无人机电力线路安全巡检的关键技术分析

关键词：项目线路输电施工

随着我国现代化科学技术的发展, 人们对于电力系统的需求日益增加, 架空输电线路项目规模也逐渐扩大。在进行架空输电线路项目的施工时, 常常需要穿过复杂的地形和恶劣的自然生态环境, 借助无人机技术实现对电力线路的安全巡检工作, 以此确保架空输电线路项目的工程质量安全和自动化开展。本文将根据无人机技术的特性, 对无人机在进行电力巡检时涉及到的关键技术进行简要的分析和阐述。

一、无人机电力线路安全巡检的含义与任务

无人机作为一种新兴的自动化航测设备, 具备灵敏的遥感技术, 利用无人机搭载巡检设备进行电力线路的安全巡检能够有效降低巡检过程中的成本和危险系数, 同时对电力线路的日常安全维护起到一定程度的帮助作用。在无人机进行电力线路安全巡检的过程中, 主要任务包括对复杂地形条件的采集研发、反复开展多批次的无人机平台飞行试验来确保电力线路系统性能的良好程度、构建无人机的影像与遥感数据处理平台等。

二、无人机电力线路安全巡检的主要组成

(一) 无人机平台及多传感器数据获取系统

作为无人机采集及获取数据信息的主要平台, 该子系统包括了无人机飞行平台、稳定平台、自主预警与避障系统、多传感器数据获取系统等设备, 共同保障无人机在飞行过程中能够采集获取到成像质量精准、有价值的数据信息。

(二) 数据通信链路系统

该子系统主要负责对地面测控站传递的信号进行接收和发射, 形成数据交互, 保障地面测控站与无人机飞行平台的数据通信。当传输速率达到4-8Mbps时, 便可与地面的测控人员进行实时的数据信息传递。

(三) 地面测控站

该子系统包含了无人机平台地面控制系统、数据编解码系统、实时数据分析系统、多传感器地面控制系统等设备。主要用于实现对无人机飞行状态的监控, 同时对飞行过程中的传感器数据信息获取方式进行控制, 同时还可以对获得的数据信息进行基础的分析。

(四) 地面数据处理系统

地面数据处理系统包括线路走廊三维可视化系统、基于激光、红外线、紫外线等多种传感器的电力线路安全巡检智能系统和多传感器数据预处理几何系统, 主要用于对获取的数据信息进行后期的数据处理、应用和存储, 并且通过多种的可视化技术来实现对输电线路的缺陷、隐患的判断, 从而对各线路的安全状况进行及时的诊断和排查。

三、无人机电力线路安全巡检的关键技术分析

(一) 线路隐患探测技术

线路隐患的探测与排查是无人机电力线路安全巡检的主要任务之一, 为了准确查找出电力线路的缺陷, 防患于未然, 无人机涉及到的主要探测技术包括了视觉探测、激光雷达探测和红外线紫外线技术探测三个方面。主要是借助无人机搭载的高清摄像机、激光雷达探测器和红外、紫外线成像仪等设备在巡检的过程中对线路进行探测与追踪, 并将收集到的信息数据传递到地面的数据处理收发平台, 地面工作人员通过获取的影像及数据信息判断线路中是否存在隐患或者明显的故障。

(二) 飞行姿势控制技术

在无人机的巡检过程中, 由于常常会受到天气环境的影响导致无人机的飞行角度有所偏移, 为了更好地保障无人机以及输电线路的安全性, 对无人机进行飞行姿势控制就显得尤为重要。该技术的原理是利用LQG控制器来实现对无人机俯仰及翻转时的姿态控制, 当无人机在空中悬停时, 便可以通过绳索进行外界施力, 从而保障无人机仍然可以正常运作。

(三) 无线通讯技术

该技术又可称为无人机的测控技术, 主要负责对无人机进行遥控测量、信息传递和跟踪定位服务。其中的遥控测量是指无人机在飞行过程中对其飞行状况和设备参数进行测量, 控制其设备和无人机的飞行状态, 信息传递是指对无人机任务载荷传感器信息进行传输, 跟踪定位是指对无人机的位置进行实时掌控, 确保无人机的稳定工作状态。

(四) 地面数据处理技术

地面数据处理技术主要是指地面数据处理中心通过自主研发的机关、红外、紫外成像仪、POS系统等多种传感器对获取到的数据信息进行高精准度的几何处理, 从而实现对输电线路安全隐患的识别和异常线路的判断, 并确定输电线路中存在的问题, 及时进行故障排查。其中, 多传感器数据信息几何处理技术需要处理和读取的数据信息较为庞大, 需要采用到遥感数据处理计算法和现代化的技术流程, 从而实现大量数据的高精度几何处理。

(五) 正射影像采集技术

目前, 我国针对航测影像的正射纠正都是通过CPU串行的方式对收集到的影像进行变换和修改的。随着传感技术的进步, 越来越多的影像数据需要进行处理, 传统的CPU串行已经无法满足对于正射影像的采集需求。在电力线路安全巡检系统中, 无人机可以借助其自身搭载的遥感器, 并基于GPGPU模型, 通过一定的技术处理, 获取到大量的正射影像, 并将其映射到GPU支持的图形绘制流水线上, 实现对航测影像的快速修改, 大大提高正射影像的采集速度。

四、总结

综上所述, 无人机的机身较传统飞机而言较为轻巧, 并且装载了大量现代化先进的科学技术和航测系统, 受恶劣天气变化的限制较低, 能够精确地诊断出输电线路中存在的问题, 有效排除安全隐患, 并实时采集高质量的影像信息, 从而保障巡检的作业质量, 提高巡检科技水平。这些优势都使得无人机逐渐成为电力巡检过程中的主要航测工具。

现阶段, 无人机航测技术仍然在不断地发展和完善, 涉及到了图像识别、电子通信、影像采集等多个技术领域, 并且具备了完整的无人机巡检系统。这不仅能够大大减少在传统电力线路安全巡检过程中的人力和物力, 降低巡检成本, 缩短巡检时间, 提高巡检效率, 同时对我国的航测技术和现代化新兴技术发展都有着极高的贡献价值和意义。

摘要：本文首先简要介绍了无人机在电力线路安全巡检中的主要任务及含义, 分析了无人机电力线路安全巡检的主要组成部分, 并结合无人机的特性, 对无人机电力线路安全巡检过程中的关键技术进行了逐条阐述, 表明无人机电力线路的安全巡检不仅对我国的航测技术发展有着极高的价值意义, 还对我国的现代化新兴技术发展做出了贡献。

关键词：无人机,电力线路,安全巡检,航测技术