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无人机电力线路安全巡检系统及关键技术

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vguangxian 发表于 2024-4-21 15:52:26 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
  最近几年,我国输电线路架设规模越来越大,而输电线路覆盖的区域往往自然环境十分恶劣,且地形复杂,单纯依靠人工定期巡检难以保障当代电力系统安全稳定运行。无人机技术的出现,为架空输电线路巡检工作提供了重要的技术支持,工作人员利用无人机,通过遥感技术远程操控,不仅可以实现全自动化巡检,而且还大大提升了工作效率。本文首先详细介绍了无人机电力线路安全巡检的重要组成部分,之后重点分析了无人机电力线路安全巡检系统的关键技术,旨在推动电力事业的安全稳定发展。

标签:无人机;电力线路;安全巡检系统

前言:在电网系统中,架空电力线路是其中不可或缺的重要组成部分,其作用非常巨大。架空电力线路铺设范围非常广,且覆盖区域自然环境十分复杂。在架空电力线路和自然环境影响下,经常发生绝缘子损坏、导地线腐蚀、断开等一系列问题,进而诱发非常严重的电力事故。为了切实保障电网系统的安全,电力部门为了顺利开展巡线工作,往往会损耗大量的人力、物力。而传统的人工巡线工作量很大,而且效率相对较低。在电力线路巡检工作中,引入无人机技术之后,使得电力线路安全巡检冲出了工作环境的束缚,在不断提高巡检效率的基础上,确保线路巡检工作的长期稳定运行。

1.对无人机电力线路主要部件进行安全检查

1.1多传感器数据采集系统和无人机平台

在无人机收集和获取信息过程中,多传感器数据采集系统是其中不可或缺的重要平台,其系统包含了很多种设备,其中包括稳定平台、避障系统等,有利地保证了无人机在飞行期间能够准确取得有价值的数据信息。

1.2地面测控站

其中实时数据分析系统、多传感器以及无人机平台地面控制系统等共同组成地面测控站。可以实时有效监控无人机飞行状态,并且,合理把控飞行过程中传感器数据信息获取方式,此外,还应系统剖析所获得的数据信息。

1.3数据通信链路系统

此子系统主要担负着接收和发射地面测控站传递的信号,进而建立数据交互,确保无人机飞行平台同地面测控站的数据通信畅通。当传输速度接近4-8Mbps时,可以与地面监视和控制人员进行实时数据传输。

1.4地面数据处理系统

地面数据处理系统不仅包括红外线、紫外线、激光,而且还包括走廊三维可视化系统,此系统主要是处理、应用和存储后期所收集的数据信息,同时,通过多种可视化技术来进一步推断输电线路的各种隐患和缺陷,进而及时排查和诊断各线路的安全状况。

2. 关键技术

2.1地面数据处理技术

此项技术主要通过巡检设备中的红外像仪、POS系统等众多传感器数据来有效融合信息,进而取得可靠性高、精度达的数据结果。

2.2正射影像采集技术

结合电力线路巡检工作的具体情况,正射影像采集技术主要在GPU模型基础上完成相应任务。合理应用正射影像采集技术,可以大大提升正射影像采集工作效率,同時为航测影像工作提出有利的技术支持。

2.3飞行姿态控制技术

无人机飞行姿态控制技术主要受降雨、强风等恶劣气候因素影响。在无人机电力线路安全巡检系统中,合理应用飞行姿态控制技术,可以有效保障无人机和线路的安全。通过查询相关文献和研究人员的成果,我们发现LQC控制器可以很好地把控飞机俯仰翻转姿态,此外,无人机的偏航也可由PID控制器进行操作。在无人机电力线路安全巡检系统中,无人机飞行姿态控制技术拥有很强的鲁棒性特优势。

2.4线路隐患、缺陷的探测技术

2.4.1视觉探测技术

视觉探测技术也被称为可见光探测技术,常常被用于探测线路各种缺陷和安全隐患,技术人员充分利用无人机搭载高清相机与高清摄像机工作模式,来拍摄巡线图片和巡线视频,同时将有效信息传递到地面基站,之后,由专家系统完成实际线路的分析工作。视觉探测技术在有效识别电力线路现行故障中,作用巨大。而图像识别的准确度和进度主要受图像质量影响很大。

2.4.2红外线、紫外线探测技术

相关工作人员可以利用红外线成像仪准确提取表面温度超出周围环境温度的异常温升点。此仪器通过红外线光谱图像,有效确认线路线夹、接头等处是否存在发热点。此外,工作人员常常利用紫外线成像仪来接收线路设备放电中释放紫外光讯号。巡检期间,工作人员只需要通过图像就可以准确探测导线外伤程度、污染等现象。自从引入紫外线探测技术之后,巡检人员必须要重视太阳光和人造光源对此产生的影响和干扰。

2.4.3激光雷达探测技术

众所周知,激光具有良好的相关性和单色性优势。具体应用过程中,也体现了很强的方向性。通过分析激光测距技术的发展情况,在此期间,工作人员经常使用脉冲式测距技术和连续波相位式测距技术。从而有效整合无人机电力线路巡检技术和激光雷达技术,并在巡检人员扫描线路走廊的基础上,从而取得可靠、准确的激光点云数据信息,最后利用高分辨率航空数码影像来建造高精度三维模型。在电力线路巡检期间,合理应用激光雷达技术,它还使检查员能够根据输电线路与树木和建筑物之间的距离计算,准确定位故障缺陷。在无人机电力线路巡检系统运行中,GPS技术为其提供重要的技术支持,对实际工作开展作用巨大。针对激光雷达技术应用情况来说,工作人员需要从GPS数据的准确性和无人机平台的任务载荷来开展电力线路巡检工作。

2.5无线通讯技术

无线通讯技术同无人机的信息传递功能、遥控测量功能及跟踪定位服务功能存在必然联系。无人机的遥控测量工作主要与以下因素关系密切:一是,监测无人机飞行状况;二是,准确测量无人机设备参数。无线通信技术有利于巡检人员实时关注和检查巡检人员的设备和飞行状况。信息传递具体指有效传递无人机任务载荷传感器信息。在开发无人机跟踪定位功能时,建议巡检人员合理把控无人机的位置,切实保障无人机工作平稳。

2.6精准定位

精准定位技术可以实现无人机自主巡检,目前,主要有两种技术,一种是基于RTK实时高精度定位技术的无人机自主巡检技术,另一种是基于输电走廊三维全景图的无人机自动巡检技术;具备GPS自主线路导航控制、地理匹配自动控制、线路杆塔自动跟踪等飞行控制功能,使无人机巡线进入全自动化飞行方向发展,使一条输电线路巡线全部工作小于半天时间。

2.7缺陷识别

智能识别技术,输电线路设备缺陷智能识别算法、线路杆塔自动跟踪识别技术、摄像快速对焦成像技术:一系列先进测绘控制技术摄像快速曝光,生成高清晰的地面杆塔、线路、树林、绝缘子、金具等可见、红外影像,最好具备自动输电网故障识别摄像功能。

结束语:

综上所述,目前相关专家仍需要持续不断地完善和发展无人机航测技术,且涉及的技术领域较多,比如电子通信、图像识别等,同时拥有相对完善的无人机巡检系统。此项技术的引进,不仅大大提升了单利线路安全巡检的工作效率,缩短工作时间,而且还节约了大量的人力、物力,大大减少了电力运行成本,同时推动了我国航测技术的进一步发展。

参考文献:

[1]麦晓明,刘正军,彭向阳,等.无人机电力线路安全巡检航线及任务规划软件系统设计[J].广东电力,20132612):81-85.

[2]张泽浩.基于动态贝叶斯网络的无人机巡检输电线路故障诊断研究[D].2016.

[3]颜敏.基于无人机的输电线路故障检测系统的设计与实现[D].2016.

[4]宁柏锋.无人机电力线路安全巡检的关键技术分析[J].计算机产品与流通,201804):161.






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