无人机技术在输配电巡检中应用

无人机技术在输配电巡检中应用

邓家荣

广州市赛皓达智能科技有限公司

摘要：科技的发展，促进无人机技术在输配电巡检中应用展开探讨。在无人机技术进行输配网巡检的过程中，电力企业和技术人员需要对无人机技术及其应用优势做到充分了解，明确输配网巡检中的主要无人机技术应用，并根据实际的输配网巡检需求，将无人机技术合理应用到输配网的自动巡检中，同时也应该进一步明确输配网巡检中的无人机技术发展方向，让无人机技术在输配网巡检中发挥出充分优势，以此来实现输配网巡检工作质量的进一步提升。

关键词：输配网巡检；无人机技术；应用

引言

输配电线路存在着分布范围广、故障种类多、检修难度大的特点,为无人机电力巡检技术的推广应用创造了条件。对于人手比较欠缺的基层供电公司来说,运用无人机电力巡检技术成为必然选择。在技术应用中,除了要配齐设备外,还要做好人员培训,对无人机巡检作业的基本流程,以及各个环节中的操作要点,后续的数据处理等都要做到熟练掌握。这样才能发挥技术优势,保证电力巡检工作高质量地完成。

1无人机巡检技术

无人机巡检技术作为一项新型技术在电力巡检中得到应用，该技术主要通过可见光红外热像仪、遥感设备及数数码相机等多种设备对输电线路展开巡视和检查。电力巡检系统包含：（1）GCS，它可以容纳系统操作员；（2）操作者和天线系统接口；（3）能够运载一定载荷多旋翼飞机与GCS两者通信系统，可以向飞行器发送控制输入并将信息有效载荷及有关数据返回。该系统设计为可以应用到电力巡检中UAS系统架构。飞行控制系统和有效载荷是无人机系统中最为主要子系统，它们可以发挥良好检测效果。飞行控制系统可以实现任务管理与信号有效融合，同时能够平稳地飞行；而有效载荷有视频发射器、摄像机等设备。

2输配电网巡检中的无人机技术应用优势

在输配电网巡检中，无人机技术的主要应用优势表现在以下几个方面：（1）具有很高的数据获取率，可在短时间之内实现输配电网巡检数据的科学获取，从而实现数据处理时间的进一步缩短；（2）便捷可靠，在通过无人机技术进行输配电网巡检的过程中，并不需要专门进行无人机起飞和降落场地的设置，只需要保障路面平整便可让无人机起飞，从而让该项技术的应用变得十分便捷，无人机技术在具体应用中也不容易被天气条件所影响，所以该项技术在输配电网巡检中也十分可靠；（3）具有较高的经济效益，因无人机及其搭载设备本身的费用并不高，加之应用过程中可实现人力资源与时间等成本的大量节约，使得此项技术在输配电网巡检中具有较高的经济效益。

3输配电网巡检中的主要无人机技术分析

3.1高速成像技术

无人机电力巡检中,飞行速度通常会达到10m/s左右,在高速飞行状态下要想拍摄到高清晰度的照片,必须要应用高速成像技术。该技术的实现方式有多种,例如利用高清摄像机的自动对焦功能,通过4倍光学变焦的方式,让拍摄到的照片始终维持在1000万像素以上,保证输电线路的故障可以在照片中清晰的呈现出来。另外,近年来出现的泵浦—探测(Pump—probe)技术,也能利用强激光与材料之间的相互作用,以激光机关作为激发靶材,保证在高速移动状态下拍摄到目标物体的像,然后再利用CCD等装置接收图像,从而获得超快移动物体的清晰图像。

3.2激光雷达探测技术

所谓激光雷达探测技术，就是采用相应的设备来实现激光的自主发射，并通过其反射波来进行测距以及定位的一种技术形式。在具体应用中，该技术主要通过被测物体表面所具有的反光特性实现其径向速度、空间位置等各种定位信息的科学获取，属于主动遥感技术中的一种。在激光雷达探测技术中，差分定位、姿态测量、激光测距等各种先进科学技术实现了有机融合，从而能够在大范围内实现被测物体三维数据的准确、快速获取，具有非常高的精度与自动化程度。通过该技术所获取到的数据可实现DSM高程模型、正射图像以及表面模型的快速生成。在输配网巡检工作中，激光雷达探测技术可在无人机自动巡检中实现输配网线路和及其周边空间位置信息的精确获取，从而为无人机后续的自主巡检航线规划体用出足够精准的位置信息。同时，借助激光雷达探测技术，也可以实现输配网线路附近交叉跨越物体、树木和建筑物等距离信息的精确获取，从而让无人机巡检中的航线隐患得以有效规避。

3.3无人机航迹规划技术

目前，无人机输配网巡检中的航迹规划分3个部分：（1）根据现场实际环境来初步规划无人机巡检中的飞行航迹；（2）通过优化搜索算法对无人机巡检中的最佳航迹进行计算；（3）对无人机航迹进行平滑处理。在具体的航迹规划中，还需要对现场的环境约束、实际的任务需求以及无人机的性能约束加以全面考虑，从而实现其航迹的科学规划。

4输配网自动巡检中的无人机技术应用分析

4.1制 制 定 无 人 机 作 业 管 理 细则 则, ,建 建 设 无 人 机 柔 性 班 组

为更好地开展无人机巡检及应用工作,发挥无人机在输配电线路巡视、故障查找、用电检查、安全执规等工作的优势,以及克服现阶段部门人员不足的问题,制定了无人机作业管理细则,成立了运检部输配电运检室无人机柔性班组。 根据无人机柔性班组常态化管理细则,制定相应的无人机标准作业卡、无人机作业飞行日志、无人机巡检作业工作单等管理模式。

4.2自主规划输配网巡检航线

在对无人机自主巡检中的航点进行设置时，需要将输配网杆塔的三维高精度点云模型作为基础，将输配网杆塔或导线位置的实际拍摄需求作为依据，以此来实现航点位置的合理规划，其中的各个航点都是POS高精度数据，其主要的信息包括云台拍摄角度、高程、维度和经度等。在规划中，对于无人机的自主巡航点，一定要严格根据既定的巡检顺序来进行规划，以此来避免触线情况。其中的航点位置坐标是WGS84坐标系中的经纬度和海拔高度。在飞行平台航向角确定中，需要将PTK记录的航向角作为优先参考标准，而云台俯仰角则是云台和水平面之间的夹角。在完成了巡检航点的规划之后，需要对其进行人工复核与调整，并将调整好的数据传输到无人机中，使其按照规划的巡检航线来自主进行输配网的精细化巡检。

4.3图像干扰因素与识别

在实施电力巡检图像处理过程中往往会存在诸多影响因素，主要包括了辐射失真、光学像差、运动模糊、几何失真以及噪声等。其中辐射失真会导致传感器反射目标以及观察辐射能量过程中会出现遥感图像失真的问题，从而导致无法正确解读要高图像；光学像差会使得进轴形成的理想图像与远轴获得的具体图像间存在较大差距，使得图像质量降低，影响到了后期检测电力部件的准确率。运动模糊是由于在无人机飞行时，容易被其他因素干扰而导致模糊，这是无人机电力巡检中一个重要干扰因素。噪声指的是在无人机摄取以及传送过程中信号干扰而出现干扰，使得巡检效果大打折扣。所以应当要合理调整图像，在得到平均亮度基础上来放大或放小暗亮点；如若图像分辨率较低，则采取拼接图片方式进行处理；如若使用无人机拍摄图像时遇到恶劣天气，则可以采取图像处理算法来识别图像，提升巡检效率与质量。

结语

在现代化的输配电巡检工作中，电力单位、相关学者与技术人员应加大力度对无人机技术及其应用进行研究，让此项技术在具体的输配电巡检中得以良好应用，并不断对其进行改进与优化，使其更加适应输配电的实际发展及其巡检需求。

参考文献

［1］麦俊佳．输配电线路多旋翼无人机自动驾驶智能巡检系统［J］．计算机系统应用，2019，28(4):105－110．

［2］光明．基于三维激光扫描技术的输配电线路无人机巡检方法分析［J］．内蒙古电力技术，2019，37(1):21－24．

［3］郑仟，李宁．输配电线路无人机巡检智能管理系统的研究与应用［J］．电子设计工程，2019，27(9):74－77，82．

［4］吕吉伟．图像处理技术在无人机电力线路巡检中的应用［J］．通信电源技术，2019，36(6):84－85．