【電力專用無人機(jī)的巡檢技術(shù)應(yīng)用探析4000字（論文）】

I電力專用無人機(jī)的巡檢技術(shù)應(yīng)用分析目錄TOC\o"1-3"\h\u10178第一章緒論 126436第二章無人機(jī)巡檢技術(shù)的概述 2300012.1無人機(jī)巡檢技術(shù)的概念及內(nèi)涵 2291862.2無人機(jī)巡檢體系的構(gòu)成分析 292032.3無人機(jī)巡檢功能 2101第三章電力專用無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用方案分析 445953.1電力專用無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 4121683.2無人機(jī)巡檢技術(shù)的工作流程 5192543.3無人機(jī)巡檢在不同巡檢類型工作中的應(yīng)用 56487結(jié)語 731242參考文獻(xiàn) 9第一章緒論近些年來,隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,中國(guó)社會(huì)在諸多領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也在持續(xù)提升中。在電網(wǎng)建設(shè)與石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,為了可以對(duì)電網(wǎng)架空線路的穩(wěn)定性和安全做出良好的維護(hù)和保證,加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)架空線路的巡查力量是十分緊迫的任務(wù)。在國(guó)家電網(wǎng)工程建設(shè)技術(shù)水平日益提升的大背景下,許多高海拔、遠(yuǎn)距離、大跨度的輸電線路,為人們的日常提供了更多的方便條件,也大大提高了民眾生命質(zhì)量水平。但與此同時(shí),很多運(yùn)維及日常巡查人員的工作難度也在大幅上升。所以,為了可以更好地克服甚至緩解這一困難,使電力與架空線路巡檢人員的工作壓力能夠更好地減輕甚至減少,無人機(jī)就起到了不可估量的社會(huì)意義與價(jià)值,從而釋放了部分勞動(dòng)者,也減輕了架空電線線路巡檢人員的工作壓力。第二章無人機(jī)巡檢技術(shù)的概述2.1無人機(jī)巡檢技術(shù)的概念及內(nèi)涵所謂的無人機(jī)巡查技術(shù),主要指的是巡檢技術(shù)人員利用遠(yuǎn)程作業(yè)無人機(jī),并使用無人機(jī)的傳感器裝置來優(yōu)質(zhì)、快捷地進(jìn)行對(duì)架空輸電線路的巡查工作。無人機(jī)巡查技術(shù)與傳統(tǒng)的巡查方法相比,其工作效率更高,成本也更低廉,效率更佳,靈活性也更強(qiáng),且使用簡(jiǎn)便、安全快捷,有著更良好的國(guó)際視野。而當(dāng)前,在中國(guó)的架空輸電線路巡查工作中,無人機(jī)巡查技術(shù)和人工巡查的比例各占約一零點(diǎn)五,而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,無人機(jī)巡查技術(shù)的使用水平也在不斷進(jìn)行著優(yōu)化和革新,其實(shí)際使用的重要程度和占比也將會(huì)愈來愈高,并逐漸會(huì)成為中國(guó)各類線路巡查工作中的重點(diǎn)技術(shù)和方法。2.2無人機(jī)巡檢體系的構(gòu)成分析無人機(jī)的日常巡檢系統(tǒng),主要由無人機(jī)平臺(tái)、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)、地面測(cè)控站、數(shù)據(jù)通信鏈條和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等組成。其中無人機(jī)平臺(tái)主要指的是無人機(jī)載體,也就是無人機(jī)裝置,而無人機(jī)則與直升機(jī)的基本構(gòu)造比較類似,只是主要區(qū)別在于工作人員能夠遠(yuǎn)程控制無人機(jī)。在現(xiàn)實(shí)的使用中,無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)又可以分為多旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)和固定翼無人機(jī),多旋翼無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)在精密巡視架空線路的作業(yè)中較為普遍,而固定式翼的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)則在高航線、大覆蓋范圍的架空傳輸線路的巡視作業(yè)中使用得更為普遍。而數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)則主要是利用所搭載感應(yīng)器,例如光學(xué)照相、激光掃描、紅外線成像以及之外成像技術(shù)等,來收集巡檢工程作業(yè)的實(shí)際數(shù)據(jù)和資訊。2.3無人機(jī)巡檢功能無人機(jī)巡檢管理系統(tǒng)主要包含由無人機(jī)、信息收集裝置、通訊設(shè)施、地面工作站等四大部分所構(gòu)成,這四個(gè)部分具有各自的功能。無人機(jī)可以利用人工遙控裝置來對(duì)空中線路、?？康牡攸c(diǎn)實(shí)施管制,之后通過自身信息采集設(shè)備來將收集到的信息進(jìn)行整合,而后借助通信設(shè)備來將信息傳遞給工作站。無人機(jī)會(huì)在人員的操縱下進(jìn)行各種信號(hào)的收集整理,然后根據(jù)各個(gè)指示要求進(jìn)行工作。無人駕駛航空器也可以對(duì)輸電線路中的復(fù)合懸式絕緣子、引流線、導(dǎo)線、桿塔等加以檢測(cè),并采用發(fā)熱擊穿法和接觸點(diǎn)加熱的方法,來對(duì)輸電線路中有無懸吊異物、有無出現(xiàn)斷股甚至掉落的狀況加以檢測(cè)。

第三章電力專用無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用分析3.1電力專用無人機(jī)巡檢技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)家電網(wǎng)于2018年分別進(jìn)行了多旋翼無人機(jī)和直升機(jī)電力巡檢航拍圖像人工智能處理技術(shù)驗(yàn)證工作,兩次技術(shù)驗(yàn)證均采用基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測(cè)算法,檢測(cè)目標(biāo)為8~9類常見且典型的架空線路缺陷,使用的數(shù)據(jù)集僅包含正樣本(即含有缺陷的圖像),算法檢測(cè)的最好成績(jī)?yōu)?0％~89％,不同類型缺陷的檢測(cè)成績(jī)有較大差異:針對(duì)絕緣子、金具等幾何特征相對(duì)顯著的缺陷,檢測(cè)效果較好;而通道環(huán)境、接地裝置和異物類缺陷由于樣本數(shù)較少,且缺陷表現(xiàn)特征多樣化,檢測(cè)效果不佳.2019年舉行了一次航拍圖像現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證工作,首次將未經(jīng)遴選的實(shí)際巡檢圖像作為測(cè)試數(shù)據(jù),由于實(shí)際巡檢工作中存在大量的負(fù)樣本,導(dǎo)致誤檢、錯(cuò)檢率上升,同時(shí),由于前兩次技術(shù)驗(yàn)證均是挑選視覺特征相對(duì)顯著的缺陷作為檢測(cè)目標(biāo),而本次現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證將大部分缺陷都納入考量,增加了大量具備語義關(guān)聯(lián)信息(如桿塔塔材缺失)或外觀表現(xiàn)不明顯的缺陷,大大增加了算法檢測(cè)難度,檢測(cè)準(zhǔn)確率僅為10％~30％。從目前研究來看,深度學(xué)習(xí)技術(shù)在檢測(cè)準(zhǔn)確率及算法泛用性上都優(yōu)于人工設(shè)計(jì)特征的機(jī)器學(xué)習(xí)方法,但距離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的一段路要走.制約深度學(xué)習(xí)技術(shù)在該領(lǐng)域發(fā)展的最主要因素是數(shù)據(jù)集問題.深度學(xué)習(xí)技術(shù)需要大量數(shù)據(jù)的支撐,據(jù)筆者所知,目前全球范圍內(nèi)尚未有公開的電力巡檢數(shù)據(jù)集,所有已發(fā)表的研究均是基于各研究團(tuán)隊(duì)自建的小型數(shù)據(jù)集.其次,電力線路缺陷存在的嚴(yán)重的類不平衡現(xiàn)象,即高發(fā)缺陷與罕見缺陷存在較大的數(shù)量差異,同種缺陷具有多種外觀表現(xiàn),其分布也非完全均衡.另一方面,電力巡檢缺陷種類較多,一種算法僅能檢測(cè)少量缺陷因而缺乏工程意義,但要利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的算法泛用性,首先要解決的是缺陷的分類問題.目前的分類方法主要以生產(chǎn)管理為導(dǎo)向,并不完全契合人工智能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用需求.對(duì)電力缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,制定標(biāo)準(zhǔn)化的、兼顧日常生產(chǎn)與人工智能技術(shù)的電力缺陷描述及分類方法,有助于推動(dòng)智能化技術(shù)發(fā)展及數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的規(guī)范化.在檢測(cè)算法方面,目前該領(lǐng)域大多數(shù)研究以算法的遷移應(yīng)用為主,所用算法大多為FastRCNN、YOLO等成熟的模型框架,在算法創(chuàng)新上有所欠缺。3.2無人機(jī)巡檢技術(shù)的工作流程在使用無人機(jī)完成線路上的巡查任務(wù)時(shí),重視對(duì)無人機(jī)巡查技術(shù)使用的整個(gè)過程進(jìn)行了解和熟悉,是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。當(dāng)前,在線路巡查工作中,無人機(jī)設(shè)備的作業(yè)過程越來越趨向標(biāo)準(zhǔn)化,其工作過程大致為首先完成空域申請(qǐng),然后計(jì)劃編制并進(jìn)行巡查準(zhǔn)備工作,最后實(shí)施巡查工作并提交巡查報(bào)表。在空域申請(qǐng)時(shí),技術(shù)人員要提早一個(gè)月進(jìn)行了線路巡檢的準(zhǔn)備工作,并對(duì)巡檢空間的使用范圍進(jìn)行了提前申請(qǐng),以及無人機(jī)航拍的空域和計(jì)劃等。申報(bào)的飛行空域,與其他空域間的水平間距要保持在二十km之內(nèi),而垂直間隔則要保持在二千m之內(nèi)。在開展計(jì)劃編制工作時(shí),技術(shù)人員要根據(jù)運(yùn)營(yíng)單位和國(guó)家安質(zhì)監(jiān)管部門對(duì)電力架空輸電線路日常巡查管理的有關(guān)規(guī)定和建議,來設(shè)計(jì)巡檢定線、定時(shí)以及全線等的線路長(zhǎng)度和具體內(nèi)容。3.3無人機(jī)巡檢在不同巡檢類型工作中的應(yīng)用無人機(jī)巡檢工作種類可包括常規(guī)巡檢、故障巡檢、鳥害巡查、外破巡查、災(zāi)后巡查、樹竹巡查,或者紅外巡檢等。在截然不同的巡檢類別和模式中,無人機(jī)的巡檢功能也不盡相同。在常規(guī)巡檢工作中,主要是對(duì)電力架空輸電線路進(jìn)行長(zhǎng)周期控制的巡檢工作,包括進(jìn)行可見光和紅外線圖像的巡檢項(xiàng)目和內(nèi)容。故障巡查工作主要是當(dāng)電力架空傳輸線路產(chǎn)生故障時(shí),無人機(jī)裝置就能對(duì)故障范圍實(shí)施全面的巡查,也能夠及時(shí)把故障范圍和情況及時(shí)傳遞并反映給管理人員,工作人員可以適時(shí)采取故障排除對(duì)策,從而最大化減輕傳輸線路發(fā)生故障時(shí)所帶來的影響和損失。在鳥害日常巡查工作中,因?yàn)樵S多電力架空傳輸線路多被設(shè)定在山地和丘陵平原等特殊地形上,且多以高塔搭建的型式,這樣有利于小鳥筑巢,因此不少架空傳輸線路發(fā)生故障時(shí)都是受到了小鳥的影響。針對(duì)此,為了可以對(duì)鳥害問題做出更好、更合理地處理,施工人員還可以根據(jù)鳥兒遷徙的習(xí)慣和筑巢的要求,利用無人機(jī)裝置來實(shí)施驅(qū)趕,并對(duì)鳥兒筑巢的狀況實(shí)施巡查與監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握了電力架空輸電線路各個(gè)地區(qū)的鳥害情況,從而采取了更加有針對(duì)性的驅(qū)趕工作舉措,對(duì)各地區(qū)的架空輸電線路的運(yùn)營(yíng)安全做出了良好的保證。外破的日常巡查工作,由于許多輸電線路易被新開挖地方、修路、建設(shè)工程或者汽車的吊運(yùn)等建筑施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)所損壞,進(jìn)而導(dǎo)致輸電線路不可以正常運(yùn)營(yíng)。因此施工人員就可以利用無人駕駛飛機(jī)裝置,來對(duì)電力架空輸電線路的沿線范圍開展定時(shí)外破巡查工作,對(duì)施工人員在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程中對(duì)輸電線路的損害狀況得到最好的了解。而一旦發(fā)覺有外破問題出現(xiàn),施工人員就可以及時(shí)和公司開展全方位交流,以便解決,以便于最好地防范和處理外破隱患問題。此外山火巡查還是輸電線路常規(guī)巡查的工作內(nèi)容和形式一種。由于許多輸電線路都架設(shè)于山地和密林之間,在消防方面也有著巨大的壓力。在干旱且酷熱的時(shí)節(jié),山林極易出現(xiàn)大火,使用無人機(jī)巡檢裝置來對(duì)林地、山地等范圍內(nèi)的輸電線路實(shí)施全方位的巡查,可以減少山火對(duì)輸電線路的破壞。

結(jié)語綜上所述,現(xiàn)如今,電能早已成為了人類日常生活中所不可獲缺的主要內(nèi)容和成分,因而它們工作的穩(wěn)定程度和安全,成為提升人類日常生活質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵方面。而由于許多輸電航線都架設(shè)于地址較高的偏遠(yuǎn)地區(qū),所以一旦架空的輸電航線發(fā)生了故障,又無法實(shí)施正常巡檢,就很容易造成了不少困難與隱患。由于科技管理水平的日益上升,無人機(jī)巡檢技術(shù)也逐漸被廣泛地使用于電力輸送航線與油田產(chǎn)品集輸?shù)难膊楣芾砉ぷ髦?它使用的范圍也比較廣闊,檢查方法相對(duì)靈活多樣,檢查成本也相對(duì)比較便宜,使用的效益也比較顯著,在相當(dāng)程度上極大地釋放了人員,大大提高航線巡查管理工作的便利和安全,對(duì)保障航線的安全和穩(wěn)定也起到了良好的效果和價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1]邵瑰瑋，劉壯，付晶，等.架空輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)研究進(jìn)展[J].高電壓技術(shù)，2020，46(01)：14-22.[2]陳劍剛，姚璞，楊俊武，等.無人機(jī)在架空輸電線路巡檢中的應(yīng)用研究[J].湖南電力，2019，39(05)：74-77.[3]吳立遠(yuǎn)，畢建剛，常文治，等.配網(wǎng)架空輸電線路無人機(jī)綜合巡檢技術(shù)[J].中國(guó)電力，2018，51(01)：97-101，138.[4]吳立遠(yuǎn),畢建剛,常文治,楊圓,弓艷朋.配網(wǎng)架空輸電線路無人機(jī)綜合巡檢技術(shù)[J].中國(guó)電力,2018,51(0