架空输电线路无人机巡检技术研究

    架空输电线路无人机巡检技术研究

    郑宏

    国网山西省电力公司阳泉供电公司，山西阳泉 045000

【摘要】经济、科技发展越来越快，电网的规模也在不断扩大，对电网生产的要求也越来越高，基于此，本文以输电线路无人机技术为研究内容，对相关领域进行了研究与分析。

关键词：输电线路；无人机；规模

Research on Unmanned Aerial Vehicle Inspection Technology

for Overhead Transmission Line

Zheng Hong

（State Grid Yangquan Power Supply Company）

【Abstract】With the rapid development of economy and technology, the scale of the power grid is constantly expanding, and the requirements for power grid production are also increasing. Based on this, this article focuses on the unmanned aerial vehicle technology of transmission lines and conducts research and analysis in related fields.

Key words:transmission line；drones；scale

路的巡检工作就无法进行[2]。应用多旋翼无人机巡检  不仅能快速发现输电线路缺陷和通道隐患，还能在各  种复杂地形、恶劣天气和灾害天气下，及时、准确、高  效地获取现场信息。此外，多旋翼无人机自动巡检提  高了电力维护检修的速度和效率，使很多操作在完全带电的情况下也能快速完成，效率比人工巡检高出数倍。多旋翼无人机的起飞或者降落不需要任何辅助  装置、专用机场和跑道，对工作环境要求极低，可以在  野外任何地方进行起降飞行工作。同时，多旋翼无人  机具备飞行精度高，可以长时间悬停、前飞、后飞、侧  飞等特点。此外，多旋翼无人机可以绕着平原、湖泊、 山地等不同地形飞行，利用高空优势全方位、高精度地  巡检输电线路运行情况，可以弥补人工巡检的不足[3]。

4无人机电力巡检技术的特点和应用范围

现代电网作业利用无人机巡检的优势如表 1所示。

表 1无人机巡检的优势

综上所述，利用无人机进行相关工作，不仅节省 了人力、物力，还能保证工作人员的生命安全，提高工作效率。不仅如此，其应用范围还较为宽泛，随着技 术的进步，将会应用到更多专业和领域。

5架空输电线路无人机运维巡检技术 5.1数据采集

通过无人机进行输电线路巡检时，采集的输电线路运行状态数据，需要符合如下要求：有效性、一致 性、无偏性[4]。这就要求无人机采集数据过程中，能够 消除环境、对焦和多次摄像等因素的影响。同时，随 着无人机采集数据的增加与时间的推移，这些数据需保持稳定[5]。而且随着光照、拍摄角度、飞行平台等因 素的变化，数据质量稳定，能够实现光学矫正、几何矫正、空间矫正等功能。无人机只有满足这些要求，才 适合进行无人机巡检作业，采集高质量的数据信息。

5.2图像处理技术

上述系统采用的图像处理技术为全景-生成技 术，其技术原理就是：将无人机在工作过程中通过摄像头拍摄到的线路图片进行相关处理，得到整个塔身

附近的全景的图像。第一，将飞行器收集到的图片进 行整合，多视角对拍摄的线路进行分析，然后做出判 断；第二，利用该项技术，对图片进行处理，全景图的生成，要经历折叠转换、图片整合、处理等过程。

5.3  无人机巡检数据的分析和整理

运用该项技术，能够扩大监控面积，使巡查效率提  高，也能够快速找出故障点，精准定位，节约巡检时间。已巡检的视频也可以自动保存，方便工作人员后期的记  录，后期可以对比相关信息，找出相关规律、进行分析。使用过程中，还可以根据飞行状况实时进行调节，确保  其满足工作需要，大大提升了工作效率，降低安全风险。5.4自主运维

通过构建数字孪生管控平台，实现了对设备的全景监测、状态评价等功能，能够准确掌握各设备的运行状态，从而实现虚拟巡视功能，在提升运维效率的同时降低人力成本投入，并依托激光点云三维模型进 行，还能够自动生成抢修工单，将故障影响范围、维修 建议等信息推送给工作人员[6]。

5.5巡检模式的优化

自动巡检设计时应注意做好运动规划，明确线路  参数、障碍物情况、运动状态等。如线路参数设置时  须明确起始杆塔、终止杆塔和返回杆塔，形成完整的

自主巡检线路图，使全自动巡检机器人能够按照既定路线作业；障碍物情况分析时须参照地理位置空间对应的障碍物数据库信息，确定障碍物类型、配置等特征，生成障碍物列表和越障计划，包括行动方向、行走距离、越障步骤等，从而保证全自动巡检机器人能够自主过障；运动状态评估时可将现行状态数据和历史状态数据对比，确定是否存在异常情况、违规问题等，并进行相应参数调整，生成巡检日志。

5.6  面向对象的控制系统设计

所有设计环节中，对控制系统的设计最为关键，它决定着整个体系的方向和功能，要给系统设置一套系统能够识别的简单的程序，才能方便系统有相应的功能。如果让系统自主识别很复杂，那么系统会出现  很难识别的情况，就很难达到预期的效果。在面向对  象的设计方式下，设计流程更为简单，且后续的维修和操作都相对便捷，设计人员将机器人作为整体要  素，在该对象内配备有机构、云台摄像机、电机、传感器、通信部分，这些构成部分又由具有共同属性的部件抽象为同一类对象。机器人的运动过程中，各个机  构对象之间的运动、消息之间存在着交互关系，有关

人员在编程时，不需考虑底层的逻辑关系。在越障过  程中，机构对象会依次根据自身的运动状态和结果， 通知其他对象是否需要活动、什么时间活动[7]。

5.7细部构件精准识别

在输电线路中，细部构件的数量非常多，对输电线路细部构件的缺陷进行精准识别的重要性不言而 喻。研究过程中对百余层神经网络算法以及特征金 字塔模型加以运用，在充分考虑输电线路零部件所具有的特征的基础之上，在尽可能短的时间内完成对部件的锁定任务。以此为基础，对神经网络传统的前向 传播方式进行升级，用反向传播对其加以替代，基于对网络输出和原始值之间误差的调整，执行对权值的训练任务，以期达到提高识别准确性的目的。大量现 场实测结果显示，当前可通过对输电线路中相同部件来自于不同角度的7张图片加以利用达到对构件的精 准识别目的，准确率不低于90%。

5.8巡线机器人本体的设计与实现

巡线机器人在不停电环境下操作使用，通过自夹 紧行走机构在各种规格的钢绞线、铝绞线、铝包钢绞线、OPGW光缆等导、地线搭载双刀头切割机构，在电 缆上自由行走，爬坡越障，遇到异物后，机械手定位装置夹紧异物，双刀头旋转并来回移动达到切割清除异物的目的，作业全程全部无线电子遥控和视频监控，无需人工出线即可自动清除高压输电线路上各种形式的异物，在清除的过程中不损伤导、地线本身。通过无人 机将机器人送到高压线路上后便开始自动工作。在定 位系统的作用下，机器人采用滑轮的方式运行，遇到线路上的障碍物时，通过搭载无人机的方式跨越，巡线机器人上安装了监控装置，采集输电线路状态，并采用无线发送方式把采集的信息发送给地面基站。运维 人员通过这些数据，获得架空输电线路的运行状态。

6经济效益

常规的巡检需要投入较多的人力，而且还需要投

入较多的物力，现在安全生产的压力越来越大，要求越来越高，紧靠常规巡检已经不能满足生产需要。而  且长期从事巡检，工作人员的身体、心理都会受到影响，这些都是安全因素，需要管理者深入考虑。无人  机的运用，就能很好解决上述问题，不仅能够节省人力、物力，还能够有效降低安全风险，保证安全生产，大大提高了巡检效率，未企业节省成本。

综上所述，本研究在应用工业无线网技术的基础  上，提出了一种无人机自动巡检系统，用于实现对输  电线路的巡回检查。在该巡检系统利用工业无线网  构建远程监控平台实时查看与分析无人机作业情况， 可有效降低人工巡检成本。实际应用此巡检系统时， 可根据电力企业的实际情况适当调整系统参数，确保  系统巡检能够满足电力企业要求，为输电线路的安全  运行提供保障。

参考文献

[1]    张凯林 .浅析高压输电线路的无人机电力巡检技术[J]. 电 力设备管理,2021(08):69~70.

[2]    周帅.无人机在输电线路巡检中的应用[J]. 电子技术,2021, 50(08):276~277.

[3]    卢银均,陈克勇,姜金节,等 .输电线路无人机智能精益化巡

检技术应用[J].黑龙江电力,2021,43(04):320~324,335.

[4]    郭圣.基于遗传算法的输电线路无人机巡检线路规划方法[J]. 信息与电脑(理论版),2021,33(15):63~65.

[5]    徐瑞.输电线路直升机/无人机机载摄像机巡检视频电子稳 像方法研究[J]. 电气时代,2021(08):32~34.

[6]    石书山 .无人机在输电线路巡检中的应用和发展[J].光源 与照明,2021(07):134~135.

[7]    何卓阳,马斯维,靳函通.无人机倾斜摄影测220kV输电线 路树障的研究[J]. 电工技术,2021(14):87~88.

作者简介：郑宏，女，1994 年 12月生，汉族， 山西洪洞人，硕士研究生

，助理工程师，研究方向：输电线路运维和检修。

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