无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用探讨

无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用探讨

周凯

公诚管理咨询有限公司

摘要:近年来，随着我国无人机巡检技术的快速进步发展，关于其在我国电力巡检行业信息化质量管理过程中的广泛应用，也逐渐获得了较多的研究实践性和发展应用机会。文章主要重点探讨了和分析了智能无人机监控技术在我国电力巡检行业信息化质量管理过程中的实际应用，可供同行技术交流。

关键词:无人机技术；电力巡检；信息化管理；应用

一、前言

无人机高空检测系统作为一种完全可以在空中灵活自动进行自由移动的高空检测监控平台，可以同时自动搭载不同的高空检测载荷作为检测监控设备，具有检测工作方便操控简单、快捷高效、易于自动实现检测网络化和人机可远程协调巡检、维护费用低等优点。无人机可以进行实时电力数据传输信息巡检还特别配备具有高效、精细、快捷等多大技术优势，特别适用于对那些地处西部山区、丘陵等复杂类型物理气貌地形以及物理地貌气候变化复杂环境的各种类型电力线路进行实时电力传输巡检。无人机巡检监控技术的广泛应用也将会更有利于大大程度提升我国电力输电线巡检工作人员安全工作效率和同时提高电力线路巡检的安全和信息化安全监督管理水平。

二、无人机技术简介

无人机操控是可以利用各种无线电通信遥控控制设备和飞机自备的程序控制器等装置进行操控的它是无人航空器的英文简称(UAV)，无人机、控制站、通信控制系统和遥控设备安全保障系统共同作用构成了一个无人机操控系统。

(1)无人机设计。为便于满足现代工业远程控制的各种要求，无人机设计需要同时具备以下几个特点:首先，为便于保证各种无人机在空中连续飞行稳定，可以同时适应不同的现场工况，其美观外形以及设计风格需要合理；其次，具备一个足够的超大载荷飞行能力，以便于保证飞机能够同时搭载不同信息数据采集处理系统和不同的信息任务处理设备；第三，可以同时完成特定的各种工作维护任务，如进行电力传输线路维护巡检、清障维护作业、架线维护作业、自主维护巡检等；最后，具备远程无线图像回传和远程定位跟踪功能等。

(2)远程控制站(GCS)。控制站系统是无人机系统的重要结构组成的一部分，为使用无人机系统操控操作人员实时提供人机接口和虚拟工作控制环境等。主要工作负责遥控无人机的飞行航线布局规划、起飞与连续降落、任务计划执行与风险管理、信息采集、控制数据计算和进行紧急情况通报处理等。

(3)移动通信控制系统。通信控制系统主要起到飞机连接航空无人机和飞行控制站的重要桥梁连接作用，实现飞机两者之间飞行控制系统信息、任务飞行载荷控制信息、无人机飞行状态控制信息、图像和音视频等各种数据处理信息的实时传输。

(4)电子设备安全保障系统。主要为用户保证野外无人机正常进行野外作业安全飞行性能提供必要的通用基础装备技术支持和安全通用技术装备保障，实现野外无人正常野外作业的安全技术要求。

三、电力巡检信息化管理中无人机应用的技术优势分析

无人机检测技术在我国电力运输巡检行业信息化质量管理过程中的优势应用主要的三种技术支撑应用是其优势表现为:低成本、实时性、准确性。

（1）低成本。由于传统的企业电力传输线路作业巡查人工作业中主要通过进行人工作业巡查，一定程度上存在人工作业管理效率低下，作业管理周期长，作业管理成本高的各种现象。无人机的使用对于我国电力企业线路安全巡查服务质量的有效保障，以及对于电力企业日常运营过程中的电力成本进行风险控制，降低巡检成本。

（2）实时性。各类自然灾害的频繁出现对于人们的生命财产安全造成了极大的危害。因此数据分析准确掌控现场检修状况，对于后期的现场检修有效性的开展工作意义重大。分析电力无人机巡检技术在推进电力工程巡检相关信息化安全管理过程中的实际应用，通过电力无人机巡检技术可以结合电力无线通讯传输技术，进行电力相关现场全程视频，声音的无线实时信息传输，有效地地保障了其电力相关安全对策方案制定的准确合格性，并且可以最大化地有效降低了电力安全事故，以及过大的社会经济损失频发现象。

（3）准确性。电力线路在布设管理应用中其所涉及的管理区域覆盖范围较广，涉及的线路巡检管理项目也相对较多。从目前无人机巡查技术的具体应用功能技术特点几个方面可以分析，其在城市电力传输线路安全巡查工作中的技术应用，主要的一个技术基础应用功能特点即为:巡查准确性。通过实时的故障数据信息传输，分析出了相关系统故障子节点的具体故障维修现状，并对其有利于针对性地研究制定出了相应的故障维修策略。

四、无人机监控技术在我国电力巡检信息化质量管理过程中的应用

（1）电力无人机巡检中的RTK技术。RTK定位控制技术就是又称实时载波接收相位精度差分控制技术，能够有效提高整个GNSS定位系统载波定位精度的一种技术，一般由三个大部分系统组成:GPS载波接收定位设备、数传处理系统、实时载波动态定位测量以及软件管理系统。可实时定位获得被自动测量的站点在图中指定一个坐标系系统中的三维站点定位计算结果，将整个GNSS坐标系统的三维定位结果误差缩减到厘米数量级。但是，当无人机飞行进入了受变电站、铁矿等强电磁干扰的飞行活动区域时，即使无人机同时使用了RTK等定位控制技术，强大的电子磁场依然可能会直接干扰无人机的电子罗盘，使其电子无法准确性地判断人机航向，导致无人机悬停点的位置可能发生较大偏移，增加无人机飞行时的危险性。针对此种实际情况，我国公司创造性地成功推出了一套RTK高标准精度全球导航卫星定位系统技术。RTK等技术在我国电力线路巡检系统中的广泛应用，为我国无人机企业带来了更强大的自动抗磁抗电干扰能力与精准化的定位信息能力，在无人机电子罗盘信号受扰后它也提供了更精准化的航向定位信息，保证无人机定位精度，降低无人机飞行安全风险、提高现场作业效率。

（2）图像的典型干扰因素与图像识别措施。为了有效地准确解决以上的图像干扰处理元素，提高电力工程巡检系统图像干扰检测的质量准确性，需要针对巡检图像性质展开更有针对性的抗干扰处理，具体要求如下:1)巡检图像应对亮度进行调整。同一个相对亮度照片在不一样的拍摄场景里可能会产生给拍摄人们以带来不同视觉感受的相对亮度，若是在进行移动图像识别拍摄时错误选用了不合适的相对亮度，也可能会大大增加计算机的图像识别操作难度，因此，需要对进行图像拍摄进行适当的相对亮度进行调节。具体方法介绍如下:①可以直接转换颜色到视图中将颜色根据空间进行调整，在这个图中方法简单却比较低效；②可以直接进行弯曲线性的颜色调整，将现有电力设备巡检中颜色要求所体现的整个物体颜色进行线性强化得更突出；③可以直接进行对弯曲线性的调整，可以将图像层的整体亮度加强。2)图像对比调整。图像对比调整也就是在维持平均亮度的前提下，进行亮暗点的变大或变小。3)去除雾雨背景。在可见度较低的雾霾、阴雨天气里，拍摄的图像十分不清晰，因此，需要将图像中的雾雨背景去除，将真实背景显示出来。而除雾的方法分为单帧去雾方法与视频去雾方法。4)图像拼接。因为无人机机载摄像机没有很高的分别率，分别率会因为场景的大小而发生变化。因此，需要通过图片拼接的方式来进行工作需求的满足。5)图像识别。无人机拍摄图像时对天气没有要求，因此，经常会在恶劣天气下展开工作，这对提取目标造成了一定程度的困难，因此，需要使用图像处理算法来进行图像识别，提高电力路线检测工作的效率。

（3）无人机电力巡检系统。近年来，无人机巡检技术应用广泛，为我国电力巡检提供了新技术思路。无人机广泛应用于中国电力巡检监控系统，能提升巡检工作的准确性、安全性，提高巡检效率，减少人力投入，在实践中有重要的应用价值。采用无人机技术自动进行输电线路自动巡检，首先自动控制导航设备寻路，获取各路GPS线路位置图及坐标图等信息，然后自动拍摄输电线路位置图像，主要就是利用自动遥控器和倾斜式照相机对该设备自动采集线路相关位置信息并向附近地面进行传输。地面站可以利用无线技术获得无人机平台飞行时的状态导航信息、位置控制信息、图像处理信息等并实时保存平台相关导航数据，根据无线获得的相关数据对平台无人机导航进行实时导航，使其能够自主控制飞行。无人机利用电力图像巡检监控系统平台可在线实时处理电力图像监测数据，也能评估潜在的故障隐患以及发生的故障。最后的故障隐患筛选和排查，采用人工方式进行。

五、结语

综上所述，在这个瞬息万变的时代，每一个行业都必然需要不断做出新的改变，才能更好地更快适应现代社会。随着我国电力行业对于智能化、无人化、信息化的不断大力发展，无人机日渐发展成为从事电力线路维护工作及从事电力电网巡线维护工作的人员首选必备生力军。无人机遥控技术在实现电力线路巡检管理中的广泛应用相关研究成果为实现电力运输线路远程巡检系统作业管理提供了新的管理解决方案，从实现电力线路巡检管理作业过程信息化监督管理、信息系统实时数据采集与信息传输、巡检作业结果的实时智能化监督管理、工作绩效考核等多个方面为其提供了有效的管理技术支持。这对加快推动电网行业智能化电力巡检系统作业的发展步伐。

参考文献：
[1] 国家电网公司运维检修部.电网设备带电检测技术[M].北京：中国电力出版社，2014.12.
[2] 张祥全，苏建军.架空输电线路无人机巡检技术[M].北京：中 国电力出版社，2016.10.