無人機電力巡檢視覺避障技術(shù)研究

魯 杰，侯力楓，宋新利

（國網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司，承德 067000）

由于電力技術(shù)特別是特高壓技術(shù)的突破，以及人工智能和大數(shù)據(jù)等先進技術(shù)的不斷發(fā)展，使得智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展不斷前進，取得了大量的成果，為社會經(jīng)濟的高速發(fā)展提供了清潔的能源和動力。電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效運行，需要電力設(shè)備運維部門投入大量的資源和人力進行電網(wǎng)維護，電力巡檢是設(shè)備運維單位日常的工作，無人機技術(shù)由于其獨特優(yōu)勢，在電力巡檢中得到的廣泛的應(yīng)用。

1 無人機電力巡檢用途

一個國家要想不斷的發(fā)展就需要強大的電力系統(tǒng)作為后盾[1]。近幾年的電力事業(yè)的發(fā)展更是突飛猛進，已經(jīng)逐步成為國家、社會和經(jīng)濟發(fā)展的保障和關(guān)鍵。特高壓、超高壓等輸電技術(shù)的成熟和推廣，輸電線路送電距離可達上千公里，給電力巡檢工作帶來更大的挑戰(zhàn)。同時，由于輸電線路所處位置經(jīng)常在高山大嶺、地勢險峻、路途坎坷等野外環(huán)境，也給電力巡檢工作增加了難度，增大了巡檢人員的人身安全風(fēng)險。無人機應(yīng)用剛開始是在軍事方面，現(xiàn)如今科技不斷發(fā)展，無人機技術(shù)不斷的走向各個領(lǐng)域，在電力巡檢中引入無人機作業(yè)，通過無人機搭載的攝影設(shè)備，能夠進行電網(wǎng)設(shè)備的影像捕捉，使得巡檢人員不需通過有人身安全隱患的地方就可以完成巡檢任務(wù)。

通過無人機電力巡檢技術(shù)的應(yīng)用，能有效解決電力巡檢遇到的很多問題，特別是在自然災(zāi)害或重大災(zāi)害發(fā)生之后，由于市政基礎(chǔ)設(shè)施的損壞或不健全，致使相關(guān)巡檢和搶修人員不能夠及時進入現(xiàn)場，而在人員無法到達的情況下，可以充分利用無人機系統(tǒng)部署靈活的特點，利用無人機對整片區(qū)域進行電力巡檢，為搶修工作提供第一手的影像資料，提高決策效率、縮短搶修時間。因為其不會受到地面因素和地形限制的影響，在很大的程度上提高了工作效率，保證了人員的安全。但由于無人機在巡檢作業(yè)時，可能遇到復(fù)雜的空中環(huán)境障礙，所以需要在無人機智能避障技術(shù)等方面進行深入的分析，提出有關(guān)確實可行的解決方案。通過對技術(shù)方案的不斷優(yōu)化和相關(guān)方面經(jīng)驗的不斷累積，可以在一定程度上不斷提升無人機電力巡檢的智能化和可靠性。

2 無人機避障技術(shù)的研究

在無人機實際運用的領(lǐng)域其關(guān)鍵的研究就是對于在機器視覺基礎(chǔ)上的避障系統(tǒng)有關(guān)分析[2]。通過避障含義的初步認(rèn)識，就可以了解到無人機在具體的飛行過程中會遇到各種復(fù)雜的情況，這就需要建立一個智能的規(guī)避系統(tǒng)來完成相關(guān)工作。其技術(shù)的分類主要有一下幾點：

2.1 自動避障

自動避障，顧名思義就是依據(jù)自身預(yù)先設(shè)定的條件進行規(guī)避，它是利用有關(guān)探測設(shè)備的搭建，進行障礙信息的傳遞，用其在實際過程中實時反饋的數(shù)據(jù)進行積極的搜集和總結(jié)。無人機上裝有的超聲波發(fā)送和接受的儀器，通過不斷的信號傳遞來實時的對于其實際的位置和狀況進行分析與反饋。在中、大型無人機上配有雷達裝置，可以很好的達到預(yù)期的效果，輔以相應(yīng)的自動化操控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動避障。然而在小、微型無人機的中，由于雷達本身成本的昂貴和裝載難度大，可以用結(jié)構(gòu)光相關(guān)的光學(xué)原理的方式，輔以相應(yīng)的自動化操控系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)自動避障。結(jié)構(gòu)光多半實踐在測繪方面，結(jié)構(gòu)光在進行測量距離的時候，能夠有效的避免電磁波的影響，然而在實際的運用中，會有很多強光對其產(chǎn)生一定程度上的影響，導(dǎo)致其測量數(shù)值的不準(zhǔn)確性。

2.2 間接避障

間接避障最主要的方式就是避障場景數(shù)據(jù)的收集分析。其具體實現(xiàn)方式是給無人機安裝視覺傳感器，使其具有視覺的功能，可以間接的模仿人類的“眼睛”，通過相關(guān)設(shè)備進行一定程度的模擬。現(xiàn)如今，在這一方面的運用主要利用的是三角測量的原理，通過相關(guān)位置之間的相關(guān)關(guān)系進行對應(yīng)的計算，最終得出結(jié)果。由于這種方式在成本方面比較經(jīng)濟劃算，在小型和微型無人機的使用中具有非常重要的意義。

2.3 綜合避障

在自動避障和間接避障的實際應(yīng)用當(dāng)中，就需要充分考慮到各自的長短，及時的做出相應(yīng)的技術(shù)上的優(yōu)化，要盡可能的結(jié)合這兩者之間的對應(yīng)特點，設(shè)計出可以有綜合性能的解決方案。在以往的研究分析中，也充分的考慮到二者彼此之間的關(guān)系和對應(yīng)特點，也在一定程度上完成了有關(guān)領(lǐng)域的突破，在這個研究成果的基礎(chǔ)上，就需要我們結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)驗，不斷的進行有關(guān)技術(shù)上的創(chuàng)新。在實踐的過程當(dāng)中，不但需要深入的了解二者存在的相關(guān)聯(lián)系，制定出最適宜的方式，使其不斷的發(fā)展。

3 視覺避障技術(shù)分析

通過對視覺避障技術(shù)的分析，能夠發(fā)現(xiàn)重點是對電力巡檢中的特殊情況進行相關(guān)的分析討論，因為現(xiàn)在野外工作的特殊性，就致使其在一定范圍內(nèi)就具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性和一定艱難程度，需要通過這種實際情景的引進，不斷總結(jié)有關(guān)的經(jīng)驗，不斷去分析和解決在發(fā)展當(dāng)中遇到的問題。無人機在具體實際巡檢的過程中，需要同時考慮到巡檢作業(yè)對象本身的巡檢差異，如砼桿、鐵塔、鋼管桿、導(dǎo)地線之間巡檢方式的差異，以及外界條件的制約因素，如氣溫差異、地理差異等不同的外部條件，其具體的算法也需要適應(yīng)這不同的應(yīng)用場景，這就使得其在設(shè)計和有關(guān)避障技術(shù)的解決方面需要綜合性的考量，以求達到最佳的效果。

4 結(jié)束語

本文通過對無人機電力巡檢用途的有關(guān)闡述，使得讀者可以進一步對其進行深入的了解，也從無人機電力巡檢的有關(guān)避障技術(shù)方面的分析，得出在對應(yīng)的自動避障、間接避障、綜合避障的解決方案的具體實施的過程中，需要結(jié)合實際的情況，不斷的總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗，在前人總結(jié)的有關(guān)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，不斷的進行有關(guān)技術(shù)難題上的創(chuàng)新，緊跟時代的步伐，努力尋找出無人機電力巡檢避障技術(shù)在今后發(fā)展上的新道路。