基于无人机的输电线路巡检系统设计与应用

基于无人机的输电线路巡检系统设计与应用

杨红雨

广东电网有限责任公司清远供电局 广东省清远市 511538

摘要：科技的发展，促进无人机在各行业的广泛应用。高压输电线路存在着分布范围广、故障种类多、检修难度大的特点,为无人机电力巡检技术的推广应用创造了条件。对于人手比较欠缺的基层供电公司来说,运用无人机电力巡检技术成为必然选择。在技术应用中,除了要配齐设备外,还要做好人员培训,对无人机巡检作业的基本流程,以及各个环节中的操作要点,后续的数据处理等都要做到熟练掌握。这样才能发挥技术优势,保证电力巡检工作高质量地完成。

关键词：高压输电；无人机；电力巡检

引言

近年来,利用无人机巡检成为热门新兴技术,借助无人机技术优势,开辟一条巡检输电线路的新路径,无人机检测输电线路具备低风险、高效率的优点,故其成为目前最为常用的电力作业巡检工具。

1无人机电力巡检技术的特点和应用范围

无人机是一种无人驾驶的飞行器。它融合了雷达技术，红外技术，还有其他先进的技术，可以对高压输电线路进行远距离的巡检。利用其自身的高技术特性，对某些观察到图像进行解析、拍照，再将图像发送给操作驾驶员，使其能够通过遥感图像对当地的真实状况有一个更为深刻、完整的认识，以便制定相应的工作计划和巡检方案。在目前的发展中，由于无人机具有许多常规手段所无法具备的优势，因此无人机的使用非常的频繁，特别是在军用领域。例如，它可以节约大量的人力、物力，并且获取更多的详细的情报。而正是因为如此，它才会被应用到商业上，例如在高压电线巡检的使用上。无人机想要保证安全的飞行，就必须使用红外技术、RS、全球定位技术、地理信息系统、数码地球等技术。而且，还要将这些技术结合在一起。只有这样，才可以让无人机在巡检的时候，能够成功地完成高压电线的巡检工作。如果能够将无人机监控技术运用到高压电线的巡检上，那么它就能够准确的分析出问题所在，从而进行相应的分析。在以后的维护工作当中，由于无人机的应用，将可以节约大量的人力和物力，大大的提升电力巡检的效果。

22无人机巡检的核心技术

2.2.1高速成像技术

无人机电力巡检中,飞行速度通常会达到10m/s左右,在高速飞行状态下要想拍摄到高清晰度的照片,必须要应用高速成像技术。该技术的实现方式有多种,例如利用高清摄像机的自动对焦功能,通过4倍光学变焦的方式,让拍摄到的照片始终维持在1000万像素以上,保证输电线路的故障可以在照片中清晰的呈现出来。另外,近年来出现的泵浦—探测(Pump—probe)技术,也能利用强激光与材料之间的相互作用,以激光机关作为激发靶材,保证在高速移动状态下拍摄到目标物体的像,然后再利用CCD等装置接收图像,从而获得超快移动物体的清晰图像。

2.2.2全景图像生成技术

其方法是将巡检过程中拍摄到的线路照片进行拼合处理,从而形成绕塔全景图像。首先,采集目标杆塔的多方位高清照片,从空中多角度、多方位拍摄巡检线路(目标杆塔)的高清照片,并且按照全景拼接技术的要求,人工采集地面方向高清图像。然后,应用全景图像生成技术进行照片处理。

2.2.3红外和紫外传感器技术

在高压输电线路的运行中,经常会出现接头盒、接线夹发热的现象。如果温度过高不仅会缩短设备的使用寿命,而且还有较大概率引起电力火灾事故,给高压输电线路的正常运行带来严重影响。因此,在无人机电力巡检中,可以在无人机上搭载红外成像传感器,这样当无人机进行巡检时就可以及时发现输电线路上温度异常的零部件。除此之外,地面操作人员在接收到无人机反馈的温度异常信息后,还能通过自动对焦等操作方式,进一步获取更加丰富的热图数据,并在电子地图上标记出故障点的位置坐标,方便后续设备检修工作的开展。同样的,对于输电线路和电气设备之间存在的电晕放电情况,也可以利用无人机搭载紫外成像传感器的方式进行监测。这些高灵敏度传感器的应用,能够使无人机电力巡检的效率和质量得到进一步的提升。

3无人机在输电线路巡检中的应用

3.1精确扫描

在高压输电线的运行系统中，既有易于观测的装置，又有大量难以观测的细小装置。所以，在无人机巡检的时候，一定要用精确的扫描仪来观察和解析每一个细小的仪器。所以，在高压输电系统里面，要做到更加准确的探测，就必须要对大面积的仪器进行探测，同时还要对细小的仪器进行扫描和分析。在大规模的探测中，可以采用无人驾驶飞机的曲线垂向探测技术。它是利用无人驾驶技术对曲线垂直高度进行测量的一种方法。在无人机巡检的过程中，工作人员会在无人机的螺旋桨上加装一台摄像机和一台信号发射机，然后将它们连接到无人机的控制台上，再将它们连接到地面上的电脑和指挥中心。在地面的控制室和无人机的微波仪连接在一起，这样的测量方法可以有效提高无人机的工作速度，既节省了大量的时间，也确保了巡检的准确性。在进行小型设备的扫描时，可以采用人工巡检和智能化自动巡检相结合的方式，将目标的数据输入到无人机的电子信息系统中。通过这种方法，可以极大地降低人为因素引起的意外，并能得到准确的设备数据和图像扫描结果。该方法既能确保高压输电线的巡检精度，又能减轻巡检工人的工作负担。

3.2制定无人机作业管理细则,建设无人机柔性班组

为更好地开展无人机巡检及应用工作,发挥无人机在输电线路巡视、故障查找、用电检查、安全执规等工作的优势,以及克服现阶段部门人员不足的问题,制定了无人机作业管理细则,成立了运检部输电运检室无人机柔性班组。根据无人机柔性班组常态化管理细则,制定相应的无人机标准作业卡、无人机作业飞行日志、无人机巡检作业工作单等管理模式。

3.3无人机巡检数据的分析和整理

使用无人机技术之后，监控的区域会变得更大，准确率也会更高，而且还能够将监控到的信息保存起来。这些资料在高压电线的探测中非常有用。所以，为了更好地发挥系统的作用，它可以将每一次巡检的次数和结果都与以前的记录进行比较。这样才能准确的知道这架飞行器的状况，然后再进行相应的调节，确保它能够正常工作。利用该信息数据对高压线杆塔进行具体识别，将风险评估的结论与具体位置和线路路径结合，从而提高杆塔的安全管理能力。

4无人机巡检技术的发展前景

现阶段电力巡检中使用到的无人机技术,虽然能够代替人工完成现场巡检任务,但是后期的数据处理和故障分析还是需要专业人员的参与。有时候巡检范围较大、获取到的照片或视频资料较多,人工分析也会花费较多的时间。随着人工智能技术、大数据技术的日益成熟,未来高压输电线路的无人机智能综合巡检技术将会得到更为广泛的应用。在无人机航摄采集照片或影像数据的基础上,由智能识别系统自动进行这些数据的处理,然后通过背景建模、数据对比、差异分析等方式,实现对电力线路缺陷的初步诊断。

结语

无人机电力巡检技术在高压输电线路电力巡检工作中具有巨大的优势。因为它包含了很多先进的技术，所以才会变得更加的智能化和科技化。所以，我们应该大力推广使用无人机电力巡检技术，将其更好地应用于高压输电线路巡检工作之中。然而，就当前的发展状况来看，仍然有许多问题有待于进一步探讨和研究。科技工作者和巡检人员要加强沟通与交流，从而使无人机电力巡检技术不断改进优化，从而更好地提升高压输电线路电力巡检工作的效率和质量。

参考文献

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