

2.1.2红外遥感

红外遥感是当前监测和诊断运行中电力设备过热缺陷的常规手段之一．其原理是通过红外热像仪等设备探测目标热辐射以获取目标的二维温度分布，生成热像图，通过分析热像图特征判断设备运行情况．具有高效、安全、不受高压电磁场干扰等优点，适用于变电站、架空线路、发电站等电力设备的异常发热检测．在架空线路巡检中，多装备于旋翼无人机上，技术已经较为成熟，但尚未大规模投入应用．

2.1.3紫外遥感

紫外遥感主要用于检测电力设备的电晕放电和表面局部闪络，通过探测放电辐射出的波长为240～280nm波段的紫外光信号，输出放电紫外图像，以图像光子数作为衡量放电强度的量化参数．该方法相比超声波检测法、红外成像法，具有灵敏度高、不易受环境干扰等优势．受制于紫外遥感设备的价格因素，目前在电力巡检中将其与无人机结合的应用较少，相应研究也仍处于刚起步阶段．

2.1.4激光雷达

激光雷达以发射激光束感知目标的位置、速度等特征量，目前被广泛应用在地理信息测绘及定位导航领域．在电力巡检中，主要用于架空线路的通道环境测绘及三维重建，是当前电力线路走廊通道环境检测的主要技术手段之一．该方法主要通过机载激光雷达扫描电力线路通道，根据点云数据建立电力走廊通道环境的三维模型，在此基础上分析危险点(树障缺陷、限距缺陷、外破缺陷等)，并结合倾斜摄影进行通道可视化管控，结合微气象、导线工况进行导线弧垂、风偏、覆冰等缺陷预警．由于多旋翼无人机航程受限，激光雷达多装载于固定翼无人机上，硬件成本较高，目前也有将小型激光雷达装载于中小型旋翼无人机上，承担杆塔精细建模等任务，但尚未大规模应用．

3无人机电力巡检的关键问题

3.1数据智能处理

当前无人机巡检产生的巡检数据主要有两种:激光雷达点云数据和光学影像数据(包括可见光、红外、紫外等)．前者的数据处理通常指点云数据的三维重建与分析工作，目前已经具备较高的自动化水平，成熟的商用软件仅需少量的人工干预．光学影像数据处理的目的则是从影像中找出特定的设备或具有特定影像特征的区域，其本质与图像目标检测类似．其中，紫外检测法由于设备成本高昂，在电力巡检中实际应用较少，其故障诊断一般通过紫外成像中的光子量计数间接推定紫外辐射水平，但不同检测设备的光谱响应度存在较大差异，难以形成统一的定量分析标准，在巡检数据处理领域相关研究非常少，且通用性有待商榷，故在此不做讨论．

3.2无人机自主导航

自主导航是实现无人机自主巡检的核心技术，在现阶段，无人机自主巡检的路径导航以“人工示教+航迹复现”或人工预先设定航迹为主，其本质都是基于GPS的预定轨迹飞行．在高精度GPS定位技术的支持下，一定程度上可以实现电力巡检中无人机自主起降和飞行过程．但这种方式存在明显的不足:一方面，每条线路，甚至每基杆塔都要进行预先的飞行轨迹设定，无法适应检测目标或周围环境随时间发生的改变，如杆塔检修后部件安装位置及方向发生改变，或周围植被自然生长后侵入航道等情况，需要对飞行轨迹进行重新调整;另一方面，该方法对定位精度有较高要求，通常来说，民用无人机GPS定位误差可达2～10m，根据当前施行的电网规范，小型无人机应与线路保持10m以上安全距离．为克服这一问题，通常采用配备载波相位差分技术(real－timekinematic，ＲTK)的无人机进行自主飞行，其定位精度可达厘米级，但ＲTK技术需要建立参考基站或有稳定快速的网络覆盖提供虚拟基站，而架空线路分布广，且大部分处于人烟罕至区域，难以实现ＲTK基站的全覆盖．此外，基于主动测距的深度相机无法应用于中远距离户外场景，而激光雷达成本较高，因此，机器视觉成为该领域大部分研究的首选方案．

结语

在输电线路巡检过程中应用无人机技术，能够大大提高巡检效率，还能减少工作人员的工作压力。在巡检过程中出现的各种问题，无人机模式都能够轻松解决。采用无人机模式能够有效保证输电线路运行的安全性和可靠性。

参考文献

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