無人機在輸電線路防災減災中的應用

摘 ?要：目前，利用無人機進行輸電線路巡視已進入常態。貴州地貌復雜，山脈高聳、切割強烈、嶺谷高差明顯，無人機的應用減輕了輸電線路巡檢工人的工作強度，保障了巡檢工人的人身安全。但在輸電線路的防災減災工作中，無人機的應用還停留在初級階段。該文就無人機在輸電線路防災減災中的應用模式展開討論，探索利用無人機與現有技術相結合，從而實現覆冰、山火、地質災害的快速勘測、快速評估的方式。

關鍵詞：無人機;輸電線路;防災減災

中圖分類號：V279 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

一場大的自然災害往往使電力設施遭受大范圍嚴重破壞，引起連鎖反應，造成電網大面積停電事故。如何快速高效地應對輸電線路遇到的各種災害，是一個巨大挑戰。就此而言，災害發生后，第一時間探明災情、了解損失、有針對性地派遣救援力量，是極為重要的，這些信息是應急救援指揮決策的核心依據。但是，往往在自然災害破壞電力設施的同時，也會損毀道路，導致人員和車輛無法通行，這樣的情況將嚴重阻礙應急人員對電網受災信息的及時搜集，嚴重影響搶險救災行動的部署。因此，尋找一種快速高效的電網災情勘測與檢測方法，是保證電網安全穩定運行的核心問題，而優化完善無人機在電網防災領域的應用為該問題的解決提供了可能。

貴州因其獨特的地質結構和受大氣環流的影響，氣候表現出區域性差異大，自然災害頻發的特點。針對特殊的地理及氣候環境，建立利用無人機的電網災情快速勘測、快速評估方法，重點在于探索無人機在輸電線路覆冰勘測、山火監測及預警、地質災害勘測等方面的應用。

1 無人機在輸電線路防災減災中應用的現狀與優勢

1.1 無人機在輸電線路防災減災中應用的現狀

我國在20世紀80年代，開始利用載人直升機進行電網勘測工作。由于費用高、機動性差，飛行安全系數低等原因，一直沒有得到很好的開展。近幾年，隨著無人機技術的快速發展，無人機在線路運維方面的應用逐步進入常態化。如精細化巡視、紅外巡視、三維激光巡視等常規作業。利用無人機進行線路災情勘測，尚處于一個單點應用，不成系統的初級摸索階段。

1.2 無人機在輸電線路防災減災中應用的優勢

對于電力系統而言，發生災害后，在第一時間探明災情、了解損失、有針對性地派遣救援力量，在最短時間內恢復電力供應，是極為重要的。第一時間的災情勘測情況是應急救援指揮決策的核心依據。但地震、泥石流和洪水等自然災害在破壞電力設施的同時，往往也會損毀救援道路，導致人員和車輛的無法通行，這樣的情況嚴重阻礙電網受災信息的及時搜集，嚴重影響電網災情的迅速處理，天氣狀況惡劣時，巡視、搶修人員的人身安全還有可能受到威脅。

而專門針對輸電線路進行研制的無人機將能很好地解決這些問題，這類無人機配備了多種傳感器和探測裝置。災害發生時，無人機以自主或人工干預遙控的方式，通過規劃好的飛行航線，在衛星定位系統的定位和引導下，通過機載的可見光、紅外、三維激光等各種勘測設備，實現對輸電線路周邊的災情的快速勘測。能夠高效地巡視惡劣的地理環境（如高山、河流、峽谷等）中的鐵塔及周邊情況，確認災情位置，周邊環境影響，受災情況等，讓應急救援中心第一時間掌握核心數據，同時保障勘測人員的人身安全。真正實現電網災情的快速勘測。

2 無人機在貴州幾種典型災害中的防災減災應用探索

2.1 無人機在輸電線路覆冰勘測中的應用探索

貴州省在冬季總是會遭受不同程度的低溫凝凍天氣，線路覆冰將會引起輸電線路倒桿（塔）、斷線及跳閘事故，嚴重威脅到電網的安全穩定運行。為解決這一問題，貴州電網公司搭建了主網線路覆冰檢測裝置，結合運檢公司建立的“輸電線路防災減災分析預警系統”中的微氣象信息預報和線路的運行數據，可實現對輸電線路防冰薄弱點的查找，及時提出重點觀冰區域和急需融冰的線路。

無人機系統和輸電線路防災減災分析系統進行數據交互，根據防災減災系統分析得出的結果，利用桿塔坐標進行定位、制定巡航路線，對覆冰重災區進行精確核查。通過攜帶的高清攝像頭及嵌入式視頻處理平臺實時處理航拍圖像。系統將對輸電線路和絕緣子進行準確識別，并通過圖像分割以及邊緣檢測技術計算覆冰的厚度，從而自動分析反饋出該區段線路在覆冰情況下的工況，并對需要融冰的線路，可能發生冰閃的絕緣子串進行預警并提供輔助決策。并且在線路融冰過程中通過紅外鏡頭進行核查，指導融冰工作，使融冰過程更加高效便捷。同時，無人機系統還能在夜間進行輸電線路融冰時，對輸電線路融冰效果進行核查，無須在夜間在融冰現場派駐值守人員，大量減少了輸電線路融冰的作業人員，使融冰過程更加高效便捷。

2.2 無人機在山火監測及預警中的應用探索

貴州境內山火發生具有季節性、隱蔽性和突發性的特點，多發于每年冬春之交以及人跡罕至的山林或農耕區。為了增強線路防山火工作的主動性，針對輸電線路走廊的山火監測及預警十分必要?！拜旊娋€路防災減災分析預警系統”可實現對已經發生的山火進行準確地定位。結合氣象預報和自然條件，可實現一定程度上的山火預報。無人機可根據對山火區域的定位，確定災情范圍、受災等級，根據現場實際情況判斷受影響線路是否需要停電避火，并將數據反饋回中心數據庫，以便實現數據的輔助分析，避免對電網的穩定運行造成沖擊和影響。同時，機載紅外可識別暗火，提前進行火勢評估、測量距離線路的位置，避免險情發生或將損失降低到最小。

2.3 無人機在地質災害勘測中的探索

由于貴州氣候復雜性和多樣性的特點，降水時空分布極不均勻，部分地區時常發生洪澇、山體滑坡、泥石流等地質災害。此外，由礦業開采造成的地質采空區也對輸電線路桿塔基礎的穩定性帶來看不見的隱患?！胺罏臏p災分析預警系統”可對部分桿塔的傾斜和沉降進行監控，及時預警。無人機可根據預警對桿塔進行快速精準勘測，核實預警桿塔是否存在險情。機載三維激光雷達和傾斜攝影相機還可以巡查疑似地質災害區域，在短時間內生成輸電線路走廊全拼圖，模擬不同氣象條件下的地質圖像，提前判斷出可能會發生地質災害險情的桿塔防止因地質災害造成輸電線路的受損和跳閘。

3 結語

無人機可以與現有“防災減災分析預警系統”等系統進行數據對接，根據各系統給出的預警結果，自動定位桿塔坐標，設計巡航路線，現場核實預警信息，并實時反饋至防災減災指揮中心，分析出合理的運維策略，指導對災情的及時防治與處理。

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