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无人机助力电力巡检——省时、高效、精准
时间:2019-04-11 点击:88

作为新兴的巡检工具,无人机已凭借其迅速快捷、工作效率高、不受地域影响、巡检质量高、安全性高、便于携带和运输等诸多优势,在输电线路的日常巡检与精细化巡检作业中得到了广泛应用。无人机可以直观、全方位地对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速检测、排查,为传统人工巡视提供有效补充,大幅提高了巡检人员的工作效率。


在以往各类输电线路的巡检中,特高压输电线路的巡检一直是一个“老大难“问题(特高压是指1000kV及以上交流电网或±800kV及以上直流电网)。电力线路电压等级越高,在其附近作业的无人机受到的电磁干扰就越大,越容易发生地磁信号、遥控、图传信号丢失等现象。
    现在,通过无人机RTK定位技术便可克服强电磁干扰,实现高压线路巡线。

一、RTK技术:



在认识RTK定位技术之前,我们需要先了解卫星定位技术,又称GNSS(GlobalNavigation Satellite System)技术。该技术通过测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,综合多颗卫星数据,从而运算出接收机的具体位置。因为需要计算三维位置及偏差,所以需要至少4颗卫星。
GNSS 技术的优势是:观测时间短、提供三维坐标、操作简便、全天候工作、功能多、成本低。
    目前主流的GNSS系统有北斗卫星导航系统(中国)、GPS(美国)、Glonass(俄罗斯)、Galileo(欧洲)等。但GNSS技术也有它的弊端,它可能因为各种原因产生定位误差。



例如:卫星星载时钟和接收机上的时钟并不能始终保持同步,这就会造成时间上的偏差信号;如果在传播过程中受到大气层和各种障碍物的反射,信号传播路径就可能变长,造成测距误差等。
这类定位误差可达米级,甚至可能超过 10 米。这样的误差,导致 GNSS 系统无法满足对定位精度要求高的行业及场景。
不过,聪明的科学家根据 GNSS 定位技术的特点,研究出 RTK 定位技术。
RTK是Real- time kinematic 的缩写,即实时动态,又称载波相位差分技术。RTK 是一种能够提高 GNSS 系统定位精度的技术,它能够将 GNSS 系统的定位误差缩减到厘米级。

二、大疆D-RTK 技术:

    DJI 大疆创新将 RTK 定位技术应用到无人机中,并推出 D-RTK 技术。D-RTK 技术的应用使得无人机具有高精度的定位及抗磁干扰能力。




经纬 M210 RTK V2 使用的 D-RTK 使用频点:
GPS:L1/L2;GLONASS:L1/L2;BeiDou:B1/B2;Galileo:E1/E5。
首次定位时间:< 50 s,
定位精度:垂直 1.5 cm + 1 ppm(RMS);
水平 1 cm + 1 ppm(RMS)。
*1 ppm 是指飞行器每移动 1 km 误差增加 1 mm。

    当无人机进入变电站、铁矿等强干扰的飞行区域时,即使无人机使用 RTK 定位技术,强大的磁场依然会干扰无人机的电子罗盘,使其无法准确判断航向,导致悬停位置发生偏移,增加飞行危险性。




针对此种情况,DJI 大疆创新首创将双天线测向技术应用到无人机 RTK 定位技术上,创造性地推出了 D-RTK 高精度导航定位技术。
    原有的无人机 RTK 定位技术只有一根天线,仅能获得流动站与基准站的精准位置关系,无法提供准确的流动站航向信息。而双天线测向技术在流动站一根天线的基础上另外又增一根天线,流动站分别将两路信号接收解算后,以其中一路接收天线的数据做基准,向另一路接收天线发送解算修正信息,完成天线 2 跟天线 1 的相对精准定位,从而获得两根天线之间的相对矢量。




该矢量经过数据处理后可为无人机提供航向信息,使无人机获得高精度的二维信息,即位置与航向信息。天线之间的相对距离越远,定向精度越高。

三、以日常输电线路巡检作业为例,从 7 个方面教你提升无人机巡线效率

1、选择合适的作业机型
在阵风较多的山区或沿海地区进行可见光巡视工作时,使用大疆经纬 M200 V2系列等动力冗余度较高的无人机进行作业,能有效减少因抗风而导致的飞行不稳现象。
在高电压或强电磁干扰的区域,优选经纬 M210 RTKV2 等抗干扰性较强的机型,同时可搭载禅思Z30等支持高倍变焦的相机,即使与线路保持距离也可发现线路细微问题。
在进行红外或进行夜间特巡时,使用禅思XT2等双光功能红外相机或“御”Mavic 2 行业版等带有探照灯的可见光设备能更好胜任作业,达到精准作业效果。

2、检查电池的数量与状态
在前期设备的准备与检查中,必须充分考虑携带的电池是否满足本次巡检的需求。在数量方面,电池数量与作业量要足够匹配。在电池状态方面,需要注意检查电池的外观是否有损坏、变形等现象;电池接口的金属片是否存在破损、烧蚀等现象;电池电量是否为满电等。

3、事先调查巡检线路的现场环境
出发前,可通过卫星图、线路建造设计图、地形图等多种资料,对所要巡视的线路的以下环境要素进行事先调查:地形条件状况、有无允许起降的场地、飞行空域是否视野广阔、有无遮挡物等。从而避免正式巡视时手忙脚乱而飞出遥控范围,导致失联、坠毁等事故。

4、制定巡检飞行计划
高效的航线规划是提升飞行作业效率的基础。在航线规划时,需要兼顾顺序安排、对于线路塔上关键部位(绝缘子、销钉或者螺母等)顺逆光的拍摄手法选择、曝光补偿的控制等。

5、设定合适的导线巡查作业高度
由于重力作用,输电导线一般会下垂且低于塔本身的高度。在对特定线路进行飞行巡视时,需要对线路进行距离恒定的跟随录像。此时,飞行器的飞行高度应尽可能与导线错开高度,距离相差和 1~2 米为优,防止因为操作失误而导致撞线及坠机。

6、设定合适的通道巡查作业高度
在日常巡检中,需要把作业高度设定在地线之上,待飞行器到达指定的飞行高度后,再开始作业,防止飞行器遭遇撞击。受到山林地势影响,无人机往往难以到达地面对塔基等部位进行巡查,过低的飞行高度也会导致飞行难度增加,对巡线工作效率产生较为明显的影响。

7、设定合适的巡检作业半径
受续航以及短波射频信号特点的影响,无人机进行巡线作业时,作业半径不应超过 2.5 km。如果电池电量降至 35%-40% 区间内,应考虑立即全速返航,以免触发低电量强制降落,导致无人机丢失。



    科技的进步让越来越多的行业感受到了生产力所带来的改变。我们可以预计,未来,随着越来越多智能化设备的搭载,无人机在电力行业的应用也会越来越广,让更多电力一线从业人员向更高技术含量的岗位转化。


行业无人机应用整体解决方案——蓝天飞扬谷经理18210656356

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