巡线无人机的好处应用m

巡线无人机的好处应用m（共2篇）

巡线无人机的好处应用m 篇1

在以前科技还不发达得时候，有些人的工作是很危险的，像负责高压输电线路的巡查工作等都属于危险的工作，主要是逐级筛查高压线路路径的基本情况，穿河攀塔检查是常态，想想在当时科技才开始起步时，那简直是一份用生命来工作。

现如今科技的发达，国家的强盛，研发出了很多科技产品，为我们的生活提供了方便，像卡特智能机器人厂家研发出了一款“巡线无人机”，是负责高压输电线路的巡查工作，接替了巡检工人的一部分工作，动动手指就能巡查线路，不仅工作效率高，还降低了人身风险。科技让他们的工作变得“高大上”了。Kt02 在以前每名巡线工负责一条线路，以前交通不便，巡线途中晚上只能留宿在村民家，有时在外面待过一周。除了日常巡查外，一旦发生线路故障，巡线工人还得确认故障点，经常要一根根电线杆、一段段线路排查，工作量极大。

为了更好地维护线路安全，确保居民正常用电，有些地方开始尝试使用巡线无人机，“快、准、稳”是巡线无人机的大优点。像一些危险的地方，比如高压输电铁塔设在河流中间，巡线工作难度极大。以前的巡检工为了检查都是划船进去，然后攀爬近百米高的铁塔，冬天只能在冰面上作业，非常危险。只需站在高压输电铁塔两公里范围内，操作巡线无人机，通过空中多方位拍摄，在地面上就能看清绝缘子、腕臂开关等设备的状况。通过无人机拍摄的照片发现问题，比如铁塔架空地线连接的挂点处螺丝松动，消真缺失，可以将情况立即报告给分析人员，当天下午就消除了隐患，按照以前的工作方法，一天能检查出故障点就不错了

巡线无人机普遍应用于地域复杂线路和跨越公路、铁路、隧道口的重要线路，大大提高了巡查效率，规避了人工巡线存在的一系列盲区，保障了工人的生命安全，我相信在未来巡线无人机的发展会更加先进，会普遍使用。

巡线无人机的好处应用m 篇2

在国网公司的“十二五”生产规划中也明确提出“到2015年, 在特高压线路、跨区长距离输电线路、主干线路以及人工巡检无法到达地区推广应用直升机、无人机、机器人巡线等智能巡检, 显著提高输电线路安全运行可控、能控、在控水平。”

1无人飞机输电线路巡线的优势

现代无人飞机是一个复杂的集航空、电子、电力、侦察、地理信息、图像识别等一体化系统, 涉及航空、飞行自动控制、通信、红外成像、地理信息、卫星导航等多个高尖技术领域。现代无人机由于具备高空、远距离、快速作业的能力, 在测绘、航拍、军事、抗灾等方面得到应用。由于无人机飞行控制技术的发展, 可进行遥测数据链控制、地理匹配控制、GPS卫星定位控制, 控制操作过程简单可靠、运行稳定, 经济性能高[3], 不受气候的影响, 续航能力长、速度快, 现在已经出现现代无人飞机代替有人飞机进行各种工作的情况。利用无人机巡线, 无人机作为先进的生产工具和作业手段, 与传统巡线方式相比较具有多方面优势:

1.1与常规人工巡线相比, 不受地形限制、巡线效率大大提高, 可将拍摄的数据带回分析, 使得巡视不留死角, 降低人工劳动强度、减少作业风险。

1.2与有人直升机相比, 巡线费用, 在调机、停机方面不发生费用和花费时间, 不存在对飞行员培训、飞行申请等实际问题, 不受时间、地点限制, 可快速组织开展输电线路巡线。

1.3不受气侯条件的影响。利用无人机进行输电线路巡线, 由于无人驾驶, 可以在恶劣的气候条件下, 如雨、雪、雾等恶劣气象条件下进行日常巡线和故障巡线, 安全性能高、机动性能好以及快捷、方便、高效。

1.4不受地理环境的影响。高压输电线往往穿越高山峻岭、江河峡谷、无人区、原始深林区等特殊的地理环境, 部分时段区段由于受灾害影响发生地震、泥石流、大洪水等, 常规巡线手段无法实现输电线路巡线。而采用无人机可以在上述环境下开展线路巡线工作。

1.5可实现快速巡线, 迅速通过巡检仪器对线路杆塔、导地线、金具等元器件存在的缺陷进行监测、摄像、拍照, 实时回传, 实时决策, 效率是传统人工巡视的数十倍。

1.6携带、运输方便、灵活。多旋翼小型机可以随巡线人员随身携带;大型无人机可以装载在巡线车上, 随巡线人员一起到达巡线现场, 并且起飞场地不受限制。

1.7能够查找出架空输电线路重要部件、重要位置的绝大部分缺陷。能够查找架空输电线路的基础、塔身、横担、导地线、绝缘子、金具等存在的缺陷, 也能够检测线路走廊超高树木、超高违章构筑物等危及线路安全运行的问题。

2无人机巡线在国外的发展现状

无人机巡线技术的研究主要集中在发达国家。这些国家依托自身先进的无人机技术, 在无人机巡线领域处于领先地位。相比于国内主要处于硬件的开发层面, 发达国家已经关注于后续的图像、数据处理方面的研究, 甚至技术更高的激光雷达巡线技术也已经应用于无人机上。最早利用无人机直升机巡线的是英国的威尔士大学和EA电力咨询公司[4]。

日本关西电力公司与千叶大学联合研制了一套架空输电线路无人直升机巡线系统, 该系统包括故障自动检测技术和三维图像监测技术, 能够自动查巡雷击闪络点、杆塔倾斜、铁塔塔材锈蚀、水泥杆杆身裂纹、导地线断股等主要缺陷。课题组成员还通过构建线路走廊三维图像来识别导线下方树木和构筑物。把三维图像和线下物体GPS坐标储存在系统中, 以检测导线下方树木、构筑物距导线的距离。据统计:在巡线费用方面, 无人直升机比起载人飞机节约近50%[4]。

西班牙马德里理工大学开展基于计算机视觉技术的无人机导航系统的研究并已开发完成。该系统借助GPS并利用图像数据处理算法和跟踪技术, 实现架空输电线路无人机巡线导航, 可以自动检测无人机相对于参照物的地理坐标和速度。在对架空输电线路巡检试验中, 应用计算机视觉技术, 导航系统可以准确对架空输电线路进行巡检。在此导航系统的基础上, 还研发了无人机安全可靠着陆的数学物理模型。当燃料消耗完或与地面失去控制联系时, 无人机可以自动检测与架空输电线路或其他障碍物的相对位置, 从而绕开障碍物实现安全降落。该数学物理模型的有效性在模拟试验中得到了验证[4]。

澳大利亚GSIRO (联邦科学与工业研究组织) 通信技术中心的研究人员致力于小型的T21型巡线无人直升机的研发。其最大特点是由微型燃气轮机提供动力。比燃油机、电动机最大的优势是机体振动大幅度降低, 把振动对巡线的影响降至最低。在无人直升机上安装激光测距仪, 可以准确测量导线下方构筑物、树木等与导线之间的距离。新型T21无人直升机机身体积虽然较小, 但巡检功能齐全、性能先进, 是今后架空输电线路巡线无人直升机的发展方向[4]。

英国Bangor大学的Jones, Golightly等学者研发了一款新型的架空输电线路巡检垂直起降无人机。其外形结构采用管道风扇形, 提升了无人机抗气流干扰的能力, 降低了飞行过程中的发动机噪音。该机安装能源提取装置, 可以从导线上获取电力能源, 供巡线时直升机所消耗的能源。该款机型在开展巡线方面主要具有两大优点:一是可以自动从运行的线路上提取电力能源;二是与巡检线路距离非常接近, 不占用专用航道, 不需要进行航空申请。虽然该款机型的研发还存在许多不足, 但是依据在AVS (一种专门用于无人机模拟训练的装置) 上进行的模拟试验, 验证了该设计方案具有可行性[4]。

3无人机巡线在国内发展现状

国家电网公司电力机器人实验室进行过无人直升机的巡线研究, 取得阶段性的成果, 研究人员利用无人直升机搭载高清相机和红外热成像仪对线路进行了巡线实验。在巡线拍摄的可见光图像上, 杆塔和导线上的物理缺陷都能被鉴别出来[20]。

2011年, 七一七所一型光电吊舱搭载直升无人机, 首次成功用于黄河凌情监测, 圆满完成信息收集工作, 为黄河防凌指挥调度提供信息支持。黄河水利委员会信息中心首次使用直升无人机搭载七一七所研制的光电吊舱, 在内蒙古三湖河口至昭君坟河段进行凌情应急遥感监测。在关键河段进行无人机悬停, 光电吊舱将凌情视频影像实时监测, 把凌情视频实时在线传送至黄河防总, 为防凌工作的指挥调度提供信息支持。此次用于黄河防凌的光电吊舱带有可见光与红外双传感器, 适用于多种飞机平台, 同时也可用于空中侦察、森林防火、搜索救援、交通巡视、应急减灾、环境监测等领域。

2012年11月, 在青海省可可西里海拔4767米的雪山下, 零下15℃的寒风中, 三架不同类型的无人机进行了电力巡线测试。据山东电力集团公司介绍, 这次输电线路巡检用无人机全国最高海拔的飞行测试, 开创了全国此项研究的先河。这次在海拔2800米-4767米所进行“高海拔地区无人机巡检适用性研究”飞行测试, 历时一个月全部完成。此后, 科研人员将对获得的测试数据进行整理分析, 形成研究报告, 为今后在高海拔地区实施无人机常规巡线奠定基础[10]。

武汉无人机制造商研制了智能鸟SY2000伞翼机, 该机起降安全, 上升和下降率比较大, 非常适合在起伏比较大的地形飞行, 并且姿态稳定, 易于操控, 可搭载8公斤左右的载荷, 起飞重量20公斤, 还可搭载光电球低速巡航, 出现危险也不会进入螺旋, 滑翔性能好, 速度低而达到同样载荷的其他无人机速度需达到110公里才可以, 而SY2000伞翼机可以在40~80公里的时速下巡航, 定点盘旋时成像质量高[11]。

该机可同时搭载航测相机和高清摄像设备, 对电力塔线的拍照和摄像可一次完成, 非常适合电力巡线任务。无人机地面控制站, 可按既定设计线路沿线路高低起伏飞行, 实现全自动、手动飞行模式, 长距数字图像传输电台实时传送巡线中的视频录像;地面检查人员根据实时视频判断线路情况, 并根据GPS定位判断位置并记录, 完成一次飞行后, 飞机自主回航回收。该制造商还开发了易于操纵的四旋翼无人机, 可以替代现有的直升机进行巡线任务, 可垂直起降, 定点悬停进行电力塔线的拍摄任务[4]。

4无人机巡线发展亟需解决的问题和突破的关键技术

4.1建立无人机巡线障碍规避系统

安全问题是无人机巡线所面临的最大挑战。采用无人机空中进行电力巡线, 能够克服利用有人驾驶的直升机进行巡线的维护费用昂贵、受气候条件限制等弊端, 但无人机巡线过程中, 难免会遇到交跨线路、树木、建筑物等障碍物, 无人机巡线系统虽然具有3D程控飞行技术, 但是仍然欠缺应对预期外障碍物的紧急避让机制;无人机是通过GPS方式进行导航的, 由于GPS存在误差, 所以无人机在执行任务的过程中可能会出现偏离预定航向的情况, 造成无人机与输电线路或其他障碍物发生碰撞;在经过交跨线时, 如果无人机飞行高度不够, 同样存在与线路发生碰撞的危险[5]。因此, 提升巡线作业的可靠性, 有必要开发一套无人机避障系统, 实现无人机巡线系统的自主避障功能。

避障系统作为无人机巡检系统的重要保障机制, 必须经过科学、全面且长期的测试工作, 要通过抗振测试、静态模拟测试、动态模拟测试以及长时间联调测试, 以检验其性能和可靠性[12]。

4.2研究和提高远距离无人机的通信水平

无人直升机巡检架空输电线路是一种新的线路巡检方式, 在无人直升机上安装稳定的摄像、照相、可见光检测仪、红外成像仪等仪器装备, 对线路进行巡视、检测并获取影像资料, 具有高科技、高效率、不受地域影响等优点[6]。但是由于通信技术的限制, 现阶段无人直升机巡线技术具有如下缺点:由于飞机通信距离短, 需要人员现场控制, 不能及时把无人机获取的线路及线路走廊等现场图像传回集控指挥中心, 无法实现集控操控。虽然应用GPS自动巡航技术远距离航巡, 但受通信技术的制约, 无法实现对无人机的实时操控, 只能对预先确定的电力路线开展巡检[8]。所以, 研究远距离无人直升机的通信技术显得十分重要和必要。

常见的远距离无人直升机通信方案包括卫星通信 (北斗系统) 、3G移动通信和无人机中继方案[13]。前端无人机进行图像采集, 将图像通过车载卫星转发系统进行图像中转, 发回指挥中心, 可以对输电线路进行现场监控, 从而实现超远距离无线图像传输[14]。但是卫星通信有资源上的困境, 就是通信链路非常有限, 价格昂贵, 误码较高, 延时较大, 中断频繁, 对于设备的图像连续实时传输能力要求高[15]。采用3G移动通信技术方案是将无人机上的编码压缩处理后的监控信息通过3G接入模块和无线网络汇集到集控指挥中心, 操控工程师通过局域网或互联网远程实时监视视频图像、操控无人机[7]。但部分线路或区段穿越的区域信号没有覆盖, 该技术方案的应用受到了一定的限制。无人机中继方案是指当无人机飞行距离超出地面站最大监控范围时, 使用另一架无人机通过空中数据中继方式, 以可靠地完成信号数据传输。但是成本较高, 航线申请较繁琐, 应用受到一定的限制。

采用变电所或杆塔中继的远距离无人机通信技术方案, 把杆塔或变电所作为数据中继传输方式, 通过安装的中继接收装置把无人机获取的图像传输至地面指挥中心。因为信号通过电力专用网络, 时延短, 能够实时监控无人机飞行姿态与方向, 投入较少, 图像清晰, 操控性能好[17]。设备也可以用来监控线路运行情况, 方便通过数字图像处理技术来及时发现线路隐患。

4.3研究和提高飞行控制技术

由于超高压架空输电线路输送距离远, 线路较长, 部分线路或区段穿越原始森林或无人区, 远离公路达10~45km范围, 要求无人机监控范围能够覆盖45km区域, 由控制指挥中心系统通过数据链进行监控, 实现图片或视频的实时传输, 供巡检人员使用;并应具有GPS线路导航自动控制、地理匹配自动控制、线路杆塔自动跟踪等飞控功能, 使无人机巡线向全自动化飞行控制方向发展, 以大大提高线路的巡线效率[18]。同时, 研究和提高无人机飞行控制技术, 实现无人机自动飞行控制, 拓展无人机巡线范围, 确保无人机飞行平稳, 不发生振动和抖动, 并具备携带性能稳定的、防抖动的的云台, 能够装备可见的、红外热像的摄像设备, 具备摄像设备自动控制摄像功能, 便于进行拍摄地面线路杆塔高分辨率航空影像[19]。

4.4研究无人机巡线坠毁防引发山火技术

无人机飞行的安全问题尤为突出, 在研究建立无人机巡线障碍规避系统之外, 还应从根本上降低无人机巡线发生坠毁后引发山火的几率。这就要求研究人员从无人机自身来讲, 应加强对机身的可燃性的控制, 防止坠毁引发的山火灾害[16]。包括无人机整体材质的选择, 燃料的选择, 以及自身的保护装置等。从燃料上出发, 应选择不易燃烧, 燃点高的航空煤油或柴油。在无人机的油箱设计上, 应注重燃油的不易洒落, 遇到碰撞或坠毁后能够保证燃油的不易燃烧, 确保无人机即使发生坠毁也不会造成更大的危害[9]。

4.5研究提高北斗导航系统 (BDS) 在无人机巡线的应用技术水平

北斗卫星导航系统是中国自主研制的全球卫星定位与通信系统 (BDS) , 是继美国全球定位系统 (GPS) 和俄罗斯GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成, 可全天候、全天时地为全球范围内的各类客服提供精度高、可靠性高的定位、导航、授时服务, 还具有短报文通信的能力, 已经初步具备区域导航、定位和授时能力。2012年12月27日, 北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布, 北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。

北斗系统应用于无人机巡线后, 对无人机定位精度、机动性能、可靠性以及与控制中心相互联系的能力都会有很大提高。首先为无人机系统快速提供准确的位置信息和进行实时导航;增强无人机处理突发事件能力和生存能力;增强地面人员设备与无人机系统的信息交流并提高对无人机的测控能力。将北斗系统应用于无人机后能大大提高无人机巡线的导航精度, 研究北斗系统在无人机巡线上的应用, 将会为无人机巡线带来更多优势, 从而推动无人机巡线的发展。

5结论

常规的输电线路人工巡线方式工作量大、工作强度高、部分区段巡线环境恶劣、巡线条件艰苦, 尤其是对大山、原始森林、沼泽地、无人区等特殊区域的架空输电线路巡线具有很多困难, 大雪封山时有些区域依靠常规的巡线方式根本无法完成。采用无人机巡线, 不但能降低巡线人员的工作劳动强度, 还能节省架空输电线路的巡检费用。与载人直升机相比, 不受雨、雾、雪等恶劣气象的影响。通过建立无人机巡线障碍规避系统, 解决远距离通信技术难题, 实施飞行自动控制, 采用坠机防山火技术, 应用北斗导航系统, 提高无人机巡线的各项性能, 无人机将成为供电企业巡线不可缺少的手段和工具。