无人机输电线路巡检关键技术分析

发表时间:2020/9/1   来源:《工程管理前沿》2020年5月第13期   作者:刘欢
[导读] 希望通过文章的探讨内容为相关从业人员提供有效参考。
        摘要:文章针对无人机在输电线路巡检中的意义进行了简单的介绍,对无人机输电线路巡检中的内容开展了分析,根据无人机的特性为出发点,将其在输电线路巡检过程中的关键技术进行了详细的阐述,以此来说明无人机输电线路巡检工作对于我国的航测技术的发展具有较高的存在价值,对我国的现代化技术发展起到了推动作用。希望通过文章的探讨内容为相关从业人员提供有效参考。
        关键词:无人机;输电线路;巡检;关键技术
        前言
        随着我国现代化科技水平发展进入到新时代,人们生活中对于电力系统的要求逐渐提升,让架空输电线路项目的规模也变的越来越大。但是,在架空输电线路施工的过程中,其穿过的地形大多数较为复杂而且伴有恶劣的自然生态环境,只有借用无人机技术才能够实现对输电线路的巡检工作,通过这样的手段来维护加工输电线路项目的工程质量的安全性和自动化的开展。文章以无人机技术的特性为切入点,针对于无人机在执行输电线路安全巡检任务时所涉及到关键性技术开展了较为详细的分析。
        一、无人机输电线路巡检的意义
        作为最新的自动化航测设备,无人机具有非常灵敏的遥感技术,使用无人机来搭载巡检设备对输电线路进行周期性的巡检不仅可以控制巡检过程中的成本还能降低巡检的危险性,并且可以很大程度上帮助输电线路进行日常安全的维护与管理。利用无人机机型输电线路巡检的主要作用在于采集研发复杂地形条件,采用分批多次的方式让无人机平台对输电线路进行巡检来确定线路系统运行的良好状态、利用无人机收集的影像和遥感数据建立良好的信息处理平台等。
        二、无人机输电线路巡检的组成部分
        (一)无人机平台及多传感器数据获取系统
        这个系统是无人机采集平台和获取数据信息的主要来源,其中包含了无人机飞行平台、稳定平台、自主预警与避障系统以及多传感器数据获取系统等诸多子系统设备,可以对无人机在飞行过程中采集获取的成像质量精准、有价值的数据信息提供有利保障。
        (二)数据通信链路系统
        这项系统的任务主要是接受和发生地面测控站传递的信号,让数据进行交互,让地面测控站与无人机飞机平台的数据通信保持顺畅。如果传输速率在4-8Mbps,就可以跟地面的测控人员进行数据信息的实时传递。
        (三)地面测控站
        此系统由无人机平台地面控制系统、数据编解码系统、实时数据分析系统、多传感器地面控制系统等设备共同组成。其作用在于监控无人机飞行的状态,并控制无人机飞行过程中传感器获取数据信息的方式,同时还能够以最基本的方式对获取的数据信息进行分析。
        (四)地面数据处理系统
        线路走廊三维可视化系统、基于激光、红外线、紫外线等多种传感器的输电线巡检智能系统以及多传感器数据预处理几何系统组成了地面数据处理系统,不仅可以对获取的数据信息进行有效的后期处理、应用和储存,还能够利用多种可视化技术对输电线路存在的缺陷和安全隐患问题进行预估,实现各线路安全状况的监控,让诊断和排查更加及时。
        三、无人机输电线路巡检的关键技术
        (一)线路隐患探测技术
        对于无人机输电线路巡查来说,其最主要的任务就是探测与排查线路的隐患问题,将电力线路存在的缺陷问题及时准确的找到,起到预防的作用。其中无人机探测技术所要承担的工作就是视觉探测、激光雷达探测以及红外线紫外线技术探测这三种。

探测的手段主要是将高清摄像机、激光雷达探测器、红外线紫外线成像仪等设备装载在无人机上对输电线路进行探测与追踪等巡检工作,同时将收集到的相关信息和数据及时传到地面的数据处理收发平台,地面的工作人员再根据获取的影像以及数据信息对巡检的输电线路进行判断,对其中存在安全隐患问题和明显的故障问题进行预先排查。
        (二)飞行姿势控制技术
        由于无人机进行巡检期间常常会遇到恶劣的天气环境,这对无人机巡检工作造成一定的影响,使得无人机的飞行角度出现偏移的情况,为了能够让无人机和输电线路的安全性得到保障,就必须对无人机的飞行姿势进行有效控制,这对无人机巡检来说尤为重要。飞行姿势控制技术的原理是通过LQG控制器来控制无人机实现俯仰、翻转等飞行姿势,如果无人机想要进行空中悬停,就必须利用绳索借助外界施力的方式,来让无人机持续维持稳定的运行。
        (三)无线通讯技术
        无线通讯技术的另一个称呼叫无人机的测控技术,主要作用是对无人机实施遥控测量、信息传递和跟踪定位服务。无人机的遥控测量主要是让无人机在飞行的过程中对自身飞行的状况和设备的参数开展测量,一方面使其设备得到有效控制,另一方面让无人机可以持续保持飞行状态。而信息传递主要是利用无人机搭载的传感器对信息进行有效传输。跟踪地位服务则是在无人机位置实时监控的基础上保证无人机的工作状态持续稳定。
        (四)地面数据处理技术
        地面数据处理技术其旨利用地面数据处理中心将自主研发的机关、红外线紫外线成像仪以及POS系统等多种传感设备以高精准去的几何处理方式来处理获取的数据信息,让输电线路安全隐患得到有效识别,及时判断异常线路,对输电线路中存在的相关问题进行明确进而对故障进行有效排查。值得注意的是,通常使用多传感器数据信息几何处理技术来处理或者读取的相关数据信息其规模较为庞大,必须要配合遥感数据处理计算法和现代化的技术流程才能够让数量众多的数据得到高精度的几何处理。
        (五)正射影像采集技术
        就现阶段的市场来看,我国对于航测影像进行正射纠正的方法还是以CPU串行的方式为主,以此来变换和修改收集到的影像资料。在传感技术高速发展的今天,很多影响数据都必须经过这样的处理,而传统的CPU串行显然已经无法满足现在对于正射影像的采集所提出的要求。在现阶段的输电线路巡检的过程中,无人机已经可以通过自身搭载的遥感器以GPGPU为模型基础,利用一部分的技术处理来获取到大量的正射影像,同时可以将其映射于GPU支持下的图形绘制流水线,让航测影像的修改速度得到大幅度的提升,进而加快正射影像的采集速度。   
        结语
        综上说述,相较于传统的飞机,无人机的机身更加轻巧,逼近可以搭载大量现代化先进的科学技术和航测系统,同时还打破了恶劣天气对航测巡检工作的限制,可以对输电线路中存在的问题进行精准的诊断,及时排除安全隐患,同时还能够完成高质量的影响信息的采集任务,保障巡检作业质量的基础上让巡检的科技水平得到大幅度的提升。基于无人机输电巡检工作的这些优势使其逐渐成为了航测工具的主流。
        结合应用的实际情况来说,我国的无人机航测技术还处于发展阶段,还有很多地方亟待解决,其中包含了图像识别、电子通信、影像采集等诸多技术领域。尽管现在已经具备了较为完整的无人机巡检系统,但仍需相关工作者积极努力将其完善。但是,现阶段的无人机巡检系统还是极大的节约了传统电力线路安全巡检工作所投入的人力与物力,让巡检的成本得到了控制,巡检时间的缩短让巡检效率不断提升。无人机让多角度、全方位的高空信息采集变成了可能,有效降低了架空输电线路巡检工作的强度,极大了遏制了安全隐患的发生,让巡检的效率与质量都得到了促进与提升,同时推动了我国的航测技术和现代化新兴技术的发展,并提供了良好的经验。
        参考文献
        [1]李凯,徐梅根,汤国锋,袁炜.架空输电线路无人机远程自主巡检关键技术研究和应用[J].江西电力,2020,44(04):37-40.
        [2]胡南,杨劭炜. 多旋翼无人机输电线路巡检中的关键技术研究[C]. .浙江省电力学会2019年度优秀论文集.:浙江省电力学会,2020:287-291.
        [3]艾红卫,张忠宜.输电线路巡检无人机飞控系统抗干扰关键技术[J].黑龙江电力,2019,41(06):471-474.
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