无人机红外热像仪电力巡检

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无人机载红外热像仪高压电力巡检

一、行业背景

我国U前已形成华北、东北、华东、华中、E北和南方电网共6个跨省区电网；iiokv以上输电线路己达到近51. 4万km。根据相关数据表明，我国每年电力行业整体投资约为1000亿元,

其中硬件设施为73%,说明输电设备在国家电网建设上比重越来越大，随着电网的日益扩大，巡线的工作量也日益加大，100km的巡线丄作需要20个巡线人员工作一天才能完成。因此传统的巡线方式已经满足不了现代电力系统的广泛需求。

K 2015年将推广协同巡检模式

国网已明确的未来巡检模式，亦为无人机留下了发挥作用的广阔空间。

去年3月，国网公司运维检修部召开的工作推进会指出，到2015年，国家电网公司系统将全面推广直升机、无人机和人工巡检相互协同的输电线路新型巡检模式，全面提高巡检作业效率和效益，保障大电网安全运行。

根据此次会议，山东、冀北、山西、湖北、四川、重庆、浙江、福建、辽宇、青海共10个单位将作为试点，要求利用2013-2014年两年时间开展新型巡检模式试点工作，于2015年总结试点经验，完善标准体系，全面推广实施。

据了解，按照巡检业务界面划分，直升机可开展线路常规巡视和状态巡视、灾悄普査和应急抢险等工作，巡检对象主要为特高压、跨区直流和500千伏及以上a要线路。大、中型无人直升机应用于220千伏及以上交直流线路开展常规巡视和状态巡视;小型无人直升机应用于110千伏及以上线路单塔进行巡视、故障巡视和小范ffl通道巡査；固定翼无人机一般用于500千伏及以上线路开展通道巡视和灾后电网评佔等。人工巡检主要对管辖范IS内输电线路开展状态巡视、日常维护及检测等，在直升机、无人机巡检作业覆盖范H内，修订有关规程，以减少巡视次数。

2.无人机精细巡检

超面压供电局启用无人机巡检始于2012年的十八大保电时期，当时只能对输电线路进行整体粗放式巡检，经过近3年的科研攻关和探索实践，无人机精细化巡检水平已处于国内领先地位。

所使用的无人机山油动升级为电动，山单旋翼升级为多旋翼，拍摄平台山航拍云台升级为自主研发的机载吊舱，具有操控灵活、飞行稳定性好、悬停点距离近的特点，实现对输电线路近距离

360度无死角、无盲区拍摄，同时向地面系统实时回传1920X1080P高清画质图像，其工作效率

达到人工巡检效率的儿十倍，已成为专门用于针对输电线路故障点巡检作业的得力助手。在近儿年的作业实践中，该局也逐渐摸索形成了一套完整的无人机巡检管理模式，包括无人机作业管理制度、规程.无人机调用管理制度。他们编制的无人机作业班标准作业指导书，实现了在实际生产中的班组化管理，该管理模式在国内同行业中领先。

二.行业需求

从高压输电线路的运行管理模武和常规作业方式来看，传统巡线方式面临的困难有: 劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低。

遇到电网紧急故障和异常气候条件，线路维护人员不具备有利的交通优势，对于跨江，跨湖，跨山线路时常力不从心。

只能利用普通仪器或肉眼来巡査设施,巡査项U不全面。

人身安全隐患大，在山区林区有毒生物越来越多，特别是夏季的"脾虫"一旦被咬将危及性命，威胁最大的还有那些看不见的陷阱和捕兽夹。

所以常规人工巡线这种方式已经不能完全适应现代化电网建设与发展的需求。超、特高压电网急需先进、科学、高效的电力巡线方式。

三、系统介绍

使用无人机载红外热像仪进行电力巡査时，巡査系统的组成如下:

无人机(unmannedaerialvehicle或drone)是一种山无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机可以搭载多种任务载荷，如照相机、摄像机、紫外成像仪，红外热像仪以及他勘测设备等等。能够实现航空拍照，地质测量，高压线路巡视、油田管道检査、高速公路管理、森林防火巡査、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等等工作。

2.红外热像仪

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测U标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敬元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

3.无人机载红外热像仪

无人机配载红外热像仪进行高压线路巡视发挥了其成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便等优势。

无人机载红外热像仪，凭借其非接触测温，不受光线、雾霾干扰，可视距离远等特点，U前已广

泛应用于以下领域：电力巡线、石油管道巡视、森林防火巡査、太阳能电池检测、应急救援、警用等。

电力红外热像无人机对于穿越各种复杂的地理环境(如经过大面积水库、湖泊和崇山峻岭, 原始森林边缘地区、高海拔、冰雪覆盖区，频繁滑坡、泥石流等地质灾害地区)的电力线路检测无疑是个福音。

四、业务分析

1、传统巡线图示

2、无人机搭裁红外热像仪电力巡线解决方案

系统结构图

功能1:根据不同被测物体及其周ffl环境，设置背景温度和发射率，并通过手动或自动灰度拉

伸、对比度拉伸，获取最准确的温度数据和最优质的红外图像:

功能厶无人机悬停时，无人机控制摇杆可通过串口及10 口可选择自动、人工抓拍红外图片

和视频，并将温度数据、红外图片或视频保存至内置的存储卡中，方便后期对检测和巡

视进行更细致的分析;

功能3：可根据应用需求，自定义包括传输码流、采集帧频、报警温度在内的相关参数。

3.无人机搭载红外热像仪电力巡线方案优势分析

釆用进口640X480（XM6）或384X 288（XM3）非制冷焦平面探测器，输出无以伦比的红外图

像;

本机存储可保存热图、录像、温度、温度数据流等多种数据格式;

可通过宙口或无线传输与地面站通信，控制存储和对焦;

体积小，重量轻，功耗低，易于集成;

无人机通过挂接热成像设备，对高压电力线路进行巡检，通过温度异常变化对比值，发现隐

蔽性较强故障点，如电缆或电力线路上的器件有微小破损，肉眼从可见光中无法识别，但是

这些缺陷破损往往产生热效应,此时使用负载热像仪的无人机进行巡检，便可在巡检中提询

发现缺陷预防故障的产生?结合传统可见光巡线，热成像巡线将大大提高故障点检测的准确

性。无人机搭载热成像设备巡检输电设备判断依据：导线（有无红色发热点）、线夹（有无

接触点发热）、引流线（有无发热点）、绝缘子（有无击穿发热）、杆塔（有无击穿发

热）、耐张管（有无发热）:

无人机对于线路穿过的森林山火预警效果好，传统光电系统易受天气、大雾、光线、雾霾天气等环境影响，使可见光相机难以发现；而红外热像仪是检测热辐射图像，不受光线、雾霾天气影响，在烟雾形成之前?或者夜间均能发现热源。

红外视角与可见光视角对比图

无人机配备热像仪进行电力巡线图

4、无人机巡航作业的优势:

(1)随着今后电网的快速建设，维护电网的安全稳定高效运营，已成为电网运行的当务之

急。依鼎这一具有国际一流水平的高新技术及先进设备，将对电网运行质量的改善和经济效益的提高提供强有力的支持。

(2)无人机作业大大提高了电力维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的环

境下迅速完成。

(3)传统的巡线作业方式科技含量少，丄作效率低。与之相比，利用无人机作业便显出巨

大的优势。

(4)无人机机载设备较多，能够同时利用多种设备对线路进行检査，提高了巡线的可靠

性。

(5)使用无人机作业，可使作业范圉迅速扩大，且不为跨江，跨湖，污泥或雪地所困扰。

直升机可以到达地面人员无法接近的山谷地带，可以迅速跨越两个工作地点，不仅速度快, 而且不会像汽车那样破坏庄稼、轧坏上地，这在日益重视环境保护的今天，具有深远的意义。

5.无人机巡航效益分析

1)无人机巡线降低了电力部门整体巡检成本。据相关数据表明：某电网

公司一年人工巡线费用大约在60万左右；随着线路长度的增加，其规模效应越来越明显，

人工巡线费用会大幅增加,利用无人机进行巡检可以使巡线平均成本会越来越低。

2)无人机巡线在巡线过程中发现重大危急缺陷，及时为运行单位提供信息，避免了线路事

故停电，挽回了高额的停电费用损失。据了解一个城区4万户居民，停电8小时将直接导致

经济损失在40万元左右。

（3）每次飞行时间可达1小时，每小时巡线30公里。每飞4个架次相当于出动30名巡线员一整天的工作量，且不受地理环境的限制。

国家电网系统釆用无人机搭载红外热像仪进行电力线路巡航替代人工巡线将呈现科技发展不可逆转之势。