I電力專用無人機的巡檢技術應用分析目錄TOC\o"1-3"\h\u10178第一章緒論 126436第二章無人機巡檢技術的概述 2300012.1無人機巡檢技術的概念及內涵 2291862.2無人機巡檢體系的構成分析 292032.3無人機巡檢功能 2101第三章電力專用無人機巡檢技術應用方案分析 445953.1電力專用無人機巡檢技術應用現狀 4121683.2無人機巡檢技術的工作流程 5192543.3無人機巡檢在不同巡檢類型工作中的應用 56487結語 731242參考文獻 9第一章緒論近些年來,隨著中國社會經濟的持續(xù)發(fā)展,中國社會在諸多領域和產業(yè)的發(fā)展速度和經濟發(fā)展水平也在持續(xù)提升中。在電網建設與石化產業(yè)發(fā)展過程中,為了可以對電網架空線路的穩(wěn)定性和安全做出良好的維護和保證,加強對電網架空線路的巡查力量是十分緊迫的任務。在國家電網工程建設技術水平日益提升的大背景下,許多高海拔、遠距離、大跨度的輸電線路,為人們的日常提供了更多的方便條件,也大大提高了民眾生命質量水平。但與此同時,很多運維及日常巡查人員的工作難度也在大幅上升。所以,為了可以更好地克服甚至緩解這一困難,使電力與架空線路巡檢人員的工作壓力能夠更好地減輕甚至減少,無人機就起到了不可估量的社會意義與價值,從而釋放了部分勞動者,也減輕了架空電線線路巡檢人員的工作壓力。第二章無人機巡檢技術的概述2.1無人機巡檢技術的概念及內涵所謂的無人機巡查技術,主要指的是巡檢技術人員利用遠程作業(yè)無人機,并使用無人機的傳感器裝置來優(yōu)質、快捷地進行對架空輸電線路的巡查工作。無人機巡查技術與傳統的巡查方法相比,其工作效率更高,成本也更低廉,效率更佳,靈活性也更強,且使用簡便、安全快捷,有著更良好的國際視野。而當前,在中國的架空輸電線路巡查工作中,無人機巡查技術和人工巡查的比例各占約一零點五,而隨著計算機技術的高速發(fā)展,無人機巡查技術的使用水平也在不斷進行著優(yōu)化和革新,其實際使用的重要程度和占比也將會愈來愈高,并逐漸會成為中國各類線路巡查工作中的重點技術和方法。2.2無人機巡檢體系的構成分析無人機的日常巡檢系統,主要由無人機平臺、數據收集系統、地面測控站、數據通信鏈條和數據處理系統等組成。其中無人機平臺主要指的是無人機載體,也就是無人機裝置,而無人機則與直升機的基本構造比較類似,只是主要區(qū)別在于工作人員能夠遠程控制無人機。在現實的使用中,無人機飛行控制系統又可以分為多旋翼無人機飛行控制系統和固定翼無人機,多旋翼無人機飛行控制系統在精密巡視架空線路的作業(yè)中較為普遍,而固定式翼的無人機飛行控制系統則在高航線、大覆蓋范圍的架空傳輸線路的巡視作業(yè)中使用得更為普遍。而數據獲取系統則主要是利用所搭載感應器,例如光學照相、激光掃描、紅外線成像以及之外成像技術等,來收集巡檢工程作業(yè)的實際數據和資訊。2.3無人機巡檢功能無人機巡檢管理系統主要包含由無人機、信息收集裝置、通訊設施、地面工作站等四大部分所構成,這四個部分具有各自的功能。無人機可以利用人工遙控裝置來對空中線路、?？康牡攸c實施管制,之后通過自身信息采集設備來將收集到的信息進行整合,而后借助通信設備來將信息傳遞給工作站。無人機會在人員的操縱下進行各種信號的收集整理,然后根據各個指示要求進行工作。無人駕駛航空器也可以對輸電線路中的復合懸式絕緣子、引流線、導線、桿塔等加以檢測,并采用發(fā)熱擊穿法和接觸點加熱的方法,來對輸電線路中有無懸吊異物、有無出現斷股甚至掉落的狀況加以檢測。

第三章電力專用無人機巡檢技術應用分析3.1電力專用無人機巡檢技術應用現狀國家電網于2018年分別進行了多旋翼無人機和直升機電力巡檢航拍圖像人工智能處理技術驗證工作,兩次技術驗證均采用基于深度學習的目標檢測算法,檢測目標為8~9類常見且典型的架空線路缺陷,使用的數據集僅包含正樣本(即含有缺陷的圖像),算法檢測的最好成績?yōu)?0％~89％,不同類型缺陷的檢測成績有較大差異:針對絕緣子、金具等幾何特征相對顯著的缺陷,檢測效果較好;而通道環(huán)境、接地裝置和異物類缺陷由于樣本數較少,且缺陷表現特征多樣化,檢測效果不佳.2019年舉行了一次航拍圖像現場驗證工作,首次將未經遴選的實際巡檢圖像作為測試數據,由于實際巡檢工作中存在大量的負樣本,導致誤檢、錯檢率上升,同時,由于前兩次技術驗證均是挑選視覺特征相對顯著的缺陷作為檢測目標,而本次現場驗證將大部分缺陷都納入考量,增加了大量具備語義關聯信息(如桿塔塔材缺失)或外觀表現不明顯的缺陷,大大增加了算法檢測難度,檢測準確率僅為10％~30％。從目前研究來看,深度學習技術在檢測準確率及算法泛用性上都優(yōu)于人工設計特征的機器學習方法,但距離實際應用還有相當長的一段路要走.制約深度學習技術在該領域發(fā)展的最主要因素是數據集問題.深度學習技術需要大量數據的支撐,據筆者所知,目前全球范圍內尚未有公開的電力巡檢數據集,所有已發(fā)表的研究均是基于各研究團隊自建的小型數據集.其次,電力線路缺陷存在的嚴重的類不平衡現象,即高發(fā)缺陷與罕見缺陷存在較大的數量差異,同種缺陷具有多種外觀表現,其分布也非完全均衡.另一方面,電力巡檢缺陷種類較多,一種算法僅能檢測少量缺陷因而缺乏工程意義,但要利用深度學習技術的算法泛用性,首先要解決的是缺陷的分類問題.目前的分類方法主要以生產管理為導向,并不完全契合人工智能技術的開發(fā)和應用需求.對電力缺陷進行統計分析,制定標準化的、兼顧日常生產與人工智能技術的電力缺陷描述及分類方法,有助于推動智能化技術發(fā)展及數據庫建設的規(guī)范化.在檢測算法方面,目前該領域大多數研究以算法的遷移應用為主,所用算法大多為FastRCNN、YOLO等成熟的模型框架,在算法創(chuàng)新上有所欠缺。3.2無人機巡檢技術的工作流程在使用無人機完成線路上的巡查任務時,重視對無人機巡查技術使用的整個過程進行了解和熟悉,是至關重要的環(huán)節(jié)。當前,在線路巡查工作中,無人機設備的作業(yè)過程越來越趨向標準化,其工作過程大致為首先完成空域申請,然后計劃編制并進行巡查準備工作,最后實施巡查工作并提交巡查報表。在空域申請時,技術人員要提早一個月進行了線路巡檢的準備工作,并對巡檢空間的使用范圍進行了提前申請,以及無人機航拍的空域和計劃等。申報的飛行空域,與其他空域間的水平間距要保持在二十km之內,而垂直間隔則要保持在二千m之內。在開展計劃編制工作時,技術人員要根據運營單位和國家安質監(jiān)管部門對電力架空輸電線路日常巡查管理的有關規(guī)定和建議,來設計巡檢定線、定時以及全線等的線路長度和具體內容。3.3無人機巡檢在不同巡檢類型工作中的應用無人機巡檢工作種類可包括常規(guī)巡檢、故障巡檢、鳥害巡查、外破巡查、災后巡查、樹竹巡查,或者紅外巡檢等。在截然不同的巡檢類別和模式中,無人機的巡檢功能也不盡相同。在常規(guī)巡檢工作中,主要是對電力架空輸電線路進行長周期控制的巡檢工作,包括進行可見光和紅外線圖像的巡檢項目和內容。故障巡查工作主要是當電力架空傳輸線路產生故障時,無人機裝置就能對故障范圍實施全面的巡查,也能夠及時把故障范圍和情況及時傳遞并反映給管理人員,工作人員可以適時采取故障排除對策,從而最大化減輕傳輸線路發(fā)生故障時所帶來的影響和損失。在鳥害日常巡查工作中,因為許多電力架空傳輸線路多被設定在山地和丘陵平原等特殊地形上,且多以高塔搭建的型式,這樣有利于小鳥筑巢,因此不少架空傳輸線路發(fā)生故障時都是受到了小鳥的影響。針對此,為了可以對鳥害問題做出更好、更合理地處理,施工人員還可以根據鳥兒遷徙的習慣和筑巢的要求,利用無人機裝置來實施驅趕,并對鳥兒筑巢的狀況實施巡查與監(jiān)測,及時掌握了電力架空輸電線路各個地區(qū)的鳥害情況,從而采取了更加有針對性的驅趕工作舉措,對各地區(qū)的架空輸電線路的運營安全做出了良好的保證。外破的日常巡查工作,由于許多輸電線路易被新開挖地方、修路、建設工程或者汽車的吊運等建筑施工現場作業(yè)所損壞,進而導致輸電線路不可以正常運營。因此施工人員就可以利用無人駕駛飛機裝置,來對電力架空輸電線路的沿線范圍開展定時外破巡查工作,對施工人員在現場作業(yè)流程中對輸電線路的損害狀況得到最好的了解。而一旦發(fā)覺有外破問題出現,施工人員就可以及時和公司開展全方位交流,以便解決,以便于最好地防范和處理外破隱患問題。此外山火巡查還是輸電線路常規(guī)巡查的工作內容和形式一種。由于許多輸電線路都架設于山地和密林之間,在消防方面也有著巨大的壓力。在干旱且酷熱的時節(jié),山林極易出現大火,使用無人機巡檢裝置來對林地、山地等范圍內的輸電線路實施全方位的巡查,可以減少山火對輸電線路的破壞。

結語綜上所述,現如今,電能早已成為了人類日常生活中所不可獲缺的主要內容和成分,因而它們工作的穩(wěn)定程度和安全,成為提升人類日常生活質量的一項關鍵方面。而由于許多輸電航線都架設于地址較高的偏遠地區(qū),所以一旦架空的輸電航線發(fā)生了故障,又無法實施正常巡檢,就很容易造成了不少困難與隱患。由于科技管理水平的日益上升,無人機巡檢技術也逐漸被廣泛地使用于電力輸送航線與油田產品集輸的巡查管理工作中,它使用的范圍也比較廣闊,檢查方法相對靈活多樣,檢查成本也相對比較便宜,使用的效益也比較顯著,在相當程度上極大地釋放了人員,大大提高航線巡查管理工作的便利和安全,對保障航線的安全和穩(wěn)定也起到了良好的效果和價值。參考文獻[1]邵瑰瑋，劉壯，付晶，等.架空輸電線路無人機巡檢技術研究進展[J].高電壓技術，2020，46(01)：14-22.[2]陳劍剛，姚璞，楊俊武，等.無人機在架空輸電線路巡檢中的應用研究[J].湖南電力，2019，39(05)：74-77.[3]吳立遠，畢建剛，常文治，等.配網架空輸電線路無人機綜合巡檢技術[J].中國電力，2018，51(01)：97-101，138.[4]吳立遠,畢建剛,常文治,楊圓,弓艷朋.配網架空輸電線路無人機綜合巡檢技術[J].中國電力,2018,51(0