摘 ?要：目前，利用無人機(jī)進(jìn)行輸電線路巡視已進(jìn)入常態(tài)。貴州地貌復(fù)雜，山脈高聳、切割強(qiáng)烈、嶺谷高差明顯，無人機(jī)的應(yīng)用減輕了輸電線路巡檢工人的工作強(qiáng)度，保障了巡檢工人的人身安全。但在輸電線路的防災(zāi)減災(zāi)工作中，無人機(jī)的應(yīng)用還停留在初級(jí)階段。該文就無人機(jī)在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用模式展開討論，探索利用無人機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)覆冰、山火、地質(zhì)災(zāi)害的快速勘測(cè)、快速評(píng)估的方式。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);輸電線路;防災(zāi)減災(zāi)

中圖分類號(hào)：V279 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

一場(chǎng)大的自然災(zāi)害往往使電力設(shè)施遭受大范圍嚴(yán)重破壞，引起連鎖反應(yīng)，造成電網(wǎng)大面積停電事故。如何快速高效地應(yīng)對(duì)輸電線路遇到的各種災(zāi)害，是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。就此而言，災(zāi)害發(fā)生后，第一時(shí)間探明災(zāi)情、了解損失、有針對(duì)性地派遣救援力量，是極為重要的，這些信息是應(yīng)急救援指揮決策的核心依據(jù)。但是，往往在自然災(zāi)害破壞電力設(shè)施的同時(shí)，也會(huì)損毀道路，導(dǎo)致人員和車輛無法通行，這樣的情況將嚴(yán)重阻礙應(yīng)急人員對(duì)電網(wǎng)受災(zāi)信息的及時(shí)搜集，嚴(yán)重影響搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)的部署。因此，尋找一種快速高效的電網(wǎng)災(zāi)情勘測(cè)與檢測(cè)方法，是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的核心問題，而優(yōu)化完善無人機(jī)在電網(wǎng)防災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用為該問題的解決提供了可能。

貴州因其獨(dú)特的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和受大氣環(huán)流的影響，氣候表現(xiàn)出區(qū)域性差異大，自然災(zāi)害頻發(fā)的特點(diǎn)。針對(duì)特殊的地理及氣候環(huán)境，建立利用無人機(jī)的電網(wǎng)災(zāi)情快速勘測(cè)、快速評(píng)估方法，重點(diǎn)在于探索無人機(jī)在輸電線路覆冰勘測(cè)、山火監(jiān)測(cè)及預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)等方面的應(yīng)用。

1 無人機(jī)在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的現(xiàn)狀與優(yōu)勢(shì)

1.1 無人機(jī)在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的現(xiàn)狀

我國(guó)在20世紀(jì)80年代，開始利用載人直升機(jī)進(jìn)行電網(wǎng)勘測(cè)工作。由于費(fèi)用高、機(jī)動(dòng)性差，飛行安全系數(shù)低等原因，一直沒有得到很好的開展。近幾年，隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機(jī)在線路運(yùn)維方面的應(yīng)用逐步進(jìn)入常態(tài)化。如精細(xì)化巡視、紅外巡視、三維激光巡視等常規(guī)作業(yè)。利用無人機(jī)進(jìn)行線路災(zāi)情勘測(cè)，尚處于一個(gè)單點(diǎn)應(yīng)用，不成系統(tǒng)的初級(jí)摸索階段。

1.2 無人機(jī)在輸電線路防災(zāi)減災(zāi)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，發(fā)生災(zāi)害后，在第一時(shí)間探明災(zāi)情、了解損失、有針對(duì)性地派遣救援力量，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)電力供應(yīng)，是極為重要的。第一時(shí)間的災(zāi)情勘測(cè)情況是應(yīng)急救援指揮決策的核心依據(jù)。但地震、泥石流和洪水等自然災(zāi)害在破壞電力設(shè)施的同時(shí)，往往也會(huì)損毀救援道路，導(dǎo)致人員和車輛的無法通行，這樣的情況嚴(yán)重阻礙電網(wǎng)受災(zāi)信息的及時(shí)搜集，嚴(yán)重影響電網(wǎng)災(zāi)情的迅速處理，天氣狀況惡劣時(shí)，巡視、搶修人員的人身安全還有可能受到威脅。

而專門針對(duì)輸電線路進(jìn)行研制的無人機(jī)將能很好地解決這些問題，這類無人機(jī)配備了多種傳感器和探測(cè)裝置。災(zāi)害發(fā)生時(shí)，無人機(jī)以自主或人工干預(yù)遙控的方式，通過規(guī)劃好的飛行航線，在衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定位和引導(dǎo)下，通過機(jī)載的可見光、紅外、三維激光等各種勘測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路周邊的災(zāi)情的快速勘測(cè)。能夠高效地巡視惡劣的地理環(huán)境（如高山、河流、峽谷等）中的鐵塔及周邊情況，確認(rèn)災(zāi)情位置，周邊環(huán)境影響，受災(zāi)情況等，讓應(yīng)急救援中心第一時(shí)間掌握核心數(shù)據(jù)，同時(shí)保障勘測(cè)人員的人身安全。真正實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)災(zāi)情的快速勘測(cè)。

2 無人機(jī)在貴州幾種典型災(zāi)害中的防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)用探索

2.1 無人機(jī)在輸電線路覆冰勘測(cè)中的應(yīng)用探索

貴州省在冬季總是會(huì)遭受不同程度的低溫凝凍天氣，線路覆冰將會(huì)引起輸電線路倒桿（塔）、斷線及跳閘事故，嚴(yán)重威脅到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為解決這一問題，貴州電網(wǎng)公司搭建了主網(wǎng)線路覆冰檢測(cè)裝置，結(jié)合運(yùn)檢公司建立的“輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”中的微氣象信息預(yù)報(bào)和線路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路防冰薄弱點(diǎn)的查找，及時(shí)提出重點(diǎn)觀冰區(qū)域和急需融冰的線路。

無人機(jī)系統(tǒng)和輸電線路防災(zāi)減災(zāi)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)防災(zāi)減災(zāi)系統(tǒng)分析得出的結(jié)果，利用桿塔坐標(biāo)進(jìn)行定位、制定巡航路線，對(duì)覆冰重災(zāi)區(qū)進(jìn)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(tái)實(shí)時(shí)處理航拍圖像。系統(tǒng)將對(duì)輸電線路和絕緣子進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，并通過圖像分割以及邊緣檢測(cè)技術(shù)計(jì)算覆冰的厚度，從而自動(dòng)分析反饋出該區(qū)段線路在覆冰情況下的工況，并對(duì)需要融冰的線路，可能發(fā)生冰閃的絕緣子串進(jìn)行預(yù)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(jìn)行核查，指導(dǎo)融冰工作，使融冰過程更加高效便捷。同時(shí)，無人機(jī)系統(tǒng)還能在夜間進(jìn)行輸電線路融冰時(shí)，對(duì)輸電線路融冰效果進(jìn)行核查，無須在夜間在融冰現(xiàn)場(chǎng)派駐值守人員，大量減少了輸電線路融冰的作業(yè)人員，使融冰過程更加高效便捷。

2.2 無人機(jī)在山火監(jiān)測(cè)及預(yù)警中的應(yīng)用探索

貴州境內(nèi)山火發(fā)生具有季節(jié)性、隱蔽性和突發(fā)性的特點(diǎn)，多發(fā)于每年冬春之交以及人跡罕至的山林或農(nóng)耕區(qū)。為了增強(qiáng)線路防山火工作的主動(dòng)性，針對(duì)輸電線路走廊的山火監(jiān)測(cè)及預(yù)警十分必要?！拜旊娋€路防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”可實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)發(fā)生的山火進(jìn)行準(zhǔn)確地定位。結(jié)合氣象預(yù)報(bào)和自然條件，可實(shí)現(xiàn)一定程度上的山火預(yù)報(bào)。無人機(jī)可根據(jù)對(duì)山火區(qū)域的定位，確定災(zāi)情范圍、受災(zāi)等級(jí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷受影響線路是否需要停電避火，并將數(shù)據(jù)反饋回中心數(shù)據(jù)庫(kù)，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輔助分析，避免對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成沖擊和影響。同時(shí)，機(jī)載紅外可識(shí)別暗火，提前進(jìn)行火勢(shì)評(píng)估、測(cè)量距離線路的位置，避免險(xiǎn)情發(fā)生或?qū)p失降低到最小。

2.3 無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)中的探索

由于貴州氣候復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，降水時(shí)空分布極不均勻，部分地區(qū)時(shí)常發(fā)生洪澇、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。此外，由礦業(yè)開采造成的地質(zhì)采空區(qū)也對(duì)輸電線路桿塔基礎(chǔ)的穩(wěn)定性帶來看不見的隱患。“防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”可對(duì)部分桿塔的傾斜和沉降進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)預(yù)警。無人機(jī)可根據(jù)預(yù)警對(duì)桿塔進(jìn)行快速精準(zhǔn)勘測(cè)，核實(shí)預(yù)警桿塔是否存在險(xiǎn)情。機(jī)載三維激光雷達(dá)和傾斜攝影相機(jī)還可以巡查疑似地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，在短時(shí)間內(nèi)生成輸電線路走廊全拼圖，模擬不同氣象條件下的地質(zhì)圖像，提前判斷出可能會(huì)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)情的桿塔防止因地質(zhì)災(zāi)害造成輸電線路的受損和跳閘。

3 結(jié)語

無人機(jī)可以與現(xiàn)有“防災(zāi)減災(zāi)分析預(yù)警系統(tǒng)”等系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，根據(jù)各系統(tǒng)給出的預(yù)警結(jié)果，自動(dòng)定位桿塔坐標(biāo)，設(shè)計(jì)巡航路線，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)預(yù)警信息，并實(shí)時(shí)反饋至防災(zāi)減災(zāi)指揮中心，分析出合理的運(yùn)維策略，指導(dǎo)對(duì)災(zāi)情的及時(shí)防治與處理。

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