包東睿

摘要：近年來(lái)，社會(huì)進(jìn)步迅速，我國(guó)的輸電線路工程建設(shè)的發(fā)展也有了進(jìn)步。我國(guó)的輸電線路分布非常廣，大多處于自然環(huán)境惡劣的區(qū)域，惡劣的巡檢環(huán)境也不利于人員操作，所以在航空和信息技術(shù)快速發(fā)展下，無(wú)人機(jī)巡檢逐漸開(kāi)始替代人工巡檢，并成為當(dāng)前輸電線路巡檢工作的研究熱點(diǎn)。無(wú)人機(jī)能夠適應(yīng)低空下的各種環(huán)境，并且體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡(jiǎn)單，可以支持多種巡檢模式，能夠?qū)旊娋€路進(jìn)行全方位巡檢。無(wú)人機(jī)在巡檢中，可以按照既定的航線進(jìn)行自主巡檢，或者人工操縱巡檢，通過(guò)搭載在無(wú)人機(jī)上的攝像頭和傳感器等硬件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸線路圖像實(shí)況。地面控制站人員能夠同步觀察輸電線路狀態(tài)以及周邊環(huán)境變化情況，并根據(jù)無(wú)人機(jī)傳輸回的信息，能夠分析判斷輸電線路存在的安全隱患問(wèn)題。隨著無(wú)人機(jī)巡檢應(yīng)用，輸電線路巡檢需要的成本大幅度降低，同時(shí)巡檢導(dǎo)致的人員傷亡也降低到零，但巡檢效率大大提高。本文基于無(wú)人機(jī)巡檢工作，研究采用固定翼無(wú)人機(jī)對(duì)輸電線路的巡檢。

關(guān)鍵詞：輸電線路;無(wú)人機(jī)巡檢;路徑規(guī)劃應(yīng)用研究

引言

隨著我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)水平不斷提高，長(zhǎng)距離、高海拔、大跨越等高建設(shè)難度的輸電線路也越來(lái)越多，這些輸電線路在提高廣大人民群眾用電質(zhì)量的同時(shí)也大幅度增加了運(yùn)維巡檢人員的工作難度。為了有效地解決這一問(wèn)題，緩解線路巡檢人員的工作壓力，無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)逐漸發(fā)揮了其應(yīng)有的作用價(jià)值，這也是筆者將要重點(diǎn)闡述的主要內(nèi)容。

1系統(tǒng)組成

（1）無(wú)人機(jī)平臺(tái)。目前市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的無(wú)人機(jī)設(shè)備有三種：第一種是無(wú)人直升機(jī)，與傳統(tǒng)形式的直升機(jī)結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別則為工作人員可對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，與其他兩種無(wú)人機(jī)相比劣勢(shì)相對(duì)明顯，如體積偏大、操作難度系數(shù)高、造價(jià)成本高等。第二種是多旋翼無(wú)人機(jī)，由多個(gè)旋翼構(gòu)成，工作人員可通過(guò)改變旋翼速度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其飛行姿態(tài)的控制，常應(yīng)用于架空線路中的精細(xì)巡查作業(yè)中。第三種是固定翼無(wú)人機(jī)，通常將渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或者螺旋槳作為源動(dòng)力，續(xù)航時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，常應(yīng)用于架空線路中大范圍、高航程的巡查作業(yè)中。（2）數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)平臺(tái)的主要作用是為了搭載傳感器、POS、穩(wěn)定平臺(tái)、避障系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備。具體如下：第一，傳感器，如紅外成像、激光掃描、光學(xué)相機(jī)、之外成像等;第二，POS，可幫助工作人員對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備的具體位置進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)可對(duì)多次巡檢作業(yè)所獲取的數(shù)據(jù)信息在同一空間坐標(biāo)時(shí)間線上進(jìn)行歷史對(duì)比;第三，穩(wěn)定平臺(tái)，主要用于將無(wú)人機(jī)設(shè)備處于正常飛行狀態(tài)時(shí)外界的擾動(dòng)因素進(jìn)行隔離，提高設(shè)備飛行穩(wěn)定性，從而保障最終的成像質(zhì)量;第四，避障系統(tǒng)，通過(guò)雷達(dá)傳感器對(duì)飛行路線中的障礙物位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位探測(cè)，以規(guī)避飛行過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素。（3）地面測(cè)控站。主要功能如下：第一，輔助工作人員對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和操作控制;第二，控制傳感器對(duì)數(shù)據(jù)信息的獲取方式;第三，為無(wú)人機(jī)進(jìn)行領(lǐng)航。（4）數(shù)據(jù)通信鏈。通常包括機(jī)載的信號(hào)接收和信號(hào)發(fā)射設(shè)備、地面測(cè)控站中的信號(hào)接收和信號(hào)發(fā)射設(shè)備、通信中繼設(shè)備等。主要作用為保障無(wú)人機(jī)設(shè)備與地面測(cè)控站之間的數(shù)據(jù)通信的可靠性。

2輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢路徑規(guī)劃應(yīng)用

2.1確定巡檢項(xiàng)目

對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢主要依靠無(wú)人機(jī)進(jìn)行。在巡檢過(guò)程中，首先要確定巡檢范圍及內(nèi)容，并對(duì)巡檢內(nèi)容進(jìn)行細(xì)分，一般來(lái)說(shuō)，巡檢主要是對(duì)線路的主體、通道還有其他附加設(shè)備進(jìn)行檢查，也就是說(shuō)，巡檢包含了對(duì)線路的精細(xì)巡檢、對(duì)點(diǎn)位的巡檢、對(duì)線路范圍的檢查三部分內(nèi)容。無(wú)人機(jī)巡檢主要依靠紅外成像儀和高清相機(jī)進(jìn)行，紅外成像儀能對(duì)設(shè)備發(fā)熱作出及時(shí)的反應(yīng)，從而辨別設(shè)備是否存在故障，而高清相機(jī)能清晰記錄輸電線路及其附屬設(shè)備的運(yùn)作，能及時(shí)掌握異常情況。巡檢作業(yè)不僅包含了對(duì)線路通道內(nèi)的總體檢查（如施工情況，構(gòu)筑物情況，可能存在的地質(zhì)災(zāi)害），還包含了對(duì)導(dǎo)線、基礎(chǔ)、桿塔等零件及標(biāo)示牌、防雷及監(jiān)測(cè)裝置等外在裝置的巡檢。

2.2巡檢流程

（1）勘察作業(yè)區(qū)域。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行巡檢前，首先要對(duì)巡檢線路的周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)仔細(xì)勘察確定周邊環(huán)境是否符合無(wú)人機(jī)的操作要求。比如，首先要對(duì)地標(biāo)物等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，查看其是否符合規(guī)范，其次要對(duì)無(wú)人機(jī)所需場(chǎng)所進(jìn)行考量，看其面積及環(huán)境是否滿足降落需求，要保證無(wú)人機(jī)起落的場(chǎng)所面積大于4平方米，且周邊沒(méi)有電路干擾。（2）準(zhǔn)備起飛?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘察完后，要做好無(wú)人機(jī)起飛的準(zhǔn)備工作。比如，要對(duì)當(dāng)前的天氣情況進(jìn)行判斷，確保周邊天氣狀況能滿足起飛條件，避免受到大風(fēng)、大雨、大霧的影響;其次，應(yīng)制定好詳細(xì)的飛行方案，要提前對(duì)無(wú)人機(jī)飛行的路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免飛行過(guò)程中偏離場(chǎng)所的情況;最后，要進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行，確保無(wú)人機(jī)運(yùn)行正常，避免故障發(fā)生。一切就緒后，設(shè)置好警戒線，安排起飛。（3）操作人員確認(rèn)一切無(wú)誤后，便可對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行起飛操作。無(wú)人機(jī)升空時(shí)間及飛行時(shí)間要準(zhǔn)確記錄，以便后續(xù)用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。無(wú)人機(jī)升空后，操作人員要在地面通過(guò)遙控器對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行指揮，確保其進(jìn)入前期規(guī)劃好的線路，待無(wú)人機(jī)正常進(jìn)入線路后，再對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行速度進(jìn)行控制，飛行速度一般在7m/s左右。如若需要進(jìn)行精細(xì)機(jī)升空，巡檢時(shí)就需要降低無(wú)人機(jī)的飛行速度，使高清相機(jī)能有足夠的時(shí)間記錄線路情況，飛行速度大概控制在3m/s即可。此時(shí)如果相機(jī)的角度無(wú)法捕捉到關(guān)鍵鏡頭，就需要通過(guò)調(diào)整云臺(tái)角度來(lái)完成。無(wú)人機(jī)升空后若不能進(jìn)入設(shè)定的線路，操作人員必須終止此次飛行。

3結(jié)語(yǔ)

監(jiān)測(cè)和評(píng)估輸電線路的狀態(tài)是智能網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。互聯(lián)網(wǎng)對(duì)象技術(shù)的引入有助于提高輸電線路的監(jiān)控、診斷、操作和管理水平，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)及其特點(diǎn)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，分析了無(wú)人機(jī)巡檢自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)和技術(shù)動(dòng)態(tài)，有助于輸電線路的穩(wěn)定性，使輸電線路的對(duì)象在互聯(lián)網(wǎng)上通過(guò)參考網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行跟蹤研究。

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