架空輸電線路無人機運維巡檢技術分析

李俊雄

（錫礦山閃星銻業有限責任公司，湖南 婁底 417502）

0 引言

當前，科技水平不斷提升，為了保證電力輸送的質量，需要落實運維、檢修工作，而在架空輸電線路中，存在檢查不全面的問題，先前的運維檢修手段無法匹配現代架空輸電線路的需求。如今無人機技術快速進步，將無人機投入在線路的運維、巡檢工作中，故障巡檢準確率大幅提升，推動用電系統發展逐漸趨于智能化水平。

1 無人機的運維巡檢技術應用優勢

無人機中包含飛行控制系統，且無人機平臺的內部含有分系統，由諸多計算機核心組件共同構成。在整個架空輸電線路處，巡檢作業階段引進無人機技術，通過飛行控制器計算機，建立了雙余度結構，從而實現復雜結構的合理簡化，在輸電線路中執行巡檢處理操作時，能夠實現主從機控制，極大地減少系統出現故障的可能性[1]。無人機巡檢技術的運用，切實減少了帶電作業的次數，利用遠距離控制手段，能夠從高空對設備、線路落實檢查，為檢修人員帶來可靠的數據信息，方便展開維護修理工作，此外還能做到定點懸停，檢測線路金具等某部位狀況，巡檢效果趨于優良。通過在復雜的架空輸電線路巡檢、運維環節引進無人機技術，可見其優勢眾多。無人機的運維巡檢技術應用優勢如表1 所示。

表1 無人機的運維巡檢技術應用優勢

2 基于架空輸電線路分析無人機運維巡檢關鍵技術

2.1 自主巡檢

縱觀早些階段的無人機應用情況，在架空輸電線路方面，當展開運維、巡檢作業時，地面上的相關工作人員通過遠程的操控技術使用無人機，負責遠距離控制的人員意識、技能都應足夠強，需要這些操控人員的技術水平過關。由于巡檢階段存在不穩定性，為了使無人機巡視檢查輸電線路過程足夠可靠，自主巡檢技術的拓展應用極具必要，此技術在電力領域獲得了廣泛應用，所用技術分成2 種，一方面為激光雷達技術，字母表達為LiDAR，一方面為實時動態的高精度定位技術，字母表達為RTK。LiDAR 技術投入應用后，能夠對架空輸電線路的相關信息實現短時間內獲取，其中運用三維點云數據，能夠對飛行線路進行部署，針對無人機的姿態信息，結合飛行狀態參數等，保證巡航、運維檢修更自主。RTK 投入應用后，分別運用基準站、流動站的方式，實現差分定位，無人機通過應用此種技術，當需要對架空輸電線路實現運維、巡檢時，將會由于基站距離而受到約束作用，對此，基站建立數量要增加，保證信息傳輸趨于穩定性、安全性，促進無人機實現自主巡檢。

2.2 缺陷識別與故障定位

從架空輸電線路平時的運行情況來看，常常由于一部分因素干擾而出現故障問題，此問題出現后需要使用無人機，聯系當前運用其他裝置的情況，短時間內掌握、分析、評判線路的故障情況。與此同時，無人機處于飛行狀態時，需要全面考慮檢修人員的有關信息，遇到故障現象時，能迅速靈活反應，縮小故障的一次范圍。利用無人機展開運維、巡檢時，面對架空輸電線路，應有效識別缺陷，缺陷部位較多，如水泥電桿金具、輸電線路等，如果檢查這些裝置，無人機發揮識別功能，找到其中大概率出現的缺陷，例如，絕緣子運行時間過長出現破裂接地的現象[2]。

2.3 作業安全管控

無人機設備投入在巡線工作中，參與架空輸電線路的檢修、運維處理工作時，飛行階段為避免“黑飛”問題出現，需要搭配安裝飛行數據記錄裝置。此種裝置相對比較獨立，對飛行數據進行全面記錄，并且不允許人為改動。在飛行數據中，涉及地點、時間等，借助GPS 等技術，能夠有效記錄具體的飛行路徑，借助數據傳輸功能，發揮實時性傳遞無人機數據，從而到達地面監控平臺，與此同時，為了確保無人機在飛行過程中能夠安全飛行，需要設立安全監控，飛行數據大量記錄，允許的飛行數據也在增加，當兩者出現明顯的不同時，將會出現警報信息，從而對整個作業過程發揮監控功效。在無人機巡檢部分中，監測應全面，包含對天氣環境的合理監測，同時能夠檢測巡檢區域的地理信息，具體巡檢過程中涉及山上作業，若人為巡檢通過目測的方式無法得到準確的效果，而利用無人機能夠對架空輸電線路跨越等有效把握，方便查找接地問題，減少人力投入。

3 運維巡檢無人機的應用

輸電線路采取無人機巡檢、運維處理，促進電力系統趨于智能化，為線路相關故障問題提供了高效檢查、處理路徑，不僅可以減少有關人員的防護工作量，還能減少不良風險出現。當前，運維巡檢無人機在電力方面中得到了大范圍應用，為架空輸電線路帶來了技術支持。

3.1 正常巡視操作

在架空輸電線路中，無人機技術在日常巡視工作中發揮了重要的作用，相比較人工巡視的模式，此種方式延長了巡視周期，應用無人機期間相關人員應制定完善的巡檢計劃，合理采用不同類型的無人機搭配應用，巡檢輸電線路附近的環境，檢測線路交叉的狀況，當展開山區巡檢工作時，有效節省了人工力量，通過無人機便能開展巡檢，明確電桿信息，若輸電線路存在較大的檔距，通過無人機來依據起落點展開輸電線路的距離測量。

3.2 巡檢圖像智能化處理

巡檢圖像的智能化處理，其融入了人工智能深度學習技術實現了圖像的高效處理，面對大量的巡檢數據，短時間內便能重命名，并全面整理數據、智能化預測缺陷問題。巡檢圖像的處理環節步驟清晰，一方面，整理數據時期，整理中涉及數據到線路、電桿等對應，還要整理文件夾、圖像的重命名。另一方面，數據處理上云，促進數據趨于智能化、標準化。

3.3 故障快速查驗

在無人機設備中，安裝相機零件，便于在巡檢環節實現圖像的拍攝、存儲，通過收集的信息數據，有關工作人員能夠分析并確定輸電線路中出現的問題以及故障程度。無人機應用時，搭配應用紅外儀，在山上進行巡線工作時，能夠對附近的環境溫度足夠敏感，對于發熱不正常的部分，通過測溫比較，能夠深層研究光譜圖像，找出線路中出現的不良缺陷問題。當無人機和其他類型的設備有效結合時，能夠發揮監測功效，方便有關人員掌握線路、水泥電桿的詳細運轉信息。

3.4 帶電跨越架線施工

無人機投入應用后，能夠提升物體，實現繩索牽引，例如，對于新架設的架空線路開展施工工作，或者基于導地線的跨越帶電線路，執行檢修更換工作時，當面臨帶電封網環節，借助無人機設備，對小號的絕緣繩進行牽引，以小號絕緣繩為基礎，對中號絕緣繩發揮牽引作用，從而合理布設絕緣網。當封網設備牽引期間，同導地線避開，防止產生被跨越帶電線路的損傷現象，為穩定供應電量帶來了支持。

3.5 智能操縱終端APP

通過應用智能操控終端，無人機投入使用后能夠順應現實規劃，實現自主巡視。另外，在無人機自主飛行階段，要根據現實拍攝角度、高程等信息，對于前方的目標輸電線路，拍攝工作會連續進行，基本上飛行環節不會受到熟練水平的干擾，飛向操作相對簡單，同時也明顯提升了輸電線路巡視飛行過程的穩定性。通常來講，分析整個智能操作終端，其中不僅能夠完成通道的巡視內容，還能全景化采集、精細化巡視。精細化巡視部分中，無人機的定位功能之所以能夠精準，主要由于無人機利用了RTK 組件，精準效果能達到厘米水平，同時此部分中應用了有效的學習模塊，當實行學習模式時，整體飛行記錄被規范記載下來，當后續的任務基本類型相同，便能以自動狀態發展巡視操作。另外，基于巡視模塊，控制操作中帶有極強的自動性，進而整體收集環境信息。有關人員執行相關作業前，為飛行任務制定清晰的路線規劃，從而錄入準確的起飛點信息，此時軟件發揮自動功能，航線高度出現。

3.6 影像數據處理

結合圖像數據智能化，數據智能化處理包含的數據類型為兩種，一種為光學影像類型，一種為激光雷法點云類型。通過應用紅外影像數據，由于其分辨率相對偏低，應用頻率并不高。根據當前電力線路巡檢作業特點，光影像目標檢測的方式屬于主要應用方式，但是，如果僅僅利用單一的圖像目標檢測技術，通過觀測獲取的缺陷量局面，無法全面包含缺陷。有關人員在無人機運維巡檢中引進深度學習技術檢測方式，整體準確率提升，然而，需要諸多數據支持。結合激光雷達數據的處理，本項技術較為成熟，大多運用在三維重建云數據方面。

3.7 輔助維護操作

從先前運用的維護修理方法來看，需要相關人員到頂部去，逐步移動從而進入維修范圍，整體效率偏低。電力領域運行檢查不斷發展，無人機運維巡檢逐漸推廣，有效完善了先前維護修理方式的不足。利用無人機實現輔助維護修理，能夠進行電力檢查、處理山區樹木生長過高接地等現象。在電力系統逐漸推行無人機的輔助維護技術，能夠促進無人機運行更加穩定，達到輸電線路的應用需求。

3.8 新線路建設勘查

為了保證輸電線路建設達到標準，要預先展開周密的勘查工作，此環節很容易受到天氣因素影響，或者由于相關人員專業能力不足，致使得到的數據結果不夠準確。所以，可以運用無人機設備，與人工力量相結合，針對輸電線路執行普查工作，規范采取航拍手段，對相關建設通道展開細致排查，探尋樹障情況，了解周邊環境特征，提升信息采集工作的準確性，為后續線路的穩定運行提供保障。

4 應用無人機開展運維巡檢工作相關注意事項

4.1 保證無人機自身狀態良好，選擇適合的飛行環境

巡檢作業落實期間，工作人員需要檢查無人機的狀態，保證各方面無問題。若其運行狀態不滿足條件，會嚴重干擾飛行的速度水平，無人機也不能在規定的高度上飛行，最終導致巡檢工作無法正常開展[3]。巡檢階段中，工作人員需要多留意無人機運行信息，對此運維巡檢無人機的技術要求，及時處理狀態問題。表2 為運維、巡檢無人機的技術要求。

表2 運維巡檢無人機的技術要求

當對架空輸電線路展開運維、巡檢工作時，工作人員有必要選擇適宜飛行的環境。無人機飛行期間的環境因素會受到地形的影響，也就是說與地形的復雜程度相關。當執行巡檢作業內容期間，線路巡檢作業處于山區，現場中生長著諸多樹木。因此，當巡檢輸電線路開展期間，工作人員巡視周圍，利用無人機進行線路通道拍攝，以便于第一時間察覺阻礙線路運行的超高樹木，與此同時，還要提前了解天氣信息，雨天時展開線路巡檢工作，若無明顯的隱患點，需要對耐張桿跳線解開操作，采取分段處理方式。

4.2 加強防護，優化飛行路線

巡檢工作應遵循安全理念，有關工作人員需要根據安全要求完善防護舉措，作業環節需要配備防護用品，比如，絕緣服、防護服等。與此同時，對于使用中的無人機，需要加強固定保護，無人機應用期間遇到了故障，需要第一時間找到專業人員處理、維修，防止事故問題影響其他方面。針對架空輸電線路，當展開巡線作業，需要工作人員提前設計、規劃路線，以便于促進巡查工作順利推進，通過科學化設計路線，明確飛行的方向，保證與路線距離處于合理范圍內。巡檢路線的設定應從多維度出發，如地形地貌、天氣條件，以免影響巡檢工作的正常開展[4]。

4.3 完善巡檢方式，強化部門溝通

相關人員需要巡檢架空輸電線路時，不能脫離巡線需求，從而準確確定巡線方案，作業期間順著計劃指導展開巡線處理，待作業結束后，還要整合問題并分析其中因素，從而針對性落實維護、保養舉措。巡檢輸電線路時，工作人員之間要多進行交流，實現協同工作，促進巡檢內容有條不紊地進行。在巡檢工作中，如果遇到不符合正常標準的情況，需要第一時間將信息反饋到相關領域。

5 結語

通過上述分析可知，電力領域正在快速發展，架空輸電線路的運檢工作逐漸成為重點作業內容，為了高效落實運維、檢修工作，需要引進無人機，改善檢查方式，擴展巡檢覆蓋面，有效匹配現代的架空輸電線路現實需求，有關人員應充分應用現代化技術，準確躲避線路附近的障礙物，保證線路運行階段足夠穩定，形成可靠的電力供應體系。