輸電線路智能無人機(jī)巡檢的研究及應(yīng)用

陳佳

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司常州運(yùn)維站 江蘇常州 213000

1 技術(shù)路線

在輸電線路無人機(jī)智能巡檢管理系統(tǒng)建立的時(shí)候，工作人員需要對相關(guān)的數(shù)據(jù)模型其內(nèi)部共享資源，應(yīng)借助小型化、模塊式、可編輯的軟件，設(shè)計(jì)多層技術(shù)實(shí)施方案[1]。而且，還需研發(fā)第三方軟件供應(yīng)商數(shù)據(jù)接口。使幾種不同專業(yè)的軟件可集成在一起，便于無人機(jī)電路巡檢業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、規(guī)范的管理，具體該系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 無人機(jī)巡檢管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

由圖1可知：（1）前置層內(nèi)部設(shè)置了信息采集、控制、清洗、存儲等功能。（2）表現(xiàn)層包括了巡檢管理系統(tǒng)中的管理工具，可以對C/S結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行利用。（3）應(yīng)用服務(wù)層面向客戶提供了一些服務(wù)功能，例如：可瀏覽圖像、分別及識別富媒體、管理作業(yè)、電網(wǎng)拓?fù)渑c管等。（4）應(yīng)用邏輯層主要是面向系統(tǒng)研發(fā)/管理人員的系統(tǒng)工具，可管理系統(tǒng)客戶的使用權(quán)限、識別飛行圖像信息、統(tǒng)計(jì)分析空間數(shù)據(jù)、搭建通用業(yè)務(wù)的組件等。

2 智能電力巡檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過程

2.1 輸電線路走廊三維建模系統(tǒng)

針對輸電線路走廊，根據(jù)客戶巡檢需求及電力行業(yè)線路走廊巡檢手段，提出了新的研發(fā)思路：通過利用無人機(jī)傾斜測繪技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對輸電線路走廊建立可視化三維模型；可達(dá)到對線路周邊環(huán)境變化影響線路運(yùn)行的巡視及分析：第一，實(shí)現(xiàn)線路周邊樹木檢查，能及時(shí)巡視發(fā)現(xiàn)并測定線路周邊樹木距離導(dǎo)線的距離，便于及時(shí)處置；第二，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路周邊環(huán)境變化，比如線路周邊是否存在外圍施工對線路安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；第三，線路周邊新修建建筑物是否對線路安全運(yùn)行構(gòu)成影響，并測量距線路距離。此項(xiàng)系統(tǒng)的優(yōu)勢是：利用便攜式單鏡頭測繪無人機(jī)實(shí)現(xiàn)三維線路走廊數(shù)據(jù)的獲取，相比傳統(tǒng)的照片判讀，可以更加直觀高效的進(jìn)行通道狀態(tài)判讀，是一種成本較低且效率較高的技術(shù)手段；為客戶呈現(xiàn)出更精準(zhǔn)的“可視化線路走廊一覽圖”[2]。

2.2 塔架故障自動判讀識別系統(tǒng)

針對線路中塔架部分，區(qū)別傳統(tǒng)人工處理方式，定制開發(fā)了塔架故障自動判讀識別系統(tǒng)，利用工業(yè)旋翼機(jī)進(jìn)行前端塔架數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)識別系統(tǒng)對前端采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自主刪選、自主判斷，來達(dá)到對全線路桿塔缺陷自主識別，獲取缺陷報(bào)告（含線路名稱，塔桿號，缺陷名稱，巡檢時(shí)間日期等）；真正實(shí)現(xiàn)塔架的精細(xì)化、自主化巡檢。

2.3 輸電線路智能無人機(jī)

根據(jù)輸電線路地理環(huán)境及巡檢要求，提供了三種無人機(jī)機(jī)型，主要有：固定翼無人機(jī)，復(fù)合式無人機(jī)，多旋翼無人機(jī)。固定翼無人機(jī)利用其便捷式的操作方式及長航時(shí)性能，并結(jié)合高清數(shù)碼相機(jī)，來完成對輸電線路走廊三維建模前端高清照片數(shù)據(jù)的采集。復(fù)合式無人機(jī)，利用其獨(dú)有的垂直起降方式及快速、長航時(shí)的性能，并結(jié)合三軸增穩(wěn)可見光吊艙，來完成對輸電線路走廊快速巡檢視頻的采集。多旋翼無人機(jī)，利用其空中可懸停的優(yōu)勢，并結(jié)合三軸增穩(wěn)雙光吊艙，來完成對塔架的精細(xì)巡檢及缺陷照片數(shù)據(jù)的獲??；此飛機(jī)可配套“頭戴式輔助操作設(shè)備”，提升操作人員巡塔的精準(zhǔn)性。

引進(jìn)的無人機(jī)產(chǎn)品涵蓋了市場主流的所有機(jī)型（復(fù)合式、固定翼和多旋翼），可應(yīng)對多種需求和使用環(huán)境；并首次在無人機(jī)電力巡檢中引入了“頭戴式飛行輔助設(shè)備”，提高了塔架巡檢時(shí)操縱人員的準(zhǔn)確性。應(yīng)用固定翼垂起復(fù)合式飛機(jī)，對長距離輸電線路進(jìn)行巡檢，單架次巡檢距離20km以上，采集電力線路及周邊環(huán)境變化情況，獲得實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，通過人工輔助來查詢、判斷異常問題，可快速、有效的防范電力線路，如周邊物體對線路的威脅評估，地質(zhì)環(huán)境變化，植物生長，線路上大尺度物體檢查如風(fēng)箏、鳥巢等。

3 工業(yè)性應(yīng)用

3.1 輸電線路走廊建模及實(shí)現(xiàn)功能

對線路兩側(cè)各100米內(nèi)區(qū)域進(jìn)行3維建模作業(yè)。整體測試區(qū)域建模分辨率滿足：8cm-15cm，位置精度≤1米?？汕逦^察線路周邊環(huán)境狀態(tài)（如:樹木狀態(tài)，外圍違建狀態(tài)，外圍是否存在施工狀態(tài)）；可在線測量線路周邊相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)（面積，距離，塌方體積，位置坐標(biāo)等）；可用來輔助建立線路走廊安全飛行航線。

3.2 輸電線路快速巡檢功能

基于三維模型規(guī)劃安全線路走廊航線，調(diào)整線路飛行高度，具備自主飛行巡檢能力；視頻中對線路兩側(cè)各100米內(nèi)的地理環(huán)境及物體進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測并存儲數(shù)據(jù)。主要體現(xiàn)對線路清晰觀察，線路異物觀察，塔桿狀態(tài)，線路斷股，蓬松等異常情況觀察；視頻數(shù)據(jù)分辨率達(dá)到1920×1080，并始終可以觀測到線路和塔基的走向及分布，對周圍物體的分辨≥0．3m/像原[3]。對于存儲的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行后期縮放處理，縮放倍率≥4倍。

3.3 線路塔桿精細(xì)化巡查功能

對塔桿實(shí)施高清晰照片采集，檢查配電裝置及金具的狀態(tài)；通過數(shù)據(jù)識別處理系統(tǒng)，現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)大量采集數(shù)據(jù)的篩選及缺陷識別，報(bào)告自主生成。

4 結(jié)語

通過上述的分析可知，對于無人機(jī)輸電線路而言，其相應(yīng)的工作是非常復(fù)雜的。需要及時(shí)對生成的數(shù)據(jù)以及圖像進(jìn)行搜集與整理，因此，相關(guān)的工作人員要樹立起高度的責(zé)任意識，高效率的完成相應(yīng)的工作，從而為輸電線路故障處理提供一定的支持。