婁鵬彥,陳鳳翔,劉陵軼,陳海華,周小紅

(貴州電網(wǎng)有限責任公司輸電運行檢修分公司,貴州 貴陽 550002)

0 引言

精細化巡檢對變電站巡檢工作提出了更高要求,北斗高精度、自主巡檢、無線通信技術(shù)、影像采集技術(shù)等應(yīng)用到變電站巡檢工作中,為實現(xiàn)變電站精細化巡檢等提供了更多可能。文章針對高精度無人機在變電站巡檢中的應(yīng)用進行了分析,以更好地彌補傳統(tǒng)變電站巡檢的不足,全面提升巡檢的效率,為變電站的穩(wěn)定運行提供更多安全保障[1]。

1 高精度無人機開展變電站巡檢的重要優(yōu)勢

1.1 有助于開展近距離拍攝,及時發(fā)現(xiàn)異常情況

高精度的無人機能夠從高空開展近距離的拍攝和觀察,通過近距離的觀察,幫助相關(guān)人員掌握更多架構(gòu)和避雷針等相關(guān)設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)。經(jīng)測試得出:變電站巡檢過程中采用北斗精度定位服務(wù)能夠獲取1 cm的定位精度,實現(xiàn)了無人機自主巡檢的目的。另外,無人機還能夠開展紅外測溫,隨時捕捉更加精準的熱圖像。相關(guān)人員在開展變電站巡檢時,不僅能夠獲取更多圖像數(shù)據(jù),還能夠通過對比分析這些數(shù)據(jù),及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常現(xiàn)象,進而幫助管理人員第一時間制定預(yù)防的方案和對策,加強變電站的有效管理[2]。

1.2 全方位開展巡檢,有助于消除死角

變電站運行與站內(nèi)設(shè)備的運行有直接關(guān)聯(lián),一旦相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障,不僅會造成區(qū)域性停電,還會給相關(guān)人員生命財產(chǎn)帶來重大的損失。尤其是高精度無人機在開展高空巡檢時,能夠?qū)σ恍┲盁o法檢查和巡視到的位置開展全過程、全方位的巡視。例如:紅外拍攝裝置實現(xiàn)了無人機與攝影機的相互結(jié)合,促進變電站設(shè)備巡檢工作的全方位、無死角設(shè)備巡檢,即對避雷裝置或者線路連接螺絲的全過程檢測、避雷器高塔塔頂?shù)陌踩珯z測等,進一步增強了設(shè)備應(yīng)用的安全性。

2 高精度無人機在變電站巡檢中的應(yīng)用

2.1 無人機自主巡檢

無人機自主巡檢主要依托無人機端、控制端或充電端等進行有效巡檢。為了進一步提升無人機自主巡檢的效率和安全性,高精度無人機極端裝置需要具備多種事務(wù)處理的能力,即接收事務(wù)的能力、準備事務(wù)的能力、執(zhí)行事務(wù)的能力、監(jiān)督事務(wù)的能力以及收尾事務(wù)的能力[3]。其中接收事務(wù)能力主要是在完成無人機通信模塊后,實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、控制端TCP協(xié)議握手,幫助無人機自主巡檢過程中精準獲取路徑點信息或者無人機姿態(tài)的各種信息。準備事務(wù)的能力主要是通過協(xié)議庫對無人機自主巡檢的一些數(shù)據(jù)開展校驗,通過過濾重復(fù)點和無效點,增強認證作業(yè)高效性和有效性。執(zhí)行事務(wù)時,借助無人機電量、自主避障系統(tǒng)等開展對工作狀態(tài)的監(jiān)控。收尾事務(wù)中對無人機返航和上傳巡檢成果等都進行了明確,變電站人員在檢查巡檢的成果后,及時做好數(shù)據(jù)的分析和及時采取有效應(yīng)對措施(見圖1)。

圖1 無人機端事務(wù)處理效果

2.2 UWB和圖像識別的變電站無人機巡檢系統(tǒng)

UWB精確定位無人機飛行位置,能夠?qū)o人機自由飛行的情況、姿態(tài)矯正、規(guī)劃功能等進行明確[4]。

其一,飛控模塊。借助微型計算機,編寫入飛主程序或者氣壓計、加速度計等飛控傳感器對常規(guī)飛行器進行操縱和控制。航線飛行和定點懸停等借助激光雷達、光流和灰度,配合UWB位置信息,實現(xiàn)對任務(wù)地點的判斷和尋找、探索,待到無人機到達指定點后執(zhí)行拍攝任務(wù),從而及時對任務(wù)地點中存在的問題進行及時解決。

其二,開展圖像的采集和傳輸裝置。借助攝像機將無人機拍攝的變電站表計的圖像信息開展有效處理。為了進一步提高表計識別的準備率,需保障所采集到的圖像具有較強的分辨率。本文主要選用的攝像頭為索尼700線CCD攝像頭,該攝像頭具有清晰圖像,并且能夠減少視頻數(shù)據(jù)發(fā)射與在線飛行數(shù)據(jù)發(fā)射時產(chǎn)生的干擾。

其三,無人機獲取的圖像數(shù)據(jù)在經(jīng)過算法的有效處理后,運用預(yù)先訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)模型開展圖像的識別和分析,進而開展對變電站表計的檢測和實時監(jiān)控。圖像識別算法在運行之后,如果發(fā)現(xiàn)狀態(tài)發(fā)生異常的情況后,可以將異常的情況發(fā)送給地面操作人員,從而及時發(fā)出報警信息,要求相關(guān)操作人員到現(xiàn)場開展核實和做好檢查。

2.3 運用無線通信技術(shù)開展對變電站的有效巡察

高精度無人機在巡檢過程中借助其作業(yè)的模式為后臺提供更多信息,實現(xiàn)無人機與后臺信息的交互發(fā)展和協(xié)作發(fā)展。高精度無人機的正常運行,應(yīng)該為其搭建相對穩(wěn)定的信號傳輸通道,以便無人機能夠為后臺提供和傳輸信息。其優(yōu)勢主要表現(xiàn)在:(1)傳輸Wi-Fi技術(shù)能夠?qū)ψ冸娬镜母鱾€位置等進行大面積覆蓋,這一技術(shù)的傳播速度較快,能夠?qū)崿F(xiàn)各項數(shù)據(jù)的高效傳輸[5]。(2)UWB傳輸技術(shù)對提升通信的安全性等提供有效保障,由于傳輸數(shù)據(jù)的范圍相對較短,其頻帶寬的特性能能夠有效增強無人機的精準定位。(3)WiFi技術(shù)主要是借助無線電波開展數(shù)據(jù)的傳播。環(huán)保功效和無人運輸數(shù)據(jù)的保密性等得到有效提升。因此,借助無線通信技術(shù)能夠為開展高精度無人巡檢等提供重要基礎(chǔ)保障。

2.4 GPS、北斗高精度等組合方式,無人機定位能力得到有效提升

變電站日常的巡檢過程中,借助北斗高精度定位服務(wù),在配合無人機機場自動充電、圖像自主識別等,實現(xiàn)了無人值守型的變電站巡察。當高精度定位的無人機在進入到強干擾飛行區(qū)域內(nèi)后,受到一定的干擾,羅盤很容易出現(xiàn)失靈的情況,導(dǎo)致無人機在飛行時出現(xiàn)正確的判斷。在這種情況下,開展定位時,可以采用雙天線測向技術(shù),并從原來1根天線增加到2根天線,借助雙根天線接收更多信號數(shù)據(jù)和發(fā)送更多信號數(shù)據(jù)。變電站借助這些天線獲取精準的定位,在經(jīng)過相應(yīng)的處理后能夠為無人機提供飛行的方向,天線之間距離越遠,其定位精準度越高。

3 高精度無人機變電站巡檢時的應(yīng)用的對策

3.1 飛行現(xiàn)場勘查做好提前準備

巡檢操作人員首先制定好無人機巡檢的計劃,在對巡檢的作業(yè)任務(wù)等進行明確后,對機型進行優(yōu)選,針對巡檢線路開展現(xiàn)場的勘察,即變電站的布局、氣象條件和其他危險點、引線走向、設(shè)備的位置等。閱讀和查閱圖紙,對變電站設(shè)施和架構(gòu)設(shè)施等高度予以了解,明確好飛行的高度。開展站內(nèi)的布局工作,明確好飛行線路起飛位置和降落的位置等。

3.2 飛行過程中做好充足準備

3.2.1 相關(guān)人員應(yīng)該對無人機設(shè)備的狀態(tài)進行檢查

高精度無人機在使用時,需要對無人機的設(shè)備狀態(tài)、無人機的運行速度等進行認真的檢查,如:由2名操作人員對無人機系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、航線系統(tǒng)等開展交叉檢查,無人機在離地之后應(yīng)該保障低空懸停的狀態(tài),在穩(wěn)定其狀態(tài)后才能執(zhí)行各項巡檢工作。

3.2.2 相關(guān)作業(yè)環(huán)境條件的有效核實

地面風速若小于5 m/s;無人機的檢查;遙控器電能儲備情況等,使飛行巡檢航程要求等得到有效滿足。

3.3 保障飛行的安全性

飛行過程中應(yīng)該設(shè)置專門的安全人員開展安全監(jiān)督等工作。巡檢時,各作業(yè)人員應(yīng)該保持相互溝通和聯(lián)系,在執(zhí)行各項操作時提前告知相關(guān)的人員,對于一些擅自和非法操作的人員給予嚴厲懲戒。同時,在設(shè)置無人機的范圍時,對于超范圍作業(yè)的行為進行管理。巡檢的過程中應(yīng)該對無人機所造成干擾情況進行現(xiàn)場管理。巡檢作業(yè)中,應(yīng)該對主變低壓側(cè)等設(shè)備密集區(qū)域上空飛行情況采用上跨方式,必要情況下跨越引線,在與最上層引線凈空距離保持在30 cm,切勿出現(xiàn)長時間在線路設(shè)備上方的懸停。

4 結(jié)語

由此可見,高精度無人機在應(yīng)用到變電站巡檢后,對于快速巡察出結(jié)果、精準和及時地將巡察成果等傳遞給相關(guān)電力部門、提高工作效率,全方位找出存在的問題等具有重要作用。變電站巡察人員應(yīng)該制定相應(yīng)的維護方案和尋找出新的巡察模式,以避免變電站在巡查過程中出現(xiàn)一定的風險,進而增強變電站管理的效能,促進電力系統(tǒng)得到穩(wěn)定運行。