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電力巡查

2017-12-29

對輸電線路進行定期巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的運行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護區(qū)的變化情況，是供電企業(yè)一項繁重的日常工作。人工巡檢是一種傳統(tǒng)的巡檢方式，也是目前輸電線路巡檢的主要方式。由于輸電線路走廊地形環(huán)境復(fù)雜，在一些條件惡劣如跨江跨河或高山峻嶺地區(qū)，沿線部分區(qū)段幾乎沒有巡視道路，這種巡檢方式勞動強度大、工作條件艱苦，輸電線路的運行情況得不到及時反饋。

截至2017年年底，國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)各單位共配有各類型無人機1800余架,2017年度無人機累計巡檢桿塔超過21萬基，累計發(fā)現(xiàn)缺陷超過5萬余處;按照缺陷位置劃分，以桿塔瓶口及以上位置線路設(shè)備及附屬設(shè)施缺陷為主，占75.8%;按照缺陷等級劃分，以一般缺陷為主，占87.2%;按照缺陷類型劃分，以金具類缺陷為主，占42.7%。

2013年，《國家電網(wǎng)公司輸電線路直升機、無人機和人工協(xié)同巡檢模式試點工作方案》發(fā)布；

2015年，中國電科院起草《架空輸電線路無人機巡檢作業(yè)技術(shù)導則》，并編制無人機巡檢系統(tǒng)性能檢測方案。

▍現(xiàn)狀：電力巡檢主要包括：人工巡檢、有人直升機巡檢、無人機巡檢三大體系。主要存在地形復(fù)雜、環(huán)境復(fù)雜、氣候復(fù)雜、工作量龐大、新增項目多、高空作業(yè)危險性大、人工識別錯誤率較高、突發(fā)事件響應(yīng)不及時的特點。

▍無人機巡檢內(nèi)容有：

  范圍巡檢：違章樹木、違章建筑、新架線路、新加建筑物、施工、大型設(shè)備移動巡檢；

  定點巡檢：混凝土桿、鐵塔、基座、斜拉線、變電設(shè)備；

  精細巡檢：防震錘、拉線、線夾、連接器、瓷瓶、彈簧銷等巡檢內(nèi)容；

  其他：防雷、接地、驚鳥器、警告牌。

▍圍繞電力巡檢無人機的3個關(guān)鍵技術(shù)：

無人機飛行平臺本身性能：主要集中在的可靠性，包括特定前文所提到的高海拔，低溫特殊天氣下的安全工作能力，以及在特高壓輸電線路特殊電磁環(huán)境下，正常運作能力。實用性則是無人機使用與現(xiàn)有運輸設(shè)備，維護設(shè)備相適應(yīng)無需搭建額外的場地；

任務(wù)載荷采集數(shù)據(jù)有效性：在移動飛行平臺下，能有效識別關(guān)鍵目標，如銷釘，線纜，螺母，絕緣子并在無人機有限飛行時間內(nèi)盡可能多的采集有效可識別的信息，并滿足后期數(shù)據(jù)處理的的基本性能；

數(shù)據(jù)處理能力及對無人機采集的數(shù)據(jù)能夠有效：高效的判讀，識別故障點，判斷故障類型，形成有效報告，對歷史信息有一定的處理能力。

▍機型種類：

固定翼無人機電力巡檢典型作業(yè)任務(wù)規(guī)劃。以線路通道巡檢為主，解決如周邊物體對線路的威脅評估，地質(zhì)環(huán)境變化，植物生長，線路上大尺度物體檢查如風箏、鳥巢等；

小型中型旋翼機主要任務(wù)是塔體的精細巡檢，其中小型多旋翼主要用于運輸車輛3km以內(nèi)的單塔和多塔巡檢，一般一次巡檢1-2塔；

  中型直升機用于運輸車輛10km以內(nèi)的多塔巡檢，基本處于盲飛階段。

▍數(shù)據(jù)采集：

※ 電力巡檢對數(shù)據(jù)要求：一致性、有效性、無偏行。

有效性：采集單一數(shù)據(jù)本身有效可用，需要剔除天氣，對焦，重復(fù)拍照等原因引起的無效數(shù)據(jù)。

一致性：超大批量大批量數(shù)據(jù)采集時，數(shù)據(jù)本身的具備收斂特性，不隨數(shù)據(jù)量的增長和時間增長發(fā)生改變。

無偏性：采集數(shù)據(jù)不會受采集時光照，角度，采集設(shè)備參數(shù)設(shè)置，飛行平臺等因素改變而發(fā)生偏移，具備光學矯正，幾何矯正，空間矯正的能力。

以上三個內(nèi)容是主要針對無人機任務(wù)載荷的要求，而任務(wù)載荷的性能決定了整個無人機巡檢系統(tǒng)采集結(jié)果的能力。

※ 在實際無人機電力巡檢過程中，主要有三大問題

1.單次采集數(shù)據(jù)量有限，采集有效性低，在巡檢過程中對巡檢目標需要多次拍攝才能彌補由于任務(wù)載荷對焦失敗，無法準確對準目標等問題，前端拍攝大量信息多為無效性信息。

2.大批量采集一致性差，不具備重復(fù)對比的能力，相同故障點數(shù)據(jù)每次采集信息都不具備歸一性，存在重復(fù)拍照或者漏拍問題，無法通過GIS信息進行統(tǒng)一處理。

3.數(shù)據(jù)采集受限制，而任務(wù)載荷數(shù)據(jù)采集效率低下反過來苛求無人機的續(xù)航時間無人機的飛行能力，這樣的思路是錯誤的，通過任務(wù)載荷做到高效有效的數(shù)據(jù)采集是整個數(shù)據(jù)采集流程的核心。

▍數(shù)據(jù)融合：

隨著光學設(shè)備，任務(wù)載荷，以及遙感手段的應(yīng)用，除了傳統(tǒng)的可見光數(shù)據(jù)，人工拍照，人工識別手段。紅外，紫外，激光雷達，合成孔徑雷達，多光譜高光譜等多種手段也慢慢應(yīng)用到特高壓輸電線路巡檢的過程中。

  圖為通過多數(shù)據(jù)融合，在光譜維度對數(shù)據(jù)進行有效分析，數(shù)據(jù)融合分析，提前發(fā)現(xiàn)隱藏故障：

  圖1為絕緣子破損，螺母缺失可見光視角下可以發(fā)現(xiàn)的故障；

  圖2為激光雷達，合成孔徑雷達對金屬材質(zhì)塔體 大范圍變形，異常位移，傾斜等故障的監(jiān)測；

  圖3為紅外和紫外數(shù)據(jù)對于短路點，異常放電等故障的識別；

  圖4為多光譜對于輸電線附近植被生長情況預(yù)測，以及銹蝕油漆剝落等潛在故障點識別