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      基于無人機(jī)的輸變電工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

      2017-03-17 23:41:04林建軍
      科技與創(chuàng)新 2017年3期
      關(guān)鍵詞:定位技術(shù)輸變電工程無人機(jī)

      林建軍

      摘 要:人工監(jiān)測(cè)、直升機(jī)監(jiān)測(cè)等原始的輸變電工程監(jiān)測(cè)模式已經(jīng)無法滿足規(guī)模越來越大的電力鋪設(shè)工程及相應(yīng)工程維護(hù)的需求,且這些原始監(jiān)測(cè)模式耗時(shí)耗力,缺陷明顯。但在無人機(jī)出現(xiàn)并廣泛投入各項(xiàng)工程監(jiān)測(cè)活動(dòng)后,高效、安全、省時(shí)省力地對(duì)輸變電工程進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)測(cè)成為了可能。重點(diǎn)探討了基于無人機(jī)的輸變電工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)條件與運(yùn)作流程。

      關(guān)鍵詞:無人機(jī);輸變電工程;GPS;定位技術(shù)

      中圖分類號(hào):TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.046

      1 研究進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要性

      隨著無線通信技術(shù)、航空遙感測(cè)繪技術(shù)、GPS導(dǎo)航定位技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展,很多軍用技術(shù)已經(jīng)拓展到了民用設(shè)施中,其中,最具代表性的就是無人機(jī)技術(shù)的運(yùn)用。因?yàn)闊o人機(jī)具有簡(jiǎn)單小巧、成本低廉、容易操控、對(duì)作業(yè)環(huán)境要求低等特點(diǎn),已在社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,如今在輸電線路運(yùn)行方面的應(yīng)用更是發(fā)揮了巨大的作用?;跓o人機(jī)技術(shù)對(duì)輸變電工程進(jìn)度的監(jiān)測(cè)主要在于利用無人機(jī)空中平臺(tái)的功能,攜帶高倍照相機(jī)、高清攝像機(jī)、紅外成像儀、導(dǎo)線損傷探測(cè)儀等設(shè)備,操作人員依據(jù)所要巡視線路區(qū)段信息和作業(yè)內(nèi)容在地面控制系統(tǒng)中制訂相應(yīng)的飛行航線,控制無人機(jī)對(duì)線路本體和走廊保護(hù)區(qū)進(jìn)行全光譜的快速拍攝監(jiān)測(cè),后臺(tái)技術(shù)人員及時(shí)對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,有異常情況及時(shí)發(fā)出預(yù)警,從而快速發(fā)現(xiàn)隱患,提高巡視效率和質(zhì)量。此外,還能在最短時(shí)間內(nèi)控制因氣候變化、惡劣地形制約等因素破壞輸變電線路所造成的不良影響,避免延誤輸變電工程進(jìn)度。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的存在是輸變電工程穩(wěn)步運(yùn)行的重要保障。

      綜上所述,對(duì)基于無人機(jī)技術(shù)對(duì)輸變電工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

      2 技術(shù)條件

      基于無人機(jī)的輸變電工程的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),需要采用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)。關(guān)于該技術(shù)的應(yīng)用,需要注意以下3個(gè)關(guān)鍵問題:①數(shù)碼相機(jī)影像畸變糾正、航高與焦距選擇、飛行與攝影的姿態(tài)控制;②野外控制點(diǎn)布設(shè)方法與空中三角測(cè)量精度的關(guān)系;③數(shù)據(jù)處理軟件功能需求與影像匹配算法。

      此外,通過開展場(chǎng)地試驗(yàn)和工程試驗(yàn),對(duì)于利用無人機(jī)搭載數(shù)碼相機(jī)完成輸電線路及區(qū)域航空攝影數(shù)據(jù)獲取的技術(shù)可行性進(jìn)行評(píng)價(jià),通過實(shí)地采集的檢查點(diǎn)檢驗(yàn)了航空攝影測(cè)量精度,可得出以下結(jié)論:無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)可滿足1∶2 000地形圖測(cè)繪的要求,在合理選擇攝影參數(shù)和數(shù)據(jù)處理方法的前提下,也可以滿足丘陵地區(qū)及山地的1∶1 000的測(cè)圖要求。此技術(shù)可以達(dá)到1∶500/1∶5 000的線路平斷面圖測(cè)量的精度要求,完全可以滿足輸電線路優(yōu)化選線以及平斷面圖數(shù)據(jù)采集的要求,為輸電線路工程提供了一種可以替代常規(guī)航空攝影的非常實(shí)用的解決方案,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電工程情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

      其他的技術(shù)條件還有應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)、無線通信、視覺圖像處理等技術(shù),并設(shè)計(jì)出基于無人機(jī)航拍圖像的故障識(shí)別終端。該識(shí)別終端主要包括圖像采集、視頻編碼、故障識(shí)別、信息通信等功能,具體流程為:用抗震能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定的CCD攝像頭進(jìn)行圖像采集,采集到的圖像經(jīng)視頻解碼器數(shù)字化,轉(zhuǎn)化為BT.656格式的視頻流,并發(fā)送到數(shù)字媒體處理器;處理器將視頻流轉(zhuǎn)換為YUV格式并對(duì)其進(jìn)行編碼,內(nèi)部的DSP處理器運(yùn)行故障檢測(cè)算法,對(duì)編碼后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行故障檢測(cè);通過長(zhǎng)距離、永遠(yuǎn)在線的GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)反饋輸電線路的檢測(cè)結(jié)果,以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電工程進(jìn)度的監(jiān)測(cè)。

      3 運(yùn)作流程

      目前,基于無人機(jī)的輸變電工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作流程如下:制訂需要監(jiān)測(cè)的輸變電線路的巡檢計(jì)劃,確定巡檢機(jī)型;對(duì)現(xiàn)場(chǎng)踏勘、校準(zhǔn)GPS、高程并申請(qǐng)空域-固定翼或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘后,申請(qǐng)空域-多旋翼;開具工作票,然后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的飛行任務(wù)、導(dǎo)出當(dāng)次的飛行數(shù)據(jù);對(duì)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析,對(duì)監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷或問題進(jìn)行識(shí)別,結(jié)合能夠影響輸變電工程進(jìn)度的輸電線路缺損情況、地形制約、天氣變化等各個(gè)關(guān)鍵要素監(jiān)測(cè)的所得數(shù)據(jù),制作出最終的完整報(bào)告。

      為了進(jìn)一步闡明上述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)作流程,筆者以使用固定翼無人機(jī)進(jìn)行線路通道巡視為例。假設(shè)某供電公司220 kV配套工程,桿塔數(shù)量為90級(jí),長(zhǎng)度為30 km。2名班組成員操控電動(dòng)固定翼無人機(jī)飛行一個(gè)架次,耗時(shí)60 min,利用無人機(jī)航拍的照片錄像等資料從高空直觀的查看各類隱患的具體位置,既可以核實(shí)設(shè)計(jì)中要求處理的安全隱患的處理情況,又可以作為今后認(rèn)定線路投運(yùn)后線下建筑或樹木為施工遺留,還是成為施工后建設(shè)、栽種的依據(jù),這些都是人工地面排查無法做到的。使用多旋翼無人機(jī)進(jìn)行桿塔精確巡查,每天工作8 h,巡視20級(jí)桿塔,大約耗時(shí)4 d,多旋翼懸停在桿塔每一層級(jí),對(duì)該層級(jí)絕緣子、線路金具、導(dǎo)線與金具連接處和附屬設(shè)施進(jìn)行無死角精確拍照,形成桿塔本體圖片數(shù)據(jù)庫(kù)。通過對(duì)圖片的分析發(fā)現(xiàn)安裝缺陷,多旋翼可見光巡查,減少工人登桿強(qiáng)度?;跓o人機(jī)的輸變電工程進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投入運(yùn)作不僅極大地節(jié)約了人工驗(yàn)收的時(shí)間,而且全面地提高了輸變電工程單位的工作效率,無論是輸變電的鋪設(shè),還是維護(hù)工程,都能有效避免進(jìn)度滯后的情況出現(xiàn)。

      參考文獻(xiàn)

      [1]李少龍.無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在輸電線路工程中的應(yīng)用研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2012.

      [2]李亞男,道勇,王駿.無人機(jī)低空攝影測(cè)量技術(shù)在電力線路工程中的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì),2016(05).

      [3]羅三.淺談無人機(jī)在電力工程中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2014(14).

      〔編輯:張思楠〕

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