劉向新

摘 ? 要：輸電線路占地面積大，穿越區(qū)地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，給輸電線路的運維管理帶來困難。輸電線路設(shè)備長期暴露在野外，為了掌握線路運行狀況，及時消除線路故障、缺陷或隱患，每年投入大量人力物力對線路進(jìn)行巡視。傳統(tǒng)的輸電線路檢測方法是人工巡視，在特殊的地形和氣象條件下很難實現(xiàn)，特別是桿塔頂端的缺陷難以發(fā)現(xiàn)，巡檢效率低。

關(guān)鍵詞：架空輸電線路;無人機;關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢;

引言 ?隨著架空輸電線路數(shù)量的增加，架空輸電線路的運行維護環(huán)境變得越來越復(fù)雜，對架空輸電線路的運行維護要求也越來越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的人工巡檢方法存在諸多局限性，導(dǎo)致巡檢效率低下，無法有效保證電網(wǎng)的安全運行。

一、關(guān)鍵的技術(shù)

1.自主巡檢技術(shù)。地面操作人員在人工操作無人機時，主要根據(jù)視覺、檢查返回的圖像和全球定位系統(tǒng)信息，指導(dǎo)無人機的飛行和拍攝。這種方法要求操作員具備更高水平的技能，不同操作員的巡檢效果可能大不相同，同一操作員在不同時間的巡檢效果也可能不同。 目前，無人機自主巡檢仍處于初期階段，主要手段是激光雷達(dá)和RTK技術(shù)。LiDAR通過快速獲取三維高精度點云數(shù)據(jù)從線路信道進(jìn)行獨立檢查來規(guī)劃飛行路線。該方法應(yīng)全面考慮IMU慣性測量單位、機載激光雷達(dá)等的高程、坐標(biāo)、姿態(tài)數(shù)據(jù)（切角、滾動角度、位移角度）。自主巡檢中仍然存在以下問題：（1）由于技術(shù)不成熟，任務(wù)設(shè)備的控制精度不夠，無人機在每次巡檢檢查中的視角和位置差別很大，導(dǎo)致圖像質(zhì)量參差不齊。（2）地面站軟件沒有相關(guān)功能，如確定巡檢任務(wù)、收集路線點、比較和校正路線以及點擊操作。（3）自主巡檢無人機的耐受性存在一些問題。目前沒有具備自動裝載管理、自動倉儲和無人駕駛飛行器飛行功能的設(shè)備。

2.操作安全控制。在能源工業(yè)中，無人駕駛飛行器（無人機）被用來執(zhí)行大量的檢查任務(wù)，但也存在無人駕駛飛行器黑飛現(xiàn)象。飛行數(shù)據(jù)記錄器具有以下特點：（1）它獨立于無人機運行，收集的數(shù)據(jù)不能修改;（2）收集的數(shù)據(jù)包括電池電壓、飛行時間、飛行軌跡等（3）北斗支持和GPS信號;（4）具備數(shù)據(jù)傳輸和加密機制，以確保數(shù)據(jù)安全。借助飛行數(shù)據(jù)記錄器，實時監(jiān)控?zé)o人機的運行位置，并可將實時飛行路徑與規(guī)定的運行路徑和允許的飛行空域進(jìn)行比較。如果比較結(jié)果不一致，警報信息將發(fā)送給開發(fā)的無人機巡檢服務(wù)模塊有三個主要功能：1）在空域利用和行動監(jiān)測方面，通過建立統(tǒng)一的空域應(yīng)用通道和把工作任務(wù)與空域聯(lián)系起來，實現(xiàn)空域的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用和使用;2）利用飛行數(shù)據(jù)記錄器對無人機、領(lǐng)空和其他國家進(jìn)行系統(tǒng)的實時監(jiān)測;3）關(guān)于合作巡檢，充分考慮到了地理和氣象環(huán)境以及傳輸渠道的性質(zhì)，制定了合作巡檢檢查計劃，并以統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化的方式管理了巡檢檢查計劃和執(zhí)行進(jìn)程飛行數(shù)據(jù)記錄器不僅記錄有關(guān)無人機飛行狀態(tài)的信息，而且還通過無人機商業(yè)巡檢模塊鏈接無人機巡檢人員的信息，并關(guān)聯(lián)工作單等進(jìn)程文件。發(fā)生安全問題后，可以及時判斷問題發(fā)生的時間、地點和責(zé)任人，并通過相關(guān)操作過程分析問題的可能原因，以便在最小影響范圍內(nèi)控制安全風(fēng)險和次要風(fēng)險。目前，對無人機安全的監(jiān)督越來越受到重視，能源工業(yè)與人民的生計安全和國民經(jīng)濟相聯(lián)系，因此不可避免地要依法并按照規(guī)定對無人機進(jìn)行檢查。關(guān)

3.故障識別技術(shù)和檢驗數(shù)據(jù)的應(yīng)用。近年來，中國國家電網(wǎng)公司和中國南方電網(wǎng)公司利用對象互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將無人駕駛飛行器的檢測數(shù)據(jù)上傳到實時數(shù)據(jù)云中，并利用深神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、大數(shù)據(jù)和圖像識別技術(shù)自動分析檢測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并生成檢查報告。目前，某些類型的缺陷仍然缺乏定量判斷規(guī)則，大多數(shù)在處理深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法方面是相似的。以絕緣設(shè)備為例，其缺陷包括污染、破損、自爆、表面燒傷等。 ?智能缺陷識別作為無人機檢查技術(shù)的主要研究方向之一，應(yīng)在現(xiàn)有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上建立一個檢查圖像設(shè)備缺陷標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫，并通過不斷更新和改進(jìn)，篩選適合現(xiàn)場應(yīng)用的智能無人機檢查圖像識別算法。

4.輔助維護操作技術(shù)。傳統(tǒng)的維修方法是讓維修人員從塔的底部爬到塔的頂部，然后一步一步地移動到網(wǎng)上維修的位置，這樣既繁瑣又效率低下。隨著以超高壓為骨干的大型電網(wǎng)建成，無人駕駛飛行器（無人機）的檢查逐漸成為電網(wǎng)運行檢查的核心，對傳統(tǒng)維修方法的補充日益受到重視。無人機輔助維修工作主要包括無人機牽引電纜、輔助傳輸工具和儀器、對地線中的異物進(jìn)行處置、無人機電力檢查以及復(fù)合絕緣子的親水性檢測等。隨著無人駕駛航空器（無人機）在電力工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，有必要積極探索無人機輔助維修操作中的相關(guān)新技術(shù)，包括無人機的實時運行、帶電清洗、復(fù)合絕緣子疏水性檢測、零值檢測以進(jìn)一步擴大無人駕駛飛機在維修作業(yè)中的應(yīng)用。

二、發(fā)展趨勢與研究方向

1.協(xié)同檢查。為了優(yōu)化直升機、無人駕駛航空器和人工檢查的配置，提高輸電線路的運行和維護水平，需要進(jìn)一步加強直升機、無人駕駛航空器和人工檢查之間的有效合作，改進(jìn)效益評估和模型在制定無人駕駛航空器檢查計劃時，應(yīng)充分考慮到直升機的運行周期和人工檢查，以確保有效的協(xié)同作用和互補性，并更好地利用無人駕駛航空器檢查的好處。

2.在高海拔和無人地帶等特殊復(fù)雜地區(qū)使用無人駕駛飛機。在高海拔地區(qū)和無人區(qū)，氣候條件惡劣，風(fēng)速高，風(fēng)向不斷變化，需要無人駕駛飛行器進(jìn)行更高程度的檢查。因此，有必要進(jìn)一步研究適用于高海拔和無人區(qū)等特殊復(fù)雜地區(qū)的模型、技術(shù)條件和作業(yè)方式，并及時進(jìn)行現(xiàn)場視察測試，以促進(jìn)特定地理條件下的無人機視察技術(shù)的實際應(yīng)用

3.全面的運營支持。隨著無人機巡檢檢查技術(shù)的逐步推廣和應(yīng)用，有必要對無人機綜合支持技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究。在無人機運營的空氣空間，需要進(jìn)一步探索更有效和更實用的標(biāo)準(zhǔn)化報告機制，簡化空氣空間的使用程序，確保安全有序的運行。在整個無人機巡檢周期的維護方面，并對無人機關(guān)鍵部件進(jìn)行了例行維護和維修。

三、結(jié)語

總之，架空輸電線路無人機探測技術(shù)是在三維探測、特殊復(fù)雜區(qū)域作業(yè)和綜合保障的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。進(jìn)一步研究和拓展無人機的應(yīng)用深度，提高無人機的探測效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉曉明，無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù).2019.

[2]彭小祥，大型無人直升機電力線路智能巡檢寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng).2020.