5G无人机自动巡线技术在电力输电线路巡检的实现策略

蒋 畅,陈凤翔,谢皓凌,石 蕾,顾 泽,李文涛

(贵州电网有限责任公司输电运行检修分公司,贵州 贵阳 550002)

0 引言

伴随我国经济发展水平的提升,人们对电力能源的应用需求也在逐年增加。输电线路作为电力能源传输的重要路径,电网公司对于输电线路的建设工作呈现逐年增加的发展趋势,当前我国输电线路运维状况并不佳。我国输电线路运维人员数量缺口极大,多数输电线路建设位于远离城镇、远离交通干线的区域,人工巡检模式存在巡检强度高、巡检工作效率低及巡检效果差的情况,加之特巡特维任务的不断增加,电力输电线路巡检工作所面临的发展问题愈发凸显。5G技术能够实现与网络的有效连接,妥善解决数据传输卡顿的问题。输电线路中无人机巡检活动的开展具备灵活性强、操作难度低以及巡检效率高的应用优势。5G技术与无人机的有效结合,可充分结合二者的应用技术优势,有效弥补无人机巡检工作开展的应用短板问题,确保电力系统运行的安全平稳性,为我国人民群众提供更加优质的电力资源。

1 无人机输电线路巡检

无人机电力输电线路日常巡检方法主要是由红外巡视、可见光巡视以及激光雷达巡视等多种巡视方法构成[1]。可见光巡视方式是无人机常用的巡视方法,借助可见光摄像头进行录像以及照片的拍摄,将输电线路的运行状态快速及时地传递给工作人员。无人机巡视的拍照顺序为“先整体后局部、从上到下、从左到右”,以此为基础获得输电线路的详细信息[2]。

电力输电线路巡视过程中,无人机线路观察的核心内容为线路本体以及附属设施,工作人员可按照相关实际需求对线路铜套以及线路外部环境进行有效观察,充分满足不同条件下的输电线路巡视需求[3]。

2 5G无人机自动巡线技术在电力输电线路巡检的具体应用

2.1 5G无人机自动巡线平台系统

第一,感知层。使用无人机及搭载设备对图像信息及传感信息进行采集、汇总,其所具备的边缘计算能力能会对采集信息就地预处理。

第二,网络层。5G网络节点所组成的全覆盖5G应用网络,能够为无人机以及搭载设备提供安全、可靠的数据传输通道。

第三,平台层。将设备管理中的专业业务、数据以及物联等共性需求沉淀封装成为共享服务,支撑前端应用创新。

第四,应用层。在业务中台以及数据中台统一服务前提下,借助统一数据模型、技术标准以及框架开展输电专业各类微应用的建设工作。

2.2 5G无人机全自动巡检活动

5G无人机自动巡线技术应用过程中,所应用的无人机巡检装置为5G无人机、全自动机场、高倍摄像头、激光、红外线热成像吊舱等设备,在与输电线路无人巡检平台充分结合的前提下,继而实现无人机全自动巡检需求[4]。5G无人机自动巡检期间可在线路中间的临时停车场完成电池自动更换需求,继而有效满足长时间、长距离的输电线路自动巡检需求。

5G无人机所搭载的高倍摄像头对输电线路以及周边环境内关注的细节开展拍摄工作,借助5G网络将高清照片以及视频传输至边缘物联代理平台,由边缘物联代理对图像数据信息进行智能化识别,将分析结果上传至巡检平台,在完成自动生成巡检保后完成全自动巡检任务。无人机在进行激光设计搭载期间,需要以月、季度作为周期,利用激光点云技术完成输电线路以及周边环境进行扫描,利用5G网络将相关数据将上传至巡检平台,同时对上传数据进行分析处理。

3 5G无人机自动巡线技术有效应用至电力输电线路巡检的策略

3.1 提升5G无人机自动飞行技术

5G无人机在开展电力自动巡检活动中,巡检地形一旦出现复杂多变情况时,为了保障5G无人机在各种地形条件下进行超低空、超视距安全飞行,需要借助高精度导航定位技术,利用差分定位系统实时改正观测误差。5G无人机能提供高精度的差分定位结果,将定位精度提高至厘米级,继而为5G无人机的自动安全飞行提供相应保障。

第一,确保无人机飞行期间通信的正常性,5G无人机在开展自动巡检活动期间,巡检工作环境具备一定的特殊性。虽然5G网络的信号传输速度相较于4G网络有了极大的改善,但也会受到地形阻挡、多径效应、频率选择性衰落的影响,继而出现通信中断、回传信息清晰度不够的情况。5G无人机需要通过数据链路中继系统为5G无人机电力巡检长距离、超视距飞行实时开展视频回传活动,确保5G无人机在巡检过程中通信系统的正常性。

第二,优化5G无人机的避障系统。5G无人机在开展电力巡检活动期间,需要借助超低空飞行开展实时信息的获取、回传活动,但5G无人机在飞行过程中极易受到电力线路导线、铁塔以及树木等物体的影响。因此,需要对5G无人机的避障系统进行优化,借助自主雷达避障系统对于无人机200 m以内的飞行障碍进行自动化识别以及自主避障,确保5G无人机超低空的飞行安全。

第三,制定科学合理的无人机航迹规划。工作人员需要对电力输电线路巡检地区的电力模型以及地形数据开展全面性的了解,以此为基础制定科学合理的无人机飞行计划,确保5G无人机飞行的安全性,提升电力输电线路自动巡检效率。

3.2 提升5G无人机多传感自动任务检测技术水平

为了提高5G无人机在电力巡检过程中的数据获取能力,需要借助时间同步技术以及位置姿态系统,对准多传感数据时间坐标以及空间坐标[5]。

第一,开展高精度位置测量活动。为了提升5G无人机的多传感信息获取能力,利用高精度POS系统为无人机吊舱提供高精度的位置基准,为5G无人机的惯性稳定平台系统精确性的指向。

第二,不断完善光电吊舱的自动跟踪。5G无人机在对巡检目标进行准确性拍照与成像期间,均发生在吊舱载荷系统运动状态下,也因此相机、视频摄像机无法精准地进行巡检目标制定,借助双闭环控制策略实现吊舱的自动跟踪,实现对巡检信息的有效收集与回传。

第三,开展精准化的任务规划与任务控制活动。需要将设计的任务计划导入5G无人机任务控制系统,实现对设备检测任务的自动执行活动。同时,通过任务规划以及任务控制软件,让无人机在飞行过程中利用传感器检测动作的自动化执行,帮助5G无人机有效实现自动巡检工作任务。

4 结语

伴随5G通信网络技术在各个行业领域的全面性覆盖,将5G无人机应用至输电线路巡检活动中,可让输电线路巡检活动有效摆脱环境、地域、人员对线路巡检所带来的制约,最大限度地提升输电线路巡检的工作效率。为此需有效应用5G无人机自动巡线技术,进一步提升无人机的输电线路巡视能力,发挥5G技术以及无人机技术的发展优势,满足输电线路的未来线路巡检要求,加快输电线路巡检活动的数字化转型进程。