基于无人机的输变电工程进度监测系统的研究与实现

林建军

摘 要：人工监测、直升机监测等原始的输变电工程监测模式已经无法满足规模越来越大的电力铺设工程及相应工程维护的需求，且这些原始监测模式耗时耗力，缺陷明显。但在无人机出现并广泛投入各项工程监测活动后，高效、安全、省时省力地对输变电工程进度进行监测成为了可能。重点探讨了基于无人机的输变电工程进度监测系统的实现条件与运作流程。

关键词：无人机；输变电工程；GPS；定位技术

中图分类号：TM76 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.046

1 研究进度监测系统的重要性

随着无线通信技术、航空遥感测绘技术、GPS导航定位技术及自动控制技术的发展，很多军用技术已经拓展到了民用设施中，其中，最具代表性的就是无人机技术的运用。因为无人机具有简单小巧、成本低廉、容易操控、对作业环境要求低等特点，已在社会多个领域得到了广泛应用，如今在输电线路运行方面的应用更是发挥了巨大的作用。基于无人机技术对输变电工程进度的监测主要在于利用无人机空中平台的功能，携带高倍照相机、高清摄像机、红外成像仪、导线损伤探测仪等设备，操作人员依据所要巡视线路区段信息和作业内容在地面控制系统中制订相应的飞行航线，控制无人机对线路本体和走廊保护区进行全光谱的快速拍摄监测，后台技术人员及时对影像数据进行综合分析，有异常情况及时发出预警，从而快速发现隐患，提高巡视效率和质量。此外，还能在最短时间内控制因气候变化、恶劣地形制约等因素破坏输变电线路所造成的不良影响，避免延误输变电工程进度。监测系统的存在是输变电工程稳步运行的重要保障。

综上所述，对基于无人机技术对输变电工程进度监测系统的研究具有十分重要的现实意义。

2 技术条件

基于無人机的输变电工程的监测系统，需要采用无人机摄影测量技术。关于该技术的应用，需要注意以下3个关键问题：①数码相机影像畸变纠正、航高与焦距选择、飞行与摄影的姿态控制；②野外控制点布设方法与空中三角测量精度的关系；③数据处理软件功能需求与影像匹配算法。

此外，通过开展场地试验和工程试验，对于利用无人机搭载数码相机完成输电线路及区域航空摄影数据获取的技术可行性进行评价，通过实地采集的检查点检验了航空摄影测量精度，可得出以下结论：无人机摄影测量技术可满足1∶2 000地形图测绘的要求，在合理选择摄影参数和数据处理方法的前提下，也可以满足丘陵地区及山地的1∶1 000的测图要求。此技术可以达到1∶500/1∶5 000的线路平断面图测量的精度要求，完全可以满足输电线路优化选线以及平断面图数据采集的要求，为输电线路工程提供了一种可以替代常规航空摄影的非常实用的解决方案，从而实现对输变电工程情况的实时监测。

其他的技术条件还有应用嵌入式系统、无线通信、视觉图像处理等技术，并设计出基于无人机航拍图像的故障识别终端。该识别终端主要包括图像采集、视频编码、故障识别、信息通信等功能，具体流程为：用抗震能力强、性能稳定的CCD摄像头进行图像采集，采集到的图像经视频解码器数字化，转化为BT.656格式的视频流，并发送到数字媒体处理器；处理器将视频流转换为YUV格式并对其进行编码，内部的DSP处理器运行故障检测算法，对编码后的图像数据进行故障检测；通过长距离、永远在线的GPRS网络实时反馈输电线路的检测结果，以实现对输变电工程进度的监测。

3 运作流程

目前，基于无人机的输变电工程进度监测系统标准运作流程如下：制订需要监测的输变电线路的巡检计划，确定巡检机型；对现场踏勘、校准GPS、高程并申请空域-固定翼或进行现场踏勘后，申请空域-多旋翼；开具工作票，然后执行对应的飞行任务、导出当次的飞行数据；对飞行数据进行深度分析，对监测过程中发现的缺陷或问题进行识别，结合能够影响输变电工程进度的输电线路缺损情况、地形制约、天气变化等各个关键要素监测的所得数据，制作出最终的完整报告。

为了进一步阐明上述监测系统标准运作流程，笔者以使用固定翼无人机进行线路通道巡视为例。假设某供电公司220 kV配套工程，杆塔数量为90级，长度为30 km。2名班组成员操控电动固定翼无人机飞行一个架次，耗时60 min，利用无人机航拍的照片录像等资料从高空直观的查看各类隐患的具体位置，既可以核实设计中要求处理的安全隐患的处理情况，又可以作为今后认定线路投运后线下建筑或树木为施工遗留，还是成为施工后建设、栽种的依据，这些都是人工地面排查无法做到的。使用多旋翼无人机进行杆塔精确巡查，每天工作8 h，巡视20级杆塔，大约耗时4 d，多旋翼悬停在杆塔每一层级，对该层级绝缘子、线路金具、导线与金具连接处和附属设施进行无死角精确拍照，形成杆塔本体图片数据库。通过对图片的分析发现安装缺陷，多旋翼可见光巡查，减少工人登杆强度。基于无人机的输变电工程进度监测系统的投入运作不仅极大地节约了人工验收的时间，而且全面地提高了输变电工程单位的工作效率，无论是输变电的铺设，还是维护工程，都能有效避免进度滞后的情况出现。

参考文献

[1]李少龙.无人机摄影测量技术在输电线路工程中的应用研究[D].西安：长安大学，2012.

[2]李亚男，道勇，王骏.无人机低空摄影测量技术在电力线路工程中的应用[J].电力勘测设计，2016（05）.

[3]罗三.浅谈无人机在电力工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014（14）.

〔编辑：张思楠〕