摘要：为提升电网的运维质量和效益，降低作业人员的劳动强度和安全风险，电力公司在电网大力推广了无人机稽查应用，通过强化稽查管理、设备改良和技术革新等有力措施，重点加大了高寒极端恶劣环境地区的无人机稽查量占比，部分线路基本实现了全线无人机代替人工稽查。形成了标准化无人机稽查作业体系，包括标准化作业指导书和工作流程等，以指引今后在电网更好地推行、拓展无人机稽查应用。
关键词：电网；无人机；协同稽查；精益化管理
1前言
随着无人机技术的日趋成熟，基于无人机平台的数据采集处理技术和灵活机动的应用方案已显示出越来越强的优势。例如传统的国土巡查以人工监察为主，必须赶到现场，如果对方抗拒检查，则无法近距离调查，给查证工作造成了很大的困难。运用无人机进行空中巡查，可以快速实现预定区域的地物观测，让违章建筑无处遁形。与人工结合形成立体式防空网，实现监管全覆盖，节省大量的人力物力，提高管理效率。但是受无人机系统局限性的影响，无人机的高效灵活优势往往很难发挥。首先，由于无人机定位模块精度较低、抗干扰性差，常出现10～20米的地面偏差，难以低空精准观测问题区域。为保证覆盖度，需要测区需要外扩50米左右，降低的作业效率，同时也提高了飞行成本；其次，无人机的影像数据处理沿用了传统的摄影测量技术，虽然保障了数据的精度，但需要无人机达到70%以上的叠片率，且后台数据拼接处理低效，耗费时间过长。实践发现，无人机外业和内业的耗时比例达到了1：5，无法真正体现无人机的快速巡查能力。
2无人机定位定姿系统（POS）
当前，无人机的快速巡查主要指根据规划航线进行的多期巡飞任务。由于系统定位精度低，一般需要进行航线外扩或增加航线间的叠片率，导致飞行和数据处理效率低等问题。引入无人机高精度定位系统能减少冗余航线的拍摄，有效降低航线间的叠片率。系统主要包括高精度定位模块和无人机系统集成两个关键部分。
2.1高精度定位模块
高精度定位模块使用GPS+北斗系统的多频信号接收和多频解算，消除多种观测误差。同时采用GNSS/IMU紧耦合技术，提高定位精度。
2.1.1北斗定位系统
GNSS接收机支持GPS+北斗系统的多频信号接收。多频观测信息极大地改善了卫星导航系统观测的冗余度，有助于载波相位整周模糊度快速、准确地固定。
2.1.2多频解算
采用合理的处理策略对多频数据进行整体解算，可消除多种观测误差，提高定位精度及可靠性。双频接收机可以估计并消除电离层延迟误差，是保护接收机不受干扰的基础且最有效的手段。另外，新信号的设计也能够提升多径效应抑制能力。
2.1.3IMU紧耦合
紧耦合是双向信息传输的，它通过GNSS卫星导航技术和INS惯性导航技术实现相互补充，这既能保证在小于4颗卫星信号时，利用INS数据持续地得到高精度的位置、速度和姿态信息，也能保证在INS系统误差变大的情况下，利用GNSS数据对INS系统进行修正，以持续输出高精度的位置和姿态信息。
2.2无人机系统集成
2.2.1时间同步
融合影像数据和IMU数据之前，必须要进行数据的时间同步校准，否则会存在较大误差。时间同步校准使拍照时间和IMU记录点时间基本一致，数据一一对应，是后续数据处理的基础。
2.2.2空间同步
相机和IMU有各自独立的坐标系，在数据处理和评定前需要将其统一到一个通用的绝对坐标系下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆空间同步步骤如下：
（1）标定相机和IMU：针对相机和IMU平台的三轴关系进行相机和IMU的标定，求得两者之间的旋转矩阵和平移矩阵；
（2）评估标定的误差和精度，并作为影像拼接容差的空间残差参数。
3稽查应用主要做法
3.1作业准备
一线运行检修分部根据所管辖输电线路的实际情况，向上级部门报送无人机稽查需求。上级部门对上报的无人机检检需求进行统筹分析，将作业环境恶劣220kV及以上电压等级输电线路和联网等重要电力通道列入重点稽查对象，并编制年度协同稽查计划。编制标准化无人机稽查作业指导书，使作业不熟练的人员系统的掌握无人机稽查工作方法，规范稽查全过程工艺流程，使作业人员随时保持清晰的工作思路，减少人为因素影响稽查质量，指引今后更好地在电网推行无人机稽查应用。
3.2飞巡作业
在开展无人机稽查作业，对无人机设备和作业人员的要求要苛刻得多，为保证无人机稽查工作安全、高效地开展，应采取行之有效的预控措施。作业人员通过总结以往无人机稽查工作经验，以及运用因果矩阵和排列图等质量工具，确定了无人机设备亟需改进的性能指标为无人机续航时间短和通信距离短。针对无人机设备需要改进的性能指标，采取了一系列定制改进方案，并达到了较好的预期效果。以往开展无人机稽查工作时，不同作业人员因熟练程度差异、工作思路不同，最终采集的影像清晰度往往不符合要求，或采集的影像难以被准确定位至所属杆号，常常出现做无用功的情形，这就大大降低了稽查工作的质量。针对这些问题，召集经验丰富、技术过硬的作业人员共同研讨，并经过多次现场飞巡实践，简化不必要无人机移位路径和冗余拍摄动作，绘制了更加简明、合理的无人机稽查拍摄路径图册，可帮助作业人员按照更加高效的航行路径和拍摄顺序完成稽查工作。
3.3成果归档
作业人员在完成当天户外稽查任务后，应及时对无人机采集的影像进行分类整理，并进行缺陷识别。为提高无人机稽查成果影像资料整理归档效率，绘制了稽查成果分类归档示意图，作业人员可参照此图建立共五级文件夹，对无人机稽查影像进行快速整理并分类归档。
3.4缺陷管理
不同作业人员因技能水平参差不齐或命名习惯不尽相同，汇总编制的稽查缺陷照片清单中的缺陷描述内容往往没有统一的标准，或所描述的缺陷与实际不符，导致消缺人员难以依据缺陷清单快速定位缺陷所在位置，这就极大的影响了消缺工作的效率。为统一缺陷照片命名规则，征集各一线运行检修分部技术人员对缺陷照片的命名方法，并组织集中研讨，对缺陷描述语言进行了必要简化和规范工作，由此编制了缺陷照片命名规则，为更好地完成缺陷命名工作提供重要依据。
4结束语
总之，着力完善各项无人机稽查管理制度，明确岗位职责，规范无人机稽查系统维护保养和库房管理工作，编制与实际相符的标准化作业指导书、作业卡，严格按照稽查计划完成稽查任务，严格执行现场勘察制度、工作票制度，认真填写无人机稽查系统使用记录单，工作完成后及时出具稽查报告，加大无人机稽查发现缺陷的消缺闭环管理工作力度。将电网无人机稽查应用与人工稽查业务进行科学整合，持续推行协同稽查体系，从协同稽查计划的制定、日常稽查工作的配合和缺陷消缺闭环工作等各个环节进行协调、统一，使无人机稽查与人工稽查紧密结合，共同促进电网运维精益化指标的提升。
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论文作者:蒋钰,何强,宋治,王治军,宋强,段李飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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