浅谈无人机在电力建设的应用

浅谈无人机在电力建设的应用

梁裕昌

湛江凯信电力工程有限公司广东湛江524000

摘要：电力建设与我们的生活息息相关，为了保证千家万户的用电，国家每年在电力行业中要投资数千亿，进行硬件设施建设，还有基础设施的维护。近年来，随着无人机技术的迅猛发展，随着无线通信技术、高清摄影摄像技术、航空遥感测绘技术、GPS导航定位技术及自动控制技术的发展，很多军用的技术已经拓展到了民用的设施中，其中最具代表性的就是无人机技术的运用，本文就无人机在电力建设中的应用进行了探讨。

关键词：无人机；电力建设；应用

1、无人机电力应用

1.1测量地形图

相比而言，在对小比例尺的地形进行测量的时候，最有效的方式就是无人机测绘。因为它可以为站址的选择提供更加详细的基础资料和清晰的影像资料，对测绘的强度可以有效降低，同时也提高了规划的效率。

1.2输电线路规划

在各种类型电站输电线路走廊规划中，利用无人机测绘系统对规划区域进行详细的测绘，并高效地获得相应参考数据，可有效减小地面现场不利环境对勘测的不利影响。通过分析数据，考虑相关因素，各工程项目关系协调，充分利用有限的通道资源，使线路走向和区域规划更加合理。通过高清影像资料，绘制出高精度的平面图或制作动态建设方案。

1.3在常规线路巡查上的应用

传统电力巡检依靠的是人工巡检，巡线工必须逐个基塔排查影响线路正常运行的隐患或故障，为电网供电安全提供保障。通常，每100公里的输电线路巡检需要160个工时，即要在一个工作日完成100公里的线路巡检，至少需要20位巡检人员。而我国地大物博，除了城市中的输电站，还有大部分的电线铺设在深山老林和崇山峻岭之间，人工巡检的难度显而易见。

巡线维护现代化的重要性越来越得到国内电力专家的重视。实际上，欧美各国在上世纪50年代开始研究并使用直升机完成巡线、带电作业和线路施工，最早利用无人直升机巡线的是英国威尔士大学和英国EA电力咨询公司。而我国从20世纪80年代开始研究利用直升机巡线的技术。

多旋翼无人机的广泛应用无疑给电力巡检带来了新的解决方案。越来越多供电部门采用，如大疆行业应用为云南电网提供了教练机、小、中、大型机，全系列定制化解决方案保障电力输电巡检更高效，超过人工登塔巡检10倍多。在这里为大家分享一个大疆行业应用部2016年11月4日在云南某地巡塔时的实际案例。

云南电网使用CS-SR1双通道巡检无人机。因无人机采用双通道巡检，红外可见光双通道同屏显示，续航时间30分钟，可见光相机遥控光学10倍变焦（镜头可更换），FLIR热成像技术，热成像相机通过感测细微的温差，呈现肉眼无法觉察的信息，即使在完全无光的黑夜，或者烟雾遮挡的区域，也能让目标清晰显现。

RTK（GPS+北斗）精准定位

对巡检线路进行巡检，通过温度异常变化对比值，发现隐蔽性较强故障点，结合传统可见光巡线，热成像巡线将提高故障点检测的准确性。热成像设备夜间巡检输电设备判断依据：导线（有无红色发热点）、线夹（有无接触点发热）、引流线（有无发热点）、绝缘子（有无击穿发热）、杆塔（有无击穿发热）、耐张管（有无发热）

双通道巡检无人机的抗电磁干扰能力，这在铁塔巡线的时候至关重要。无人机靠近铁塔的时候不可避免会受到铁塔周围的电磁干扰，如果不能有效消除，会影响飞行状态。没有精准的定位系统，飞手的飞行技能就会受到极大考验。以前采用人工攀登铁塔检查，每基铁塔需耗时40分钟，劳动强度大，作业安全风险系数大，还存在巡视死角。CS-SR1双通道巡检无人机，悬停非常稳定。在小风天气下，几乎静如松，不受地形限制。360度检查只需15分钟，无死角、无盲区，并可拍摄设备缺陷照片，准确检测线路运行状况，巡检效果佳。”

1.4线路架设

由于有些输电线路跨越河流、山谷、房屋、铁路与高速公路等，架线放导引绳非常复杂，有时候还要搭跨越架，办理高速公路或铁路封路，选用中大型无人机系统配有相应的引线装置，可以在高空执行架线的任务。在2011年三月，中国科学院沈阳研究所和辽宁公司一起研制出了无人机自动架线装置系统，从而很好的完成了相关初级导引绳的任务。这也是该系统第一次运用到实际的操作中，不仅克服了很多技术上的难题，而且还出色的完成了任务，提高了工作的效率。

1.5小型物料投送

由于现在无人机的荷载逐渐提高，可利用无人机递送图纸、小型物料，减少投送时间，提高效率。若发生人员在铁塔上或山谷中暑或意外时，可用无人机运输应急药品或水，及大型无人机甚至可以将人员快速转移出危险地带，及时挽救生命。

1.6拍摄电力企业宣传片、影像教材

由于现在的无人机采用4K超高清摄像机，可以从特殊角度、大画面拍摄电力行业素材供剪辑，通过电脑编辑制作，制作高质素的企业宣传片与影像教材，比租用直升机拍摄的费用便宜很多。

2、关于无人机电力建设应用解决方案的几点新设想

2.1多机编队线路巡检解决方案

因主干输电网都设立在野外，植物的快速生长，输电线路的导线与附件众多，因高压线路的铁塔一般是同塔双回路或同塔四回路，作业面广阔，线路有高度差，无人机逐相巡查，效率不高。无人机在线路穿行亦会影响线路安全

本文提出三机编队甚至六机编队线路巡查飞行模式设想。设定三机高度差，多点轨迹航线，快速悬停与拍摄，通过分屏技术可大大提高巡线效率。请见下图。

2.2跨越调整公路无人机线路架设解决方案

因线路在跨越运行中的高速公路时，需要找到高速公路公司、交警办理封路，搭建大型跨越架，大部分时间在深夜进行，川流不息的车流严重威胁作业人员的人身安全，成本亦居高不下，租用直升机或热气球费用高，稳定性差。本文提出一个高空作业（车）平台加无人机在跨越高速公路线路架设的解决方案，需要2台高空作业车（或平台），2套小导引绳牵引架，2套大导引绳牵引架，多旋翼无人机一台，制作2套地锚。在用无人机放初级导引绳，然后再用粗绳换细绳，达到不封闭高速公路架设导线的目标。请见以下简图

2.3快速抢修监控指挥平台解决方案

输电线路或设备损坏时，可能由于可能因天气恶劣，地形环境所限，专业人员和领导到现场时间较长，信息无法及时反馈至地面指挥车与远方的电网指挥中心，大大影响抢修时间与进度，若通过无人机系统，无人机监控指挥车（平台）可迅速到达现场，通过移动通讯信号或卫星信号进行信号中继，通过空中中继模式将画面传输到地面指挥车，指挥车再通过地面中继实时将现场画面与语音信号传输回指挥中心，指挥中心实时下达指令，及时纠偏，抢修人员根据指令及时抢修，大大提高抢修效率。

3、无人机的发展方向

今后民用无人机系统发展方向应该为：1）测量相机专业化，即使用内方位元素稳定，镜头畸变小的专业测绘相机，镜头采用4K高清摄像甚至8K高清摄像；2）相机配备大面阵CCD，使得无人机的工作效能得到提高；3）无人机任务载荷多样化，可以同时装备可见光和红外相机，或者其它如激光测距等新型测量装备，以适应不同的测绘要求；4）相机可同时进行可见光和红外等不同波长的摄影测量功能，以提高无人机系统的工作效能；5）相机应具备变焦功能，当发现可疑目标时，可对其进行凝视观察，可以提高巡线时对故障目标的识别能力。6）可快速更换的大容量电池，随着石墨烯电池技术的发展，电池容量越来越大，充电时间大大缩短，使无人机增加滞空时间，提高工作效率。7）傻瓜化飞行行业，无人机可自动设定多点飞行路线，自动悬停，智能锁定目标与自动拍摄记录，智能返航，大大降低无人机操控人员的劳动强度，减少因人为失误而发生意外的可能性。8）无人机专业平台的细化，可以做到三机、六机编队同时作业，利用先进计算机技术、无线网络传输技术与无人机算法等提高工作效率，节省成本。

4、结束语

随着无人机及航空测量技术的不断进步，以及我国电力事业的迅猛发展，无人机测量系统必将发挥出更大作用。

参考文献：

[1]郑小兵，郑彦春.无人机摄影测量技术用于电力勘测工程的探索和设想[J].电力勘测设计，2009，12（06）：22-24.

[2]张福民，曲兴华，叶声华.大尺寸测量中多传感器的融合[J].光学精密工程，2008，16（07）：1236-1240.

[3]作者不详.大疆行业应用带你走进无人机电力行业应用.北京智影会，2017-01-07