幸運(yùn)星

(國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039)

0 引言

電力是保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活正常進(jìn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)事業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化。不但電力基礎(chǔ)設(shè)施明顯增加，規(guī)模顯著擴(kuò)大，且輸電線(xiàn)路也變得更加錯(cuò)綜復(fù)雜，這些都將增加輸電線(xiàn)路巡檢的難度。之前的人工巡檢方式，已經(jīng)明顯不能滿(mǎn)足我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，電力系統(tǒng)相關(guān)工作人員必須積極探究現(xiàn)代無(wú)人機(jī)技術(shù)在我國(guó)輸電線(xiàn)路巡檢工作中的應(yīng)用，以不斷提高電網(wǎng)巡檢的效率與質(zhì)量。

1 無(wú)人機(jī)技術(shù)的原理與功能

目前，輸電線(xiàn)路巡檢中最常應(yīng)用的無(wú)人機(jī)一般是UH無(wú)人機(jī)(又稱(chēng)“遙控直升無(wú)人機(jī)”)與M4R無(wú)人機(jī)(又稱(chēng)“四旋翼無(wú)人機(jī)”)。其UH無(wú)人機(jī)主要由地表攝影與操控系統(tǒng)、影像收集與傳送設(shè)備、遙控直升本體等多部分組成。它的主要功能是利用人工遙控，精確地飛行到相應(yīng)的輸電線(xiàn)路周邊，在確保機(jī)身安全的前提下，懸停在電力線(xiàn)路附近，收集相應(yīng)輸電線(xiàn)路的視頻圖像，然后利用現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)圖像傳送設(shè)施，精確傳輸?shù)诫娋W(wǎng)后臺(tái)，方便工作人員查看輸電線(xiàn)路狀況。而M4R無(wú)人機(jī)則通常由M4R無(wú)人機(jī)身和M4R地面站兩部分構(gòu)成。它不但懸停性能、起降能力突出，而且能夠攜帶先進(jìn)的高分辨率微型攝影儀、無(wú)線(xiàn)圖像傳送器等，可以進(jìn)行輸電線(xiàn)路高清圖像采集，遠(yuǎn)程目標(biāo)傳送。在具體的巡檢工作中，M4R無(wú)人機(jī)在地面站的對(duì)應(yīng)引導(dǎo)作用下，先是沿著目標(biāo)電網(wǎng)飛行，當(dāng)飛行至安全距離，到達(dá)輸電設(shè)備周邊后，就會(huì)主動(dòng)懸停合適的空間位置，選擇科學(xué)合理的角度采集相關(guān)圖像，而后精準(zhǔn)傳送到地面站。當(dāng)需要調(diào)整被檢測(cè)的電力設(shè)備與圖像攝影儀時(shí)，工作人員則只需適時(shí)控制M4R無(wú)人機(jī)的減振云臺(tái)[1]。

2 無(wú)人機(jī)在輸電線(xiàn)路巡檢中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

2.1 無(wú)人機(jī)在輸電線(xiàn)巡檢中的優(yōu)勢(shì)

目前，無(wú)人機(jī)在輸電線(xiàn)巡檢中的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在兩方面。第一，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)具有自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)與自動(dòng)懸停技術(shù)，所以在電網(wǎng)巡檢過(guò)程中，它能夠進(jìn)行全方位、多角度的高空信息收集，這是傳統(tǒng)的人工巡檢無(wú)法比擬的。第二，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，降低了輸電線(xiàn)路巡檢的難度，提升了電力系統(tǒng)的服務(wù)性能。在大雨暴雪等不良?xì)庀髼l件下，傳統(tǒng)的人工電力巡檢工作中十分容易出現(xiàn)鐵塔打滑，工作人員墜落，人工蹬桿觸電等電力安全事故。而無(wú)人機(jī)因?yàn)榫哂辛己玫碾娋W(wǎng)防碰撞保護(hù)性能，所以在一些較為惡劣的雨雪災(zāi)害性天氣里，也能進(jìn)行輸電線(xiàn)路故障檢測(cè)及電網(wǎng)災(zāi)害分析。

2.2 無(wú)人機(jī)在輸電線(xiàn)路巡檢中的劣勢(shì)

雖然將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到輸電線(xiàn)路巡檢中十分利于提高輸電線(xiàn)巡檢的效率與質(zhì)量，也有助于減少電力安全事故的發(fā)生，提升整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)性能，但這并不能掩蓋由于其自身性能缺陷而在輸電線(xiàn)路巡檢工作中存在的劣勢(shì)。一方面因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的遙控范圍最大難以超過(guò)1 km，相對(duì)于人工巡檢，它的遙控范圍就顯得有限而偏小。另一方面，由于無(wú)人機(jī)的體形較小，所以無(wú)人機(jī)的電容容量通常偏低，這樣就極大限制了它的巡檢時(shí)長(zhǎng)，使得無(wú)人機(jī)的巡檢時(shí)間一般較短。

3 無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線(xiàn)路巡檢中的具體應(yīng)用

在輸電線(xiàn)路巡檢工作中，工作人員的巡檢項(xiàng)目大概可分為三種即常規(guī)巡檢、故障巡檢與特殊巡檢。其中，常規(guī)巡檢就是依據(jù)一套標(biāo)準(zhǔn)化的流程對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行基本的周期性巡檢工作。而故障巡檢主要是對(duì)存在故障的位置進(jìn)行有效處理。特殊巡檢則是在一些特殊時(shí)期對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行較為嚴(yán)格的管控。在具體的電網(wǎng)巡檢工作中，無(wú)論哪種項(xiàng)目巡檢，無(wú)人技術(shù)都已被有效引入與積極應(yīng)用。

3.1 利用無(wú)人機(jī)全方位高效巡檢輸電線(xiàn)路

無(wú)人機(jī)一般都由兩部分組成，即地面控制系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)，其中無(wú)人機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)中大都配置有可見(jiàn)光相機(jī)，可以全方位精準(zhǔn)拍攝相應(yīng)的輸電線(xiàn)路。而且在完成拍攝后還能進(jìn)行圖像格式的轉(zhuǎn)換，通過(guò)相應(yīng)的遠(yuǎn)程信號(hào)無(wú)線(xiàn)傳送系統(tǒng)及時(shí)傳送到指定的計(jì)算機(jī)中。這樣專(zhuān)業(yè)的人工巡檢人員就可以及時(shí)查看與快速判斷輸電線(xiàn)路的運(yùn)行狀況。在遇到難以判斷運(yùn)行狀況的輸電線(xiàn)路圖像時(shí)，工作人員還可以利用遙控器相應(yīng)地調(diào)節(jié)可見(jiàn)光相機(jī)的焦距，以獲得更加清晰的目標(biāo)圖像。當(dāng)需要對(duì)一些較為特殊的輸電線(xiàn)路進(jìn)行巡檢與故障檢測(cè)時(shí)，工作人員可以通過(guò)地面控制系統(tǒng)靈活改變無(wú)人機(jī)的飛行路線(xiàn)，其確保其能快速精確地懸停在目標(biāo)位置附近拍攝出清晰圖像，傳送至地面。這些都有效減輕了人工巡檢工作的難度與強(qiáng)度。最重要的是通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝與傳送到計(jì)算機(jī)的巡檢圖像可永久保存在計(jì)算機(jī)中，這就為日后的輸電線(xiàn)路巡檢工作提供了重要的資料參考依據(jù)[2]。

3.2 利用無(wú)人機(jī)快速清除輸電線(xiàn)路附著雜物

因?yàn)槲覈?guó)的輸電線(xiàn)路大多處于戶(hù)外暴露狀態(tài)，所以它們?cè)谶\(yùn)行過(guò)程中難免受大風(fēng)、雨、雪等諸多不確定因素影響，經(jīng)常性附著一些雜物異物。這就需要巡檢人員及時(shí)徹底清理輸電線(xiàn)路，以免因此造成輸電線(xiàn)路運(yùn)行異常，停運(yùn)甚至引發(fā)相關(guān)的觸電事故。但是依靠人力方式進(jìn)行輸電線(xiàn)路上附著雜物異物的清除不但效率低還存在著極大的安全風(fēng)險(xiǎn)。引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)后，就可以將激光模組、控制器等相關(guān)設(shè)備裝置在多旋翼無(wú)人機(jī)上，當(dāng)巡檢人員利用云臺(tái)攝像頭找準(zhǔn)雜物附著位置時(shí)，就可以適時(shí)的調(diào)整無(wú)人機(jī)的懸停方位，以確保雜物能處在無(wú)機(jī)搭載的激光模組的焦點(diǎn)上。這時(shí)工作人員可以通過(guò)無(wú)程控制系統(tǒng)打開(kāi)激光模組，這樣激光模組中發(fā)射出的能量激光就可以快速地熔斷雜物，使輸電線(xiàn)路處于常規(guī)狀態(tài)了。

3.3 利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行非常規(guī)狀態(tài)中的輸電線(xiàn)路巡檢與故障檢測(cè)工作

在一些地質(zhì)災(zāi)害造成道路中斷的地區(qū)或地質(zhì)情況復(fù)雜存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)，出于電力員工的人身安全考慮，電力部門(mén)很難派人及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行輸電線(xiàn)路的勘察檢驗(yàn)與故障檢測(cè)。而引進(jìn)無(wú)人機(jī)技術(shù)后，工作人員就可遠(yuǎn)程遙控?zé)o人機(jī)對(duì)這些特殊地區(qū)的輸電線(xiàn)路進(jìn)行有效巡檢與故障檢測(cè)。這樣不但巡檢人員的人身安全得到保障，而且整個(gè)電力系統(tǒng)的服務(wù)性能也實(shí)現(xiàn)了前所未有的提升。可以說(shuō)無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線(xiàn)路巡檢中的應(yīng)用真正打破了自然條件對(duì)傳統(tǒng)人工巡檢的局限。

4 無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線(xiàn)路巡檢工作中的應(yīng)用前景展望

將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到輸電線(xiàn)路巡檢工作人員中，不但可以通過(guò)地面控制系統(tǒng)多方位獲取可存儲(chǔ)的輸電線(xiàn)路高清圖像，幫助工作人員精準(zhǔn)判斷線(xiàn)路運(yùn)行情況，還可以及時(shí)高效地巡查出輸電線(xiàn)路的故障位置，顯著降低巡檢人員的工作強(qiáng)度，有效規(guī)避傳統(tǒng)人工高空巡檢而產(chǎn)生的電力安全事故。且無(wú)人機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中還具有應(yīng)用成本低、維護(hù)費(fèi)用少、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小等多種優(yōu)點(diǎn)。所以未來(lái)無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線(xiàn)路巡檢工作中的應(yīng)用前景也較為廣泛與良好。基于此，電力系統(tǒng)在遵守國(guó)家相關(guān)法律政策的基礎(chǔ)上，十分必要做好以下兩點(diǎn)工作，以不斷提升無(wú)人機(jī)技術(shù)在輸電線(xiàn)路巡檢工作中的應(yīng)用水平，促進(jìn)我國(guó)電力巡檢工作不斷向現(xiàn)代化、科技化方向轉(zhuǎn)變。

4.1 重視巡檢人員的無(wú)人機(jī)技術(shù)培訓(xùn)工作

一方面電力系統(tǒng)要對(duì)其巡檢人員進(jìn)行基本的無(wú)人機(jī)技能培訓(xùn)，以為他們能遙控?zé)o人機(jī)進(jìn)行常規(guī)基本的輸電線(xiàn)路周期性巡檢打下技能基礎(chǔ)。另一方面，電力部門(mén)也要加強(qiáng)無(wú)人機(jī)的職業(yè)技能培訓(xùn)工作，在對(duì)學(xué)員傳授無(wú)人機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)技能的前提下，有效拓展電力巡檢人員的創(chuàng)新思維，力爭(zhēng)培養(yǎng)出一批高技能高素質(zhì)的復(fù)合型現(xiàn)代電網(wǎng)巡檢人員，鼓勵(lì)他們積極地將無(wú)人機(jī)基礎(chǔ)技能與具體巡檢實(shí)踐結(jié)合，改進(jìn)與研究出更加高效的專(zhuān)門(mén)針對(duì)電網(wǎng)巡檢工作的無(wú)人機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4.2 加快無(wú)人機(jī)技術(shù)與人工智能技術(shù)的有效融合

先進(jìn)的人工智能技術(shù)是未來(lái)社會(huì)發(fā)展的重要趨勢(shì)與主要?jiǎng)恿χ?，積極地將人工智能技術(shù)引入輸電線(xiàn)路無(wú)人機(jī)巡檢工作，不斷提高無(wú)人機(jī)的智能控制、環(huán)境適應(yīng)、協(xié)同指揮以及語(yǔ)音交互、智能分析等能力，對(duì)提高輸電線(xiàn)路無(wú)人機(jī)巡檢的科學(xué)性、高效性、精準(zhǔn)性都具有重大作用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到現(xiàn)代輸電線(xiàn)路巡檢、異物清除與故障檢測(cè)工作中，不但有助于提高輸電線(xiàn)路巡檢的效率與質(zhì)量，降低人工巡檢的工作強(qiáng)度，規(guī)避由此產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，還可以顯著優(yōu)化整個(gè)電力系統(tǒng)的資源配置，提高電力系統(tǒng)的服務(wù)性能。所以電力部門(mén)要不斷加強(qiáng)對(duì)輸電線(xiàn)路巡檢中無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的深入研究與改進(jìn)，以便未來(lái)無(wú)人機(jī)能被更加廣泛、更加便捷地應(yīng)用到現(xiàn)代電網(wǎng)巡檢工作中，更好地為保障輸電線(xiàn)路可靠、穩(wěn)定、高效運(yùn)行服務(wù)。