(国网浙江省电力有限公司文成县供电公司 325300)
摘要：随着社会经济的快速发展，配电线路和输电线路的覆盖范围越来越广。为了确保电力的可靠运输，电力线路通常架设在人烟稀少的野外且往往存在大距离跨越的情况。而且在一些植被茂密的地区，植被随着时间的增长而不断生长，导致植被与输电线路之间的距离小于安全距离甚至接触到导线，从而容易导致线路跳闸等电力事故。以现今成熟的无人机技术，无人机巡线已可应用于实际巡线中，给线路巡线带来了极大的便利和改进。因此，本文重点研究了基于三维大数据的架空输电线路无人机高精度巡线关键技术，可供参考！
关键词： 无人机；大数据；三维实景；输电线路
自然环境的变化、地表的变化、树木的生长、违章施工，都可能发生影响电力设施的安全稳定运行的事件。如何及时、有效地发现此类安全隐患，已成为巡线工作中亟待解决的问题。同时，输电线路与障碍物之间的距离难以准确评价。因此，如何有效地判断物体是否对输电线路的安全运行构成威胁是当务之急。
1传统人工巡检的分析
传统的人工巡线方法是巡线人员到达杆塔或线路下方，用肉眼对线路进行直观检查。在山区遇到陡峭的道路、茂密的植被、河流等情况时，巡线人员只能绕行或用望远镜远距离观察，并根据经验判断线路与周围环境障碍物之间的距离是否小于安全距离。而且，在整个人工检查过程中，很难准确地评估线路与障碍物之间的距离。
传统人工巡线面临主要的问题：
第一，山区道路陡峭，植被茂密，还时常有河流出现，使得巡线人员难以到达线路下部。
第二，远距离观测需要有经验的巡线人员进行判断。
第三，导线与障碍物的距离难以准确估算。
2 无人机 + 三维实景分析
2.1 外业作业设备
因为山区环境复杂，有时会有突如其来的强风，所以本项目利用六旋翼无人机（如图1所示），与四旋翼无人机相比，六旋翼无人机更可靠、更稳定，且与八旋翼无人机相比，六旋翼无人机更轻便，更适合山地环境。此外，伸缩式脚手架的设计使无人机和安装在实际操作中更加灵活。为了保证山区飞行的安全，无人机设置了自我保护功能，具有控制链路中断保护功能（当遥控器与无人机之间的上行通信中断，无人机接收不到遥控器给出的任何信息时，无人机在空中保持悬停状态，在预设时间内未收到任何信息，无人机通过预先设置参数自动返回起飞点）和低压保护功能（无人机自动电池监测功能，当电池电压达到设定值时，无人机发出警告后自动进入返回状态）。
图1六旋翼无人机
2.2 无人机云台挂载
三维实景分析要求所采集的数据要有一定的清晰度与重叠度，且考虑实际作业中的便捷性，在选用挂载设备时，对挂载设备也有一定要求。
（1）易于拆卸和组装：为了方便设备的运输、维护和现场操作效率，安装设备的要求和无人机的连接便于拆卸和组装；
（2）高清像素：为了软件分析的顺利进行，安装在平台上设备的像素必须大于2000万像素；
（3）可变镜头：在山区工作时，我们经常会在近距离内遇到高于作业目标的山体。可变镜头可以使飞机不需要太靠近目标和山体，以保证无人机的安全。
（4）快速拍摄：为了保证数据的重叠和操作效率，需要安装设备进行快速拍摄。本工程所用设备如图2所示。
图2高清设备
2.3无人机的数据采集
在大数据背景下，通过无人机搭载的数据采集设备，由操作人员操作无人机飞至线路上方，通过360°的拍摄，采集杆塔及线路的信息，并判断线路两边山体至飞行器的距离。
2.4 数据分析及建模
对采集到的信息进行选择和分类，然后通过软件进行数据分析和初步建模，形成线路杆塔模型。结合收集到的信息，采用软件对模型进行了优化，模型如图3所示。
图 3线路杆塔模型
采用无人机+三维场景分析方法对输电线路进行巡线，可有效降低巡线人员的野外作业强度，大大提高巡线效率。同时，为巡线人员提供了直观的360度数据模型，易于发现输电线路的安全隐患。
3基于大数据背景的无人机高精度廊道巡线技术的关键技术
3.1 无人机飞行状态的控制
无人机在输电线路上进行高精度廊道巡线时，为了保证采集到的图像足够清晰，需要近距离拍摄，增加了巡线操作人员操作无人机的难度。因此，为了在这方面取得突破，研究人员必须在保证无人机巡线安全的基础上，确定无人机有一定的巡线稳定度，使其不受风向和空气的影响。应从技术上精确地控制无人机的飞行姿态和状态以消除气流对无人机控制的影响。
3.2无线通讯技术和抗干扰性
由于输电线路大多建在野外，无人机容易受自然环境和地形因素的影响，且输电线路本身存在一定电磁场，从而易干扰无人机信号的传输和图像的采集；因此，如何改善磁场影响引起的数据干扰，这也是我们研究的一个重要课题。无人机（UAV）以相对复杂的方式进行数据和图像传输，增加了巡线操作人员对无人机控制的难度。如何准确地发送信号指令，如何通过反馈信息确定无人机的位置，如何提高无人机的抗干扰能力，这些都是有待加强研究的方向。
（1）线路故障检测技术
由人工远程操作的无人机在输电线路上进行高精度廊道巡线时，通过安装在无人机机身上的摄像机对巡线对象拍摄巡线照片和巡线视频。通过无人机收集到的信息，技术人员可以判断线路是否存在安全风险以及是否存在故障。如果存在安全风险或故障，输电运检人员将在第一时间对缺陷设备进行检修，以确保输电线路正常稳定运行。
（2）图像的数据处理和优化
无人机采集回来的高质量的影像信息是需要进行优化和处理的，因为输电线路的高精度廊道巡线会因为无人机自身的晃动而造成的图像模糊，模糊的图像不便于研究人员对于线路故障的分析，图像的优化和处理在后期判断的时候就起到了一定的作用。因此，在输电线路自身状态不变的情况下，环境的复杂性对图像识别有很大影响，同样也增加了图像识别的难度。在排除故障的过程中，虽可以通过肉眼观察可能会遗漏排除故障，但这样不仅降低了工作效率，而且不能完全消除安全隐患。因此，图像后处理和优化是非常重要的，也是技术人员的一项关键技术。
3 总结
本文研究基于三维实景大数据的架空输电线路无人机高精度廊道巡线关键技术，采集架空输电线路的三维实景大数据并建立数据模型，能够有效检测输电线路与周边障碍物之间的距离，及时发现安全隐患和故障，避免电力事故的发生，一定程度上提高了输电线路巡线的安全性和可靠性，促进了电力行业的可持续发展。
参考文献:
[1]孙依新.架空输电线路无人机人工联合巡检模式初探[J].科技资讯.2018(31)
[2]刘伟东,李源源,杨鹤猛,武艺,杨丰恺,孔令宇,陈利明.架空输电线路中无人机平台的差异化分析[J].科技创业月刊.2017(02)
[3]郭冰.架空输电线路无人机人工联合巡检模式探讨[J].数字通信世界.2017(10)
论文作者:赵向东,叶明康,叶明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：无人机论文; 线路论文; 廊道论文; 数据论文; 输电线论文; 图像论文; 距离论文; 《电力设备》2019年第1期论文;