Application solution
應用解決方案
對輸(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)進行定期巡(xun)(xun)視檢(jian)查(cha)，隨時掌(zhang)握和了解輸(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)的(de)運行情況(kuang)以及線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)周(zhou)圍環境(jing)和線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)保護區的(de)變化情況(kuang)，是供(gong)電(dian)企(qi)業(ye)一項繁重的(de)日常工(gong)作。人工(gong)巡(xun)(xun)檢(jian)是一種(zhong)傳統(tong)的(de)巡(xun)(xun)檢(jian)方式，也是目前輸(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)巡(xun)(xun)檢(jian)的(de)主要方式。由于(yu)輸(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)走廊地形環境(jing)復雜(za)，在(zai)一些(xie)條件(jian)(jian)惡劣(lie)如跨(kua)江跨(kua)河或高山峻嶺地區，沿(yan)線(xian)(xian)(xian)(xian)部分區段幾乎沒有巡(xun)(xun)視道路(lu)(lu)，這種(zhong)巡(xun)(xun)檢(jian)方式勞動強度(du)大、工(gong)作條件(jian)(jian)艱(jian)苦，輸(shu)電(dian)線(xian)(xian)(xian)(xian)路(lu)(lu)的(de)運行情況(kuang)得(de)不到(dao)及時反饋。
截至2017年年底，國家電(dian)網公司系統(tong)各(ge)單位共(gong)配有各(ge)類型(xing)無人(ren)機1800余(yu)架,2017年度(du)無人(ren)機累計(ji)巡(xun)檢桿塔超(chao)過21萬基，累計(ji)發(fa)現缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)超(chao)過5萬余(yu)處;按照(zhao)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)位置(zhi)劃分，以桿塔瓶(ping)口及(ji)以上位置(zhi)線路設備及(ji)附屬(shu)設施缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)為(wei)主(zhu)(zhu)，占(zhan)75.8%;按照(zhao)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)等(deng)級劃分，以一般缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)為(wei)主(zhu)(zhu)，占(zhan)87.2%;按照(zhao)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)類型(xing)劃分，以金具類缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)為(wei)主(zhu)(zhu)，占(zhan)42.7%。
2013年，《國家電(dian)網公司輸電(dian)線路直升(sheng)機、無人(ren)機和人(ren)工(gong)協同巡檢模式試點工(gong)作方案》發布；
2015年，中(zhong)國電(dian)科院起草《架(jia)空輸電(dian)線(xian)路(lu)無人(ren)機巡檢作業技術導則(ze)》，并(bing)編制無人(ren)機巡檢系統性能檢測方案。
▍現狀：電力巡檢(jian)主(zhu)要包括：人(ren)(ren)工(gong)(gong)巡檢(jian)、有人(ren)(ren)直升機(ji)巡檢(jian)、無人(ren)(ren)機(ji)巡檢(jian)三大體系。主(zhu)要存在(zai)地形(xing)復雜、環(huan)境復雜、氣候復雜、工(gong)(gong)作量龐大、新增項目多(duo)、高空作業危(wei)險性大、人(ren)(ren)工(gong)(gong)識(shi)別錯誤率較高、突(tu)發事件響應不及時的特(te)點。
▍無人機巡檢內容有：
范圍(wei)巡檢：違章樹木、違章建筑、新(xin)架線路、新(xin)加建筑物、施工、大型設備移動(dong)巡檢；
定點(dian)巡檢(jian)：混(hun)凝土桿、鐵塔、基座(zuo)、斜(xie)拉線(xian)、變電(dian)設備；
精細巡檢：防震錘、拉線、線夾、連接器、瓷(ci)瓶(ping)、彈簧銷等巡檢內容(rong)；
其(qi)他：防雷(lei)、接地(di)、驚(jing)鳥器、警(jing)告牌。
▍圍繞電力巡檢無人機的3個關鍵技術：
無人(ren)機飛行平臺本(ben)身性(xing)能：主要集中在的(de)可靠性(xing)，包括特定(ding)前文(wen)所提到的(de)高海拔，低(di)溫特殊(shu)天(tian)氣下的(de)安全工(gong)作能力，以及在特高壓輸(shu)電線路特殊(shu)電磁環(huan)境下，正常(chang)運(yun)作能力。實用性(xing)則是無人(ren)機使用與現有運(yun)輸(shu)設備，維護設備相適應無需搭建額外的(de)場(chang)地；
任務載荷采集數據(ju)有(you)(you)(you)效性(xing)：在移動飛行平臺下，能(neng)有(you)(you)(you)效識別關鍵目標，如銷釘，線纜，螺(luo)母，絕(jue)緣子并在無人機有(you)(you)(you)限飛行時間(jian)內盡可(ke)能(neng)多的(de)采集有(you)(you)(you)效可(ke)識別的(de)信息，并滿足后期數據(ju)處理的(de)的(de)基本性(xing)能(neng)；
數據(ju)處理能力(li)及對(dui)無人機(ji)采集(ji)的(de)數據(ju)能夠有效(xiao)(xiao)(xiao)：高效(xiao)(xiao)(xiao)的(de)判讀，識別故(gu)障點，判斷故(gu)障類型，形(xing)成有效(xiao)(xiao)(xiao)報告，對(dui)歷(li)史信息有一定(ding)的(de)處理能力(li)。
▍機型種類：
固定翼(yi)無人機(ji)電力巡檢(jian)典型作業任務規劃。以(yi)線(xian)路通道巡檢(jian)為主，解決如周邊物體對線(xian)路的威(wei)脅評估，地質環境變化，植物生(sheng)長(chang)，線(xian)路上大尺度物體檢(jian)查如風箏、鳥巢等；
小(xiao)型(xing)中型(xing)旋(xuan)翼(yi)(yi)機主要任務是塔體的精細(xi)巡檢(jian)，其中小(xiao)型(xing)多旋(xuan)翼(yi)(yi)主要用(yong)于運輸車輛3km以內的單塔和(he)多塔巡檢(jian)，一般一次(ci)巡檢(jian)1-2塔；
中型(xing)直升機用于(yu)運輸(shu)車輛10km以內的多塔巡檢，基本處于(yu)盲飛階(jie)段。
▍數據采集：
※ 電(dian)力巡檢對數據要求：一(yi)致性(xing)(xing)、有效(xiao)性(xing)(xing)、無偏行。
有(you)效性(xing)：采集單一數(shu)據(ju)本(ben)身有(you)效可用(yong)，需要剔除天氣，對焦，重復拍照等原因引起的無效數(shu)據(ju)。
一致性(xing)：超大批量大批量數(shu)據采集時，數(shu)據本(ben)身的具備收斂(lian)特性(xing)，不隨數(shu)據量的增(zeng)長和時間增(zeng)長發生(sheng)改變。
無偏(pian)性：采集數(shu)(shu)據不會(hui)受采集時光照，角(jiao)度，采集設備參數(shu)(shu)設置，飛(fei)行(xing)平臺(tai)等因素改變(bian)而發(fa)生偏(pian)移，具備光學矯正，幾何(he)矯正，空間矯正的(de)能力。
以(yi)上三(san)個(ge)內容是主要(yao)針對無人機任(ren)務載荷的要(yao)求(qiu)，而(er)任(ren)務載荷的性能決定了整(zheng)個(ge)無人機巡檢(jian)系統采集結果的能力。
※ 在實際無人機電力巡(xun)檢過程(cheng)中，主(zhu)要有(you)三大(da)問題
1.單(dan)次(ci)采集(ji)數據量(liang)有限，采集(ji)有效(xiao)性低，在巡(xun)檢過程中對巡(xun)檢目(mu)標(biao)需要多(duo)次(ci)拍攝(she)才能彌補由于任(ren)務載荷對焦失敗，無法準確對準目(mu)標(biao)等(deng)問題，前端拍攝(she)大(da)量(liang)信息多(duo)為無效(xiao)性信息。
2.大批(pi)量采集(ji)一(yi)(yi)致性(xing)差，不具(ju)備(bei)重(zhong)復對比的能(neng)力，相同故障點數據每(mei)次采集(ji)信息都(dou)不具(ju)備(bei)歸一(yi)(yi)性(xing)，存在重(zhong)復拍照或者漏(lou)拍問(wen)題，無法通(tong)過GIS信息進(jin)行統一(yi)(yi)處理。
3.數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)受限制，而任務載(zai)荷數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)效率(lv)低下反(fan)過來苛(ke)求無人(ren)機的(de)續航(hang)時間無人(ren)機的(de)飛(fei)行能力，這樣(yang)的(de)思路是錯誤的(de)，通(tong)過任務載(zai)荷做到(dao)高效有效的(de)數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)是整個數(shu)據(ju)采(cai)(cai)集(ji)流程的(de)核心(xin)。
▍數據融合：
隨著光學設備，任(ren)務載荷(he)，以及遙感手段的(de)(de)應用，除(chu)了傳(chuan)統的(de)(de)可見光數據，人(ren)工拍(pai)照(zhao)，人(ren)工識別手段。紅(hong)外(wai)，紫外(wai)，激(ji)光雷(lei)達(da)，合成孔徑雷(lei)達(da)，多光譜高(gao)光譜等多種(zhong)手段也(ye)慢慢應用到特高(gao)壓輸電(dian)線路巡檢的(de)(de)過(guo)程中(zhong)。
圖(tu)為(wei)通過(guo)多(duo)數據融合，在光譜(pu)維(wei)度對數據進行(xing)有(you)效分(fen)析(xi)(xi)，數據融合分(fen)析(xi)(xi)，提前(qian)發(fa)現(xian)隱藏故障：
圖(tu)1為絕緣(yuan)子破損(sun)，螺(luo)母(mu)缺失可見(jian)光(guang)視(shi)角下可以(yi)發現的故障；
圖2為激光雷(lei)達，合成(cheng)孔徑雷(lei)達對金屬材質(zhi)塔體 大范(fan)圍變形(xing)，異(yi)常位(wei)移(yi)，傾斜(xie)等故(gu)障的監測；
圖3為紅外和紫外數據對(dui)于短(duan)路點(dian)，異(yi)常放電等故障(zhang)的識別；
圖4為多光譜對(dui)于輸電線附近植被生(sheng)長情況預測，以及銹蝕油漆剝落等潛(qian)在故障點識別(bie)
