关键词：无人机巡检；智能巡检；人工巡视；巡视效率和质量
引言
无人机技术不断发展进步,电力系统在发展过程中对其进行有效运用。现阶段,我国输电线路无人机巡检管理体系还存在一些问题需要改进。本文从输电线路无人机巡检智能管理具体的技术线路、识别算法等内容入手,展开阐述,针对无人机巡检智能管理系统功能的实现等内容进行研究探讨。
1电力无人机概述
根据无人机的机体结构，通常可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机和固定翼无人机三类.目前在电力巡检中都有应用，但由于三种无人机的性能特点存在较大差异，其所承担的巡检任务也有所侧重.无人直升机与传统直升机类似，但由操控人员在地面站进行操控，是早期电网无人机巡检试验方案之一.由于无人直升机体积较大，操控难度较高，存在与电力设施碰撞产生严重后果的潜在风险，且成本较高，目前已较少应用在电力巡检领域.多旋翼无人机由多个旋翼产生升力，通过改变各个旋翼的转速控制飞行器的姿态，具有小巧灵活、垂直起降、精准悬停的优点，但机动性和飞行高度较低，负载较小，续航时间短.因此，在架空线路巡检中?多旋翼无人机通常负责小范围精细作业，或杆塔精细化建模等任务.固定翼无人机依靠螺旋桨或涡轮发动机提供前进动力，由机翼与空气的相对运动产生升力，其巡航速度快，续航时间长，但起降需要跑道，且无法悬停.在架空线路巡检中，固定翼通常负责大范围、有较高航程要求的任务.除此之外，还有结合固定翼与多旋翼的复合翼无人机，兼具垂直起降、精准悬停与巡航速度快的优点，在灾后应急等恶劣复杂环境的应用场景中极具潜力，但在电力巡检领域尚未有大范围落地应用.从功能来说，无人机在电力巡检中所扮演的角色主要为遥感承载平台.
2无人机技术在输电线路智能巡检工作中的应用及展望
2.1故障巡视
根据故障信息确定重点巡检区段和部位后，无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况；也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时，地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察，而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低，而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言，使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地发现设备缺陷及异常区域，免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看，故障巡视时采用无人机，至少可以缩短30%的巡视时间，还能有效发现输电设备放电点。
2.2无人机巡检智能管理数据库的设计
通过对无人机巡检智能应用管理系统的整体特征进行详细分析,将具体的数据类型化分为:非机构化数据、事务数据和基础数据这第三种类型。(1)非机构化数据是指:具体的法律政策、巡视视频以及无人机飞行方案等内容。(2)事务数据是指:无人机在控制禁止飞行的区域、定位信息等内容。(3)基础数据是指:无人机基本的台账信息。具体包括:驾驶员、设备台账以及供应商等内容。此外,无人机巡检智能系统中也蕴含着多种多样的信息数据,比方其中最为主要的有地理信息、飞行任务以及巡检图像内容方面的数据。在无人机实际巡检过程中,可以对其巡检的线路进行实时监管,这样不仅能够保证无人机巡检过程中的安全性与有效性,也能确保数据结果的真实性。
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2.3输电线路走廊的三维建模系统
对于输电线路的走廊位置，应该以客户的实际巡检需要以及电力行业相关的走廊巡检方式作为重要依据，给出下述新的研究思路。如果在输电线路走廊建设工作中使用无人机倾斜测绘技术，那么就可以实现走廊可视化三维模型的建立，进而能够实时观察和分析输电线路周边环境变化对线路运行的影响，主要包括以下三方面：首先是通过对输电线路周围树木的观察及时发现并测定线路与周边树木的实际距离，便于作出相应的处理；其次，能够实时的检查周围环境对于输电线路的影响，例如输电线路周围是否存在会对输电线路运行产生不良影响的工程施工等；最后，实时观察输电线路周围是否出现一些会对线路正常运行产生不良影响的新建建筑。在输电线路中应用走廊三维建模系统主要具有下述优点：与传统的以照片进行判读的工作方式相比较而言，通过便携式单镜头测绘无人机的使用获得三维线路的相关走廊数据能够更加直观并且高效的判读通道的实际状态，不仅需要的成本比较低，而且还能够有效提高工作的效率，为客户提供更加直观且准确的可视化线路走廊图。
2.4激光雷达
激光雷达以发射激光束感知目标的位置、速度等特征量，目前被广泛应用在地理信息测绘及定位导航领域.在电力巡检中，主要用于架空线路的通道环境测绘及三维重建，是当前电力线路走廊通道环境检测的主要技术手段之一.该方法主要通过机载激光雷达扫描电力线路通道，根据点云数据建立电力走廊通道环境的三维模型，在此基础上分析危险点(树障缺陷、限距缺陷、外破缺陷等)，并结合倾斜摄影进行通道可视化管控，结合微气象、导线工况进行导线弧垂、风偏、覆冰等缺陷预警.由于多旋翼无人机航程受限，激光雷达多装载于固定翼无人机上，硬件成本较高，目前也有将小型激光雷达装载于中小型旋翼无人机上，承担杆塔精细建模等任务，但尚未大规模应用.
2.5输电线路中设备缺陷的识别算法
在开展无人机巡检工作期间,为了能够更加准确地收集信息,要具备准确识别输电线路中故障缺陷的技能。在此过程中,要积极运用神经网图像识别技术来提升识别故障缺陷技术,进而完成计算分析工作。例如:在我国电力系统中,为了能够有效提升故障识别技能,选择了Fsster-Rcnn算法。具体的内容是指:充分利用输电线路无人机巡检技术,在其获取正确的信息数据后,在电气设备上进行进行详细标注后,与数据中相对应的缺陷数据进行对比分析,寻找二者之间存在的数据差异,这样就能够有效提升输电线路相关设备自身存在的缺陷,将缺陷识别出来后,能够要识别图像和视频的整体质量。
结语
运用无人机进行电力线路巡检成为我国当前输电线路巡检的一种重要的方式，无人机巡检技术的发展，推动了电力巡检智能化发展。
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论文作者:黄唐含
论文发表刊物:《中国电业》2020年1期
论文发表时间:2020/4/24
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