复杂场景下输电线路无人机巡检方法.docx

          复杂场景下输电线路无人机巡检方法                    摘要：随着架空输电线路的增多，架空输电线路的运行维护环境变得更加复杂，对架空输电线路运行维修的要求也在不断提升从电力企业日常运行维护管理发展情况来看，传统人工巡检方式会遭受比较多的限制，加上无人机输电线路巡检效率低下，在日常巡检的时候无法保障电网的安全运行针对在复杂场景下人工定期电力线巡检作业方式费时费力的情况，本文使用DY-115无人机和VSurs-Q多平台移动测量系统，采用基站后处理定位方式，对部分输电线路进行巡检，成功获取了高精度的三维点云数据，并以此进行定位精度检查、正射影像制作、危险点和交叉跨越点检测以及输电线路提取，该方法可为电网自动化巡检提供依据关键词：复杂场景；输电线路；无人机巡检引言随着无人机技术的发展，以及激光雷达性能的不断提高和其体积的不断缩小，同时定位技术与通信技术的不断成熟，为无人机搭载激光雷达进行输电线路巡检提供了基础，极大提升了输电线路巡检的效率和准确性，使电力行业进一步得到发展本文利用无人机搭载轻小型激光雷达对输电线路进行巡检，该方法相对于人工作业方式提高了工作人员的效率与安全系数，并且采用基站后处理的定位方式，避免了移动站与参考站之间数据通信受阻的问题，更适用于多山多树林的复杂地理环境，三维点云数据精度得到有效提高。

1当前输电线路巡视现状1.1巡视环境复杂多变最近几年我国的电力行业发展势头强劲，大部分地区都已经实现了通电，但是很多输电线路都位于人烟稀少的地区，地理环境比较繁复，气候条件也不太好，例如位于西北地区的输电线路一般都建设在山地顶部，杆塔也设置在人烟稀少的地区，从而给巡视人员带来了查找难度，而且顶部气候太过多变，对于巡视工作也是一大阻碍，为此电力企业只能投入更多的人力、物力和财力，然而巡视工作还存在一定的危险性，所以巡视效率和效果都不太好1.2巡线内容不断增加输电线路巡检包括很多环节，涉及的内容也比较多，例如输电线路是否可以正常运行、是否受到环境的侵蚀、回填土下沉是否超出标准、杆塔基础状况是否良好、保护装置是否可以正常运行等与此同时，还要负责巡视附属设备，例如保护装置是否可以顺畅运行、紧固件是否完好、警示标志是否存在、监测设备是否可以正常运行等，所以巡检人员需要肩负很大的工作负担，而且该项工作对于巡检人员的综合能力有着很高的要求另外，巡检人员还要对线路环境进行检查，主要内容有检测地表活动、线路是否和周围事物保持一定的距离、线路四周是否出现了沉降现象等，而且随着输电线路的发展，巡检人员的工作内容还在不断增加。

1.3人工巡检存在困难现在很多电力企业都是采用人工巡检和无人机巡检相结合的方式，但是人工巡检的耗费比较大，而且存在一定的危险性巡检人员需要带上专业设备到设置输电线路的位置进行巡视检查，无论是高山峡谷还是无人区都要亲自到场，还要爬上杆塔，即使遇到恶劣的天气也要坚持，如果在进行巡检时发生安全事故就会造成人员伤亡无人机巡检虽然减轻了工作危险性，而且节省了人力，但需要花费很长时间才能培养出一个合格的无人机操作员，再加上操作员的技术水平参差不齐，所以很容易出现“炸机”另外，由于无人机巡视内容的增加，操作员进行操作时经常发生事故由两个技术水平不同的操作员对同一条线路进行巡视也可能得出不同的结果输电线路巡视工作需要研究更先进、安全和可靠的技术和方式，以此来降低无人机巡视成本，提高无人机巡视准确率和工作效率，这是电力企业接下来需要重点关注的问题2复杂场景下输电线路无人机巡检方法2.1巡检系统的构成2.1.1空中测量平台无人机平台是空中测量的主体平台，主要具有搭载巡检设备和飞行的功能电力线巡检对飞行平台的稳定性和机动性具有很高的要求，本文采用DY-115无人直升机，其最大负载为115kg，最大航程为240km，满足电力线巡检作业的需要。

2.1.2激光雷达系统激光雷达系统包括三维激光扫描仪、CCD相机、惯性测量单元(IMU)和GPS接收机等设备，通过远程通信技术获得高质量的POS数据和点云数据将激光雷达系统中的各个设备固定在无人直升机上，通过测量确定各个设备之间的相对位置，在飞行作业中保证设备之间时间同步在无人直升机作业过程中，IMU能够获取并存储飞机的实时姿态数据;GPS接收机能够获取并存储飞机的实时位置数据;激光扫描仪和CCD相机以预定的参数对测区的地物进行数据采集结合系统本身参数，通过解算姿态数据和位置数据，得到输电设施的三维信息2.2数据获取与处理2.2.1数据获取为了保证激光点云数据的点密度和完整性以及电力线路的安全要求，无人直升机在作业时需避免在电力线路设施的正上方飞行，在垂直和水平方向均要偏离输电线路设施一定的安全距离同时，为了数据的质量以及获取输电线路两侧的区域信息，此次作业采用双侧巡检的方法，此次巡检扫描输电线路宽为180m，旁向重叠为100m，重叠度约为56%;此方法不仅能保证采集到高质量的数据，也使飞行作业安全得到了一定的保障通过巡检对测区内的输电线路以及塔杆进行无人机影像检查，通过无人机影像可以清晰地看出，影像中的塔杆完好，绝缘子未破损，金属器件未发现异常，周围植被不影响输电线路的工作。

2.2.2数据处理无人直升机搭载轻小型激光雷达在对输电线路巡检排查中，将架设在地面控制点的基站获得地面静态观测数据和固定在无人机上的移动站数据进行差分处理，得到的结果使用卡尔曼滤波方法和机载IMU数据联合解算，其中各个子系统获取的数据时间与坐标均是统一的在数据处理过程中，需要对扫描仪采集的LiDAＲ数据确定姿态和位置，并进行校正和坐标转换首先，对设备的安装误差进行改正，将GNSS原始数据和地面静态数据进行差分处理，处理结果联合IMU数据解算出航迹数据，以此得到点云的三维真实坐标数据2.3无人机操作注意事项应用无人机设备开展架空输电线路巡查时，由于无人机在飞行时会受到建筑物、杆塔和树木等的影响因此必须对无人机的飞行状况做出严格要求，以其中的起飞高度为例，需要在无人机起飞以开展工作之前对巡检区域较高障碍物的高度进行调查无人机设备的飞行高度必须严格控制在高于障碍物2.5-5m处为保证无人机设备操作的合理性，提高设备的运行效率，巡检操作人员需提高对无人机与相关设备的使用熟练程度与操作的准确度熟读设备操作手册，牢记相关参数，掌握操作技巧此外，在无人机正式巡检前，还有一项重要的准备工作，即对设备进行校准，对其中如飞行高度、返航点和电量警报等重要的参数项需要实时监测和有效控制。

结束语本文综合无人直升机搭载轻小型激光雷达技术，结合导航定位、通信控制等技术，组成电力线巡检系统，对输电线路巡检工作方法进行研究探索，提出了一种在复杂环境下低成本、超低空、安全高效的输电线路巡检方法，优化了输电线路巡检方案，为电网巡检工作提供了一种参考参考文献[1]王焕，陈杰.无人机巡检技术在架空输电线路巡检中的实践应用[J].科技风，2020（35）：1-2.[2]周晨飞，文显运.架空输电线路无人机巡检技术分析[J].电子元器件与信息技术，2020，4（10）：59-61.[3]幸运星.无人机技术在输电线路巡检工作中的应用及展望分析[J].无线互联科技，2020，17（19）：19-20.  -全文完-。