如今，無人機作業(yè)范圍已拓展到設備線路巡檢、應急救災等方面。殷浩欽 攝
8月29日，云南電網(wǎng)公司高海拔地區(qū)多旋翼無人機深化應用研究通過項目驗收，無人機自主巡檢輸電線路技術(shù)研究至此進入應用階段。從飛艇到遙控直升機再到多軸飛行器，無人機在電力施工、線路運維作業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。如今，更高效、安全、智能的無人機已經(jīng)在高海拔復雜環(huán)境下實現(xiàn)了自主巡檢輸電線路，在不遠的將來，無人機將挑起輸電線路巡檢工作的“大梁”，精準、高效地實現(xiàn)巡檢智能化、運維科技化，實實在在為一線班組減負。
無人機成線路巡檢“利器”
云南電網(wǎng)超過80%以上的輸電線路都分布在遠離城鎮(zhèn)、交通干線、人煙稀少的高山大嶺地區(qū)，依靠傳統(tǒng)的人工巡檢，作業(yè)勞動強度大、工作條件艱苦、工作效率不高等問題凸顯。
據(jù)云南電網(wǎng)帶電作業(yè)分公司機巡作業(yè)所主任黃俊波介紹，自2006年起，云南電網(wǎng)公司開始采用直升機巡檢輸電線路，不斷提高巡檢覆蓋面。2015年實現(xiàn)500千伏輸電線路直升機巡視全覆蓋，有力保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。然而，云南省還有近5.5萬千米110千伏及以上電網(wǎng)線路由人工巡檢，日常巡視人員數(shù)千人。
為解決直升機巡檢難以覆蓋110千伏及以下電壓等級輸電線路的巡視工作，降低直升機巡檢作業(yè)成本，近年來，云南電網(wǎng)公司利用各類型多旋翼無人機進行輸電線路巡檢，在災情應急監(jiān)測等方面開展了多種探索性研究和應用，并將無人機巡檢數(shù)據(jù)作為線路維修、維護的依據(jù)，極大地促進了電網(wǎng)安全平穩(wěn)運行。
“電力線路出現(xiàn)缺陷時，傳統(tǒng)的人工巡檢方式很難及時發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生事故就會造成供電受阻，通過無人機巡檢更容易及時發(fā)現(xiàn)線路設備以及周圍的環(huán)境的缺陷或隱患。”怒江供電局輸電管理所線路工王培繼說，以前人工巡查線路，遇上難走的路段，一基桿塔就可能耗費4—5小時；用上無人機之后可能只需要10分鐘就能完成，工作效率大大提高了?！盁o人機巡檢能輕松完成很多人工巡檢的大難題，也是對直升機巡檢方式的有力補充。”
“與人工巡線相比，無人機具有飛行控制精度高、操作簡單、起降方便、使用耗能少、效率高等特點，在電網(wǎng)建設、線路運維、應急搶險中將發(fā)揮越來越重要的作用?！痹颇想娋W(wǎng)帶電作業(yè)分公司機巡作業(yè)所無人機技術(shù)員蔡澍雨說，在無人機底部加裝云臺，掛載高清影像采集系統(tǒng)，攝像頭可清晰拍攝塔線，實時放大查看細節(jié)、拍照，并與地面實時傳輸，完全勝任檢查設備線路的任務。
“2019年，云南電網(wǎng)公司計劃無人機巡檢線路里程6萬公里，同比提升30%，覆蓋30%以上的配電架空線路，提升運維效率和配網(wǎng)智能化水平?！痹颇想娋W(wǎng)公司生技部輸電科員工方明說，近年來，云南電網(wǎng)公司大力推進無人機在電網(wǎng)生產(chǎn)領域的科學、高效應用，穩(wěn)步提升電網(wǎng)設備運維水平和精益化管理水平，不斷推進無人機應用推廣和技術(shù)提升，力爭“十三五”末實現(xiàn)無人機巡檢主網(wǎng)覆蓋率80%以上，配網(wǎng)覆蓋率60%以上，無人機年均飛行時間達到142小時/架。
無人機實現(xiàn)自主巡檢
今年5月28日上午，云南省怒江傈僳族自治州福貢縣，一架4軸無人機從220千伏蘭福線號23號塔下緩緩起飛，拉升至塔尖高度距線路5米處，沿線路向著24號塔飛去，8分鐘后，無人機返航著陸，完成工作任務。
這是云南電網(wǎng)公司在高海拔復雜環(huán)境下開展的一次無人機自主巡檢輸電線路作業(yè)，從人工遙控無人機巡檢到無人機自主巡檢輸電線路，這又是一次大進步。
遙控無人機巡檢輸電線路替代人工巡檢，節(jié)約人力、物力的效果顯而易見。然而，在特殊復雜環(huán)境下，由于操作人員技能水平參差不齊，無人機巡檢作業(yè)的撞線墜機概率增大。同時，無人機操作人員持證不足等也是制約無人機應用發(fā)展的瓶頸，無人機巡檢工作需要更科學、更智能。
“從2017年開始，我們便研究如何讓無人機在不同電壓等級、復雜地形條件下對輸電線路進行自主巡檢?！痹颇想娋W(wǎng)帶電作業(yè)分公司副總經(jīng)理沈志說。通過云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動應用等現(xiàn)代技術(shù)手段，應用RTK差分定位、航跡自動規(guī)劃、自動控制、導航定位等技術(shù)，實現(xiàn)了無人機對輸電線路安全快速的沿導線自動巡檢。
首先規(guī)劃三維航線，設計完成后，選擇導出航線的桿塔，進行三維航線預覽，把桿塔加載在地圖背景上，并把航線路徑進行疊加，直觀查看整條航線的情況，如果發(fā)現(xiàn)問題可以回到設計步驟進行航線修改。
飛行控制方面，通過無人機的飛行控制接口，設計出無人機飛行控制軟件，保持飛行姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，按照自動規(guī)劃的航線和指令要求改變飛行姿態(tài)與航跡，實現(xiàn)無人機在規(guī)劃設定的自動駕駛巡檢的區(qū)域內(nèi)，可進行定位并多角度拍攝執(zhí)行巡檢任務，實現(xiàn)無人機自主飛行、飛行狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)自動采集、AI實時識別、任務管理、飛行記錄等任務，有效規(guī)避傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集一次性投資大、巡檢成本高、安全風險大等問題。
“無人機自主巡檢減少了人力的消耗，提升了工作效率，飛機巡視能更靠近桿塔，發(fā)現(xiàn)許多人巡不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，精準發(fā)現(xiàn)線路存在的問題，還可以采用高科技手段對線路的溫度等參數(shù)進行測量?！蓖跖嗬^認為，無人機自主巡檢工作對于輸電線路的安全運維和數(shù)據(jù)的精確分析有質(zhì)和量的提升。
“無人機自主巡檢作業(yè)有效地推動電網(wǎng)運行維護轉(zhuǎn)型升級，這個項目研究取得三維航線規(guī)劃軟件、自主駕駛軟件各一套，申請專利6項。”方明說，下一步將在云南電網(wǎng)公司范圍內(nèi)建立全省無人機自主巡視三維航線庫，一線作業(yè)班組可以直接下載三維航線，通過自主駕駛APP實現(xiàn)無人機自主巡視，為一線班組減負。
