無人機(jī)在農(nóng)投系統(tǒng)的應(yīng)用范文

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廣西農(nóng)村投資集團(tuán)有限公司（簡稱農(nóng)投系統(tǒng)）所屬的供電發(fā)電企業(yè)分布在廣西40多個市、縣（市、區(qū)），轄區(qū)多山、多丘陵、多河流，平原很少，地形地貌十分復(fù)雜。每年臺風(fēng)、暴雨、大雪、冰凍等災(zāi)害都不同程度地引發(fā)供電線路各種故障，給企業(yè)帶來不少損失，對人民群眾生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不良影響。供電發(fā)電企業(yè)日常需定期巡線，特別是線路故障發(fā)生后，更要及時排查、清除故障。目前傳統(tǒng)的人工巡線、查找故障點(diǎn)和消除故障除了需要投入大量的人力物力財(cái)力外，巡線的效率和質(zhì)量還比較低，傳統(tǒng)的巡線方式已經(jīng)滿足不了農(nóng)投系統(tǒng)的供電安全可靠性需求。如何利用無人機(jī)在供電企業(yè)進(jìn)行巡線，加強(qiáng)線路日常維護(hù)，加快故障排查、故障清除已成為農(nóng)投系統(tǒng)亟待研究解決的課題。本文試從農(nóng)投系統(tǒng)輸電線路建設(shè)發(fā)展、巡線工作模式變化等方面進(jìn)行分析，提出無人機(jī)在本系統(tǒng)進(jìn)行巡線的措施和建議。

一、農(nóng)投系統(tǒng)輸電線路運(yùn)維及無人機(jī)巡線現(xiàn)狀

至2017年底，農(nóng)投集團(tuán)管轄的40家縣級供電企業(yè)，投入運(yùn)行的3千伏至110千伏輸電線路共計(jì)100262千米，其中110千伏線路3053千米、35千伏線路13615千米、3千伏至10千伏線路83595千米，線路約30%位于高山地區(qū)，約60%位于遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、遠(yuǎn)離交通干線、人煙稀少的地區(qū)。經(jīng)預(yù)測，高壓輸電線路建設(shè)長度每年以5%的增速增長。目前，各縣級供電企業(yè)大部分采取傳統(tǒng)的人工巡檢模式，巡檢工作主要由巡檢班組和供電所完成，巡檢班組負(fù)責(zé)35千伏線路巡檢，供電所負(fù)責(zé)10千伏及以下線路巡檢。基本每年常規(guī)巡檢2次，而對電源線路及重大用戶等主要線路基本是每月巡檢。隨著無人機(jī)巡線在國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)等大型電力企業(yè)的廣泛應(yīng)用，農(nóng)投系統(tǒng)部分縣級供電企業(yè)也積極應(yīng)用無人機(jī)對輸電線路進(jìn)行巡檢，目前已有田林、恭城、寧明、鐘山、西林、昭平、灌陽、龍勝、崇左等9家供電企業(yè)使用無人機(jī)進(jìn)行巡檢，共購置無人機(jī)32臺，完成無人機(jī)操作人員初步培訓(xùn)，為在農(nóng)投系統(tǒng)范圍內(nèi)開展無人機(jī)巡檢業(yè)務(wù)打下了良好的基礎(chǔ)。其中，田林供電公司使用無人機(jī)數(shù)量最多，并且比較成熟，擁有14臺深圳大疆無人機(jī)，型號有精靈4、精靈4Pro、經(jīng)緯M210，歸屬營銷部管理使用，大范圍應(yīng)用于輸電線路的巡檢工作，顯著提高了巡檢工作效率和質(zhì)量。

二、無人機(jī)巡線

與傳統(tǒng)巡線工作模式比較模式比較

三、農(nóng)投系統(tǒng)對無人機(jī)巡線模式的選擇及建設(shè)方案

無人機(jī)巡線在農(nóng)投系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展空間較大，利用無人機(jī)定期對線路和用戶進(jìn)行巡視、在特殊氣象條件和故障狀態(tài)下進(jìn)行巡視，以及搭載熱成像攝像機(jī)夜間判別設(shè)備的溫差，迅速準(zhǔn)確查找出潛在故障點(diǎn)等，對農(nóng)投系統(tǒng)提高供電的安全可靠性已成為急需。

（一）農(nóng)投系統(tǒng)無人機(jī)巡線應(yīng)用模式的選擇

1.無人機(jī)輔助式。目前，農(nóng)投系統(tǒng)已有部分供電企業(yè)利用無人機(jī)進(jìn)行巡線。據(jù)調(diào)研反映，無人機(jī)巡線在盡快查找到故障方面有明顯的成效，普遍的做法是巡線人員帶著無人機(jī)，到需要巡視的線路放飛無人機(jī)，通過操控讓無人機(jī)沿著線路進(jìn)行巡視，操控人員通過手機(jī)屏幕或者無人機(jī)專用視屏，觀察無人機(jī)拍攝到的畫面，巡線人員根據(jù)畫面情況判別線路是否存在故障、何種故障等。能否發(fā)現(xiàn)故障與巡線人員的工作經(jīng)驗(yàn)、個人技能、無人機(jī)操控能力，以及無人機(jī)飛行路線、線路遠(yuǎn)近、無人機(jī)視角有很大的關(guān)系。現(xiàn)場巡線人員通過判斷，確定線路情況并向上一級匯報(bào)。優(yōu)點(diǎn)：大大減輕巡線人員的勞動強(qiáng)度，擴(kuò)大巡視視野，提高巡線效率。缺點(diǎn)：對于巡線人員的經(jīng)驗(yàn)有一定要求，對一線人員操控?zé)o人機(jī)能力要求較高，但一線人員往往文化水平不是很高，難于操控?zé)o人機(jī)；并且每個企業(yè)又不可能為每一個站所單位配備一名專門的操控人員。由于無線控制距離一般在2~5千米范圍，無遮擋可達(dá)到5~7千米，在夜間、雷雨大風(fēng)等惡劣天氣條件下巡線工作難以開展。

2.無人機(jī)自主巡線。由于無人機(jī)輔助式巡線存在的問題和不足，采取無人機(jī)自主巡線將成為農(nóng)投系統(tǒng)首選。無人機(jī)自主巡線是給無人機(jī)下達(dá)巡線范圍指令，遠(yuǎn)程放飛無人機(jī)，由無人機(jī)在指定范圍內(nèi)按照線路軌跡（由經(jīng)緯度、高程、特定場所規(guī)避、自動避阻、4G通訊和自建通信基站等要素組成）飛行進(jìn)行巡視；無人機(jī)上可攜帶紅外成像、光學(xué)變焦攝像機(jī)（可達(dá)到7~15倍），以及紅外或可見光輔助燈。自主巡線在夜間、雷雨大風(fēng)等自然氣象條件下也可以開展巡視。遠(yuǎn)程放飛僅需要明確目標(biāo)坐標(biāo)的方式，可大大降低操控人員的技術(shù)要求和控制難度。一般情況下，現(xiàn)場無需人員干預(yù)、操控?zé)o人機(jī)。工作半徑：根據(jù)無人機(jī)續(xù)航時間，一般在20~100分鐘之間，巡航距離應(yīng)結(jié)合中途進(jìn)行故障識別考慮，可在10~40千米之間。無人機(jī)通訊：可搭載2種通訊方式，即4G和無線方式，純無線通訊需要在供電線路區(qū)域建設(shè)無線基站，一般在4G信號較弱、故障頻繁的大山、峽谷等地段，需要建立無線基站，以便實(shí)現(xiàn)兩種通訊模式的無縫銜接。無人機(jī)放飛：遠(yuǎn)程放飛。設(shè)立無人機(jī)機(jī)場，一般以20千米半徑范圍內(nèi)設(shè)置一座機(jī)場，機(jī)場位于半封閉式樓頂，面積5×5米即可，機(jī)場中心設(shè)立返航信號點(diǎn)，每座機(jī)場放置1~2架直升飛機(jī)。平時無人機(jī)處于自動使用電浮充電、正常通訊的方式，當(dāng)需要放飛時，由調(diào)度或配網(wǎng)中心下達(dá)巡線指令，配網(wǎng)或無人機(jī)監(jiān)控中心執(zhí)行放飛，給無人機(jī)下達(dá)巡線指令，指令代碼包括線路坐標(biāo)高程等數(shù)據(jù)，巡線范圍為線路起始坐標(biāo)至結(jié)束坐標(biāo)。無人機(jī)返航：巡線結(jié)束可返航或就近降落，無人機(jī)降落后自動進(jìn)入充電狀態(tài)，機(jī)場人員應(yīng)對無人機(jī)進(jìn)行檢查和維護(hù)或更換機(jī)載儀器。關(guān)鍵問題：無人機(jī)的電池續(xù)航。可在始末端機(jī)場中間位置或在較長線路的中間位置搭建續(xù)航點(diǎn)，可選擇農(nóng)村電工樓頂面積3×3平方米建設(shè)續(xù)航點(diǎn)，降落時由農(nóng)村電工更換電池即可。效果應(yīng)用及分析：無人機(jī)巡線的視頻鑒別和分析，可以在集團(tuán)公司總部或二、三級公司的后臺系統(tǒng)自動進(jìn)行，同時將視頻分享到相應(yīng)需要的單位。無人機(jī)監(jiān)控中心對巡線圖像和信息進(jìn)行處理：一是對視頻內(nèi)容進(jìn)行分析判斷。二是建立視頻分析系統(tǒng)，建立視頻識別模塊大數(shù)據(jù)庫，對斷線、斷桿、高干植物觸碰、塌方等常見災(zāi)害進(jìn)行自動識別，當(dāng)出現(xiàn)類似情況時無人機(jī)進(jìn)行盤旋多視角拍攝，并根據(jù)需要進(jìn)行紅外熱成像。經(jīng)過生成數(shù)據(jù)保存至系統(tǒng)，包括故障點(diǎn)坐標(biāo)等，發(fā)送至有關(guān)人員以便盡快解決故障。三是搶修人員及時進(jìn)行修復(fù)。

（二）應(yīng)用拓展與需要重點(diǎn)巡視的位置包括無人值守變電站巡視、重點(diǎn)用戶巡視、偷漏電檢查點(diǎn)等坐標(biāo)。對工程進(jìn)度、現(xiàn)場安全作業(yè)檢查，農(nóng)投集團(tuán)可遠(yuǎn)程啟動無人機(jī)進(jìn)行檢查，如遠(yuǎn)程檢查工程施工進(jìn)度、安全、偷漏電以及防洪預(yù)警等。

（三）可見光和紅外線夜視、紅外成像的巡線模式應(yīng)用可見光巡視可在白天進(jìn)行。如具備紅外夜視，可在白天和晚上進(jìn)行巡線、故障查找。紅外熱成像巡線，可在不同溫度形成不同色差圖像，可判別是否存在發(fā)熱類故障。還有其他相關(guān)的應(yīng)用。無人機(jī)巡線運(yùn)營和管理，可在農(nóng)投集團(tuán)設(shè)立無人機(jī)監(jiān)控中心，各縣公司設(shè)立分中心，平時運(yùn)行維護(hù)以縣公司為主導(dǎo)，農(nóng)投集團(tuán)無人機(jī)控制中心以抽查、監(jiān)督為主。設(shè)計(jì)無人機(jī)巡線視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)，通過大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，智能識別故障。

四、無人機(jī)在農(nóng)投系統(tǒng)巡線的效益分析

無人機(jī)在農(nóng)投系統(tǒng)巡線不僅發(fā)展空間大，而且對提高巡線質(zhì)量、效率以及降低企業(yè)生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是無人機(jī)巡線降低了整體巡檢成本。相關(guān)數(shù)據(jù)表明：發(fā)現(xiàn)故障與解決故障所需時間比，在沒有災(zāi)害氣象的一般情況下為6:1，災(zāi)害氣象條件下可達(dá)比例更大。隨著線路長度的增加，其規(guī)模效應(yīng)越來越明顯，利用無人機(jī)進(jìn)行巡檢可以使巡線平均成本越來越低。據(jù)農(nóng)投系統(tǒng)田林供電公司總結(jié)分析得出，原需3~4天完成的人工巡檢作業(yè)，使用無人機(jī)巡檢后縮短為3~4小時，常規(guī)巡檢時間平均節(jié)約80%，查找故障時間平均節(jié)約90%。二是無人機(jī)巡線在巡線過程中可及時為運(yùn)行維護(hù)單位提供信息，大大提高了維護(hù)工作的時效性、供電的安全性和可靠性。田林供電公司自2016年啟用無人機(jī)以來，結(jié)合電力地理信息GIS系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了部分低壓配網(wǎng)的實(shí)時遠(yuǎn)動信息；利用地理信息系統(tǒng)（GIS）定位和地理屬性查詢功能，結(jié)合無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，有效地進(jìn)行配電網(wǎng)分析，實(shí)現(xiàn)縣城電網(wǎng)1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)換電源，極大地提高了電網(wǎng)供電的可靠性和電網(wǎng)維修檢修效率。三是正常情況下每次飛行時間30分鐘，時速可達(dá)35~72千米,考慮中途定點(diǎn)觀察等因素，可巡線10~20千米，如在對端機(jī)場停放可達(dá)到30千米。每飛1個架次相當(dāng)于出動6名巡線員一天的工作量，且不受地理環(huán)境的限制。按每個供電營業(yè)所配備1臺無人機(jī)計(jì)算，配置1臺載荷在3千克以下的無人機(jī)，約1萬元左右，一個供電所線路約60千米，每月最少巡線2次計(jì)算，需要約48個工作日，運(yùn)用無人機(jī)自主巡線，可節(jié)省40個工作日以上，按每工日200元計(jì)算，可節(jié)省8000元，且效率和安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工巡線。田林供電公司是農(nóng)投系統(tǒng)較早采用無人機(jī)巡線的三級公司，根據(jù)該公司不完全統(tǒng)計(jì)，采用無人機(jī)后極大地提高了工作效率，和人工巡線相比，一個人帶著1臺無人機(jī)巡線一天內(nèi)可完成50千米線路，而人工巡線則需要12人的工作量。在極端天氣情況下供電線路發(fā)生故障時，無人機(jī)巡線的優(yōu)勢和效率更加明顯。有時人工不適合開展工作的時間段，無人機(jī)可以正常開展。從經(jīng)濟(jì)效益來說，1臺無人機(jī)需2~10萬元，采購費(fèi)用和人工成本相比，半年內(nèi)可以收回成本。

五、結(jié)語

在電力行業(yè)輸配電線路建設(shè)運(yùn)維中，無人機(jī)起到相當(dāng)關(guān)鍵的作用，如能在農(nóng)投系統(tǒng)供電企業(yè)中廣泛地運(yùn)用無人機(jī)系統(tǒng)，在確保安全前提下科學(xué)有序地推進(jìn)無人機(jī)智能巡檢業(yè)務(wù)，最終建成“無人機(jī)巡檢為主、人工巡檢為輔”的巡檢模式，對大力提升輸電線路的巡檢質(zhì)量、效率大有裨益，最終實(shí)現(xiàn)安全、成本、效能總體最優(yōu)，對實(shí)現(xiàn)農(nóng)投集團(tuán)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的意義。

作者：朱玉紅 單位：廣西農(nóng)村投資集團(tuán)有限公司