架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用
电力巡检机器人综合管理平台开发与应用
电力巡检机器人综合管理平台开发与应用广东省深圳市518057摘要：随着电网规模的不断扩大，人工巡检的工作量也在进一步加大，容易产生因人力资源、设备资源有限引起的人工巡检不到位等情况。
为了应对运维工作的现状，结合机器人技术的不断发展，近年来巡检机器人得到了广泛的应用，逐渐替代了人工巡检方式，实现了远程监控、分析运行中的电气设备、母线及其引接导线的实时状况，监测电气节点的发热温度、变压器的油温/油位数据等功能。
通过对电力巡检机器人综合管理平台的应用扩大应用区域巡检的范围，提高巡检的效率，对现场监测数据进行分析和整理，为电网综合监测管控体系提供数据支撑，提升电网数据监测及应用的水平。
关键词：电网；巡检机器人；远程监控引言现阶段，国内220kV及以下电压等级变电站基本为无人值守模式，500kV变电站为少人值守模式，将来也要陆续普及无人留守。
变电站内监测对象众多，常规的在线监测安装范围有限，一些施工困难或危险区域往往难以监测，因此许多日常运维工作需要依靠人工巡检完成。
站内存在大量的设备，且较分散，人工巡检工作量大，导致运维人员工作负荷和压力较大，特别是在电力管廊等工况复杂的环境中，更加增加了安全风险和隐患。
1总体架构电力巡检机器人综合应用平台运行于数据管理的内部网络，它包含了应用系统、结构方案、具有自感应部署功能的巡检机器人本体以及第三方巡检部分等四方面内容。
对于应用系统而言，主要是采集数据的高级应用功能，包括储存、分析、显示、指令控制、状态研判等方面。
具有自感应部署功能的巡检机器人利用电力通讯网络与接口保持对接，按照各项巡检任务和指令达到监测区域，收集信息上传至采集终端。
第三方巡检部分和外部平台则是利用规范化接口构建巡检机器人本体与采集终端的双向通讯。
按照平台业务功能和技术应用架构，详细整合其应用功能，按照平台物理层级开展技术应用功能的方案实现。
巡检机器人一体化管控平台实现了两级部署，不仅实现了本地化运行需求，又可统一管理指定范围内的机器人，达到了数据统一储存、集中管控的目的。
架空输电线路无人机自主巡检仿真环境设计措施分析
架空输电线路无人机自主巡检仿真环境设计措施分析摘要：无人机电力巡检已经逐渐普及，但人工操控无人机仍存在弊端，研究电力无人机自主巡检已经成为一大趋势。
无人机自主巡检功能需要做大量的实验反复验证相关的功能，在实际现场实验对输电线路会造成巨大的潜在风险。
针对这一问题，设计了输电线路环境模型，在Airsim仿真平台上实现了无人机巡检飞行实验，为更高效、低风险地研发无人机自主巡检功能提供了技术参考。
关键词：输电线路仿真；无人机自主巡检；Airsim仿真到2020年末，全国输电线路的总长度由2014年的1150千公里增至1590,000公里，而高压等级的电网运行距离达到110万 km，而目前的输电线路运检工作人员数量严重短缺，已经不能满足电网监控的新要求。
随着高性能、轻量化的航空传感技术和导航定位技术的发展，使其在电力监控中的广泛使用。
采用手动操纵的方式，实现对输电线路、输电杆塔等部件的状态监测和障碍检查。
但在无人机的普及和使用中，出现了许多问题，这些问题的出现既会对无人机驾驶员的操作能力造成很大的影响，也会对电网运行的安全性造成一定的不利影响，而对无人机进行手动监控则会导致电池的更换，从而导致作业效率下降。
为此，对无人机的自动巡检模拟进行了深入的探讨[1]。
无人机自动巡检模拟试验可以为实际运用、优化其性能、降低开发费用等方面提供依据。
当前有关无人机系统的模拟研究多为无人机控制系统、飞行稳定性和动力学建模等领域，有关无人机电力巡天模拟试验的研究相对比较薄弱。
本论文采用 SolidWorks对无人机进行了电力巡检的研究，在 Airsim开发的模拟环境下，对无人机的自动巡检性能进行了验证。
1仿真环境设计1.1 输电杆塔模型设计根据其外形特点，输电线路通常可划分成“猫头”型、“干”型、“酒杯”型、“桶”型、“上”型等；根据其使用范围，可以划分成耐张塔、转角塔、跨越塔、直线塔、换位塔、终端塔等。
通过对110 kV “干”形直杆塔的实例计算，对杆塔和导线进行了简单的建模，并对其进行了相应的优化，并将其与杆塔之间的连接部分和引线的电弧进行了优化。
配网架空输电线路无人机综合巡检技术
配网架空输电线路无人机综合巡检技术摘要：由于近些年我国配电网监控线路的规模不断扩张，我国过去使用的无人机监控技术所具有的局限性以及作业环境复杂性等弊端开始显露出来，同时还阻碍了无人机巡检技术的进一步发展。
为了解决这种问题，本篇文章便对过去所使用的无人机巡检技术存在的安全隐患进行了简单阐述，并由无人机的控制、无人机避障和作业环境的适应性等方面入手，对无人机综合巡检技术进行了深入分析，希望借此可以有效提升无人机综合巡检技术在飞行时的安全性。
关键词：无人机；配网架空线路；综合巡检技术引言：随着近些年，信息处理、遥感还有自动化控制等新型技术不断的发展，我国诸多行业（例如铁路、石油化工以及交通物流等等）都开始广泛应用无人机技术，并且电力行业也开始对无人机综合巡检技术进行深入的研究以及应用。
目前，配电网设施的运行与维修效率以及技术能力相对低下，缺少配电网设施的停电试验工程，日常的巡视与检查变成了当前最为关键的一个设备运行管控方式。
因此将无人机综合巡检技术应用到输电线路的检查与检测中有着极为重要的作用。
一、对无人机综合巡检技术安全隐患的分析现阶段，在通过无人机进行精细化的线路巡视与检查工作时，一定要开展悬停检查，同时为了确保巡检准确性，输电线路以及无人机之间的距离也不能过远，否则可能会出现输电线路、飞鸟以及周围的建筑物和树木误撞无人机等问题。
就目前来看，利用设计来保证无人机实现安全飞行是解决飞行安全等问题最主要的途径，下面我们便由无人机的控制技术还有避障技术作为切入点进行深入分析，通过技术手段来实现配网架空输电线路中无人机综合巡检技术的安全运行。
1.控制技术（1）多余度的飞控系统电子器件是飞控计算机中最主要的硬件结构，同时集成电路也已经被广泛的应用到了飞控领域之中，但是因为现阶段工艺制造能力的约束，因此元器件的质量还有可靠性等比较低，通过传统的设计方案进行设计很难再去满足系统可靠性等要求。
而为了解决上述问题，余度技术便随之出现。
输电线路无人机智能巡检技术概述
输电线路无人机智能巡检技术概述摘要：我国幅员辽阔，为保证全国各地的可靠供电，需建设较多的高压输电线路。
而线路巡检是保证高压输电线路正常运行的重要手段，对我国电力的可持续供应和经济的安全、快速发展具有重要意义。
最近十几年，随着国家经济的高速发展，架设的高压输电线路越来越多。
在这种背景下，如果采用传统的人工巡检模式巡检数量如此之多的高压输电线路，将会不可避免地存在着作业强度大、巡检周期长、部分线路检修危险等问题。
近年来，国家电网公司积极引进无人机智能巡检技术，提升高压输电线路巡检工作的自动化程度，改进巡检工作模式，以期实现高压输电线路的精确、高效、经济巡检。
关键词：输电线路；无人机；智能巡检；技术1输电线路无人机智能巡检现状无人机智能巡检技术是一种由飞手远程操控无人机，通过机载传感设备对架空高压输电线路进行巡查和检修的技术。
根据无人机机体结构的不同，可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机、固定翼无人机和复合翼无人机。
其中，无人直升机体积较大，控制难度和使用成本较高，已很少应用于输电线路巡检中;多旋翼无人机小巧灵活，可垂直起降、精准悬停，但它可承受的负载较小，机动性和飞行高度较低，且续航时间较短;固定翼无人机巡航速度较快，且续航时间长，但需要跑道起降，也无法悬停;结合了多旋翼和固定翼的复合翼无人机兼具多旋翼和固定翼无人机的优势，但其成本较高，尚未在高压输电线路巡检中使用。
在输电线路无人机巡检中，无人机是承载监测输电线路运行状态遥感设备的平台。
常用的遥感检测手段包括可见光成像、紫外成像、红外热成像、激光雷达电能等。
其中，可见光遥感检测利用相机等可见光采集设备，检查肉见可见的输电线路及其附属电力设备的特性和性质变化，已被广泛应用输电线路无人机巡检工作中;紫外遥感检测主要利用紫外遥感设备，检测输电线路和电力设备是否发生电晕放电或局部闪络的现象。
由于成本较高，紫外遥感检测尚未在输电线路无人机巡检中被广泛使用;红外遥感检测主要利用红外热像仪等设备，检测运行中的电力设备是否出现过热缺陷的现象;激光雷达检测主要用于输电线路的地理信息测绘和定位导航中。
输电线路无人机巡检技术-湖北电力公司
（一）应用成效
（一）应用成效
（一）应用成效
（二）前景展望
（二）前景展望
（二）前景展望
汇报完毕
（二）无人机带电清除异物
3．喷火清除异物装置
（三）无人机灭火
利用无人机对山火易发区进行空中巡视
（三）无人机灭火
所研发的无人机灭 火装置，利用无人机平 台搭载灭火弹（液）， 可有效深入火场，在线 路通道内投放灭火弹 （液）进行灭火，降低 山火引发线路跳闸风险。
一
目
二
录
三
四
（一）应用成效
无人机巡检可有效缓解线路里程的快速增长与 线路运维人员数量相对不足之间的矛盾，通过克 服人工视距和视角限制，极大解决了人工巡检劳 动强度大、工作条件艰苦等诸多问题，实现了高 空设备隐蔽缺陷的快速精确排查及通道净空距离 的高效精细核查，极大地提高了线路运维工作效 率和工作质量。
（二）无人机带电清除异物
1．直流清除异物装置
（二）无人机带电清除异物
2．激光清除异物装置
利用激光束聚焦发热， 灼伤异物悬挂点清除异 物。
原理：高功率激光发 器，在0.5秒内在照射 点产生300℃高温，灼 烧异物，将其熔断。
（二）无人机带电清除异物
3．喷火清除异物装置
•无人机携带喷火装置熔断 可燃异物 •主要针对塑料薄膜等长度 及宽度较大的异物
紫外等设备开展线路本 体巡查检测工作；
故障点查找、新 （改）建线路及通道清 理验收、灾害视察及应 急抢修等。
（一）无人机巡查检测技术
2.线路通道巡查： 搭载小型激光雷达，
实现危险源及交叉跨越 的快速定位，实现输电 通道点云分类及危险源 监测分析应用；
搭载多台影像传感 器，采集带有空间信息 的真实影像，实现线路 交跨距离和树线距离精 确测量。
无人机输电线路智能巡检技术综述
无人机输电线路智能巡检技术综述线路巡检是保证架空线路正常运行的重要手段，随着我国输电线路的快速发展，线路巡检工作面临着作业强度大、周期长，部分线路环境恶劣等问题，传统的人工巡视方法面临巨大挑战。
为此，近年来电网积极引进新技术，提高线路巡检工作自动化程度，改进巡检工作模式。
标签：无人机;输电线路;智能巡检技术巡检是确保输电线路正常使用的有效方法，随着输电线路的增长，导致线路巡检工作面临着非常多的问题，而以往人工巡视方法已经难以满足要求，此时便引进了无人机技术，在一定程度上了实现了巡检工作的自动化，解决了一定的巡检问题。
一、电力无人机概述根据无人机的机体结构，通常可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机和固定翼无人机三类。
目前在电力巡检中都有应用，但由于三种无人机的性能特点存在较大差异，其所承担的巡检任务也有所侧重。
无人直升机与传统直升机类似，但由操控人员在地面站进行操控，是早期电网无人机巡检试验方案之一。
由于无人直升机体积较大，操控难度较高，存在与电力设施碰撞产生严重后果的潜在风险，且成本较高，目前已较少应用在电力巡检领域。
多旋翼无人机由多个旋翼产生升力，通过改变各个旋翼的转速控制飞行器的姿态，具有小巧灵活、垂直起降、精准悬停的优点，但机动性和飞行高度较低，负载较小，续航时间短。
因此，在架空线路巡检中，多旋翼无人机通常负责小范围精细作业，或杆塔精细化建模等任务。
固定翼无人机依靠螺旋桨或涡轮发动机提供前进动力，由机翼与空气的相对运动产生升力，其巡航速度快，续航时间长，但起降需要跑道，且無法悬停。
在架空线路巡检中，固定翼通常负责大范围、有较高航程要求的任务。
除此之外，还有结合固定翼与多旋翼的复合翼无人机，兼具垂直起降、精准悬停与巡航速度快的优点，在灾后应急等恶劣复杂环境的应用场景中极具潜力，但在电力巡检领域尚未有大范围落地应用。
从功能来说，无人机在电力巡检中所扮演的角色主要为遥感承载平台。
二、无人机输电线路智能巡检技术（一）杆塔本体精细化巡视无人机精细化巡视是通过多旋翼无人机对杆塔精细部位进行高清拍照，通过图片巡检发现开口销、金具、绝缘子等部位缺陷，拍摄的内容主要包括导地线杆塔侧挂点、导地线侧挂点及绝缘子。
高压输电线路的无人机电力巡检技术
高压输电线路的无人机电力巡检技术随着无人机技术的不断发展，无人机在各个行业中的应用也越来越广泛，其中无人机在电力巡检领域更是发挥了重要作用。
高压输电线路是电力系统的重要组成部分，其运行状态的稳定性直接影响着全社会的电力供应。
传统的电力巡检方式存在着成本高、效率低、安全风险大等问题，而采用无人机技术进行电力巡检则可以解决这些问题，提高巡检的效率和精度。
本文将深入探讨高压输电线路的无人机电力巡检技术，包括其原理、优势、发展现状及未来趋势。
一、无人机电力巡检技术的原理无人机电力巡检技术是利用无人机搭载高清摄像头、红外热像仪等设备，对高压输电线路及相关设备进行全方位监测和巡视，通过数据采集、图像识别等技术手段进行异常检测，实现对电力设施状态的实时监测和评估。
红外热像仪可以发现电力设备的热量异常，帮助工作人员及时发现潜在故障，提前进行维修和处理，确保电网的安全运行。
相比传统的人工巡检方式，无人机电力巡检技术具有以下几点显著优势：1. 高效率：无人机可以快速飞越复杂的地形和环境，对电力设施进行全方位的巡视，不受地理环境的限制，巡检效率高。
2. 安全性：无人机代替人工上高空巡检，有效减少了巡检人员的安全风险，降低了人员伤亡事故的发生几率。
3. 数据准确性：通过高清摄像头和红外热像仪采集的数据，能够提供更加准确的电力设施状态信息，确保问题的准确识别和处理。
4. 成本效益：相比传统巡检方式，无人机巡检可以降低巡检成本，提高工作效率，减少设备损耗，具有显著的经济效益。
目前，无人机电力巡检技术已经在我国电力行业得到了广泛应用，逐渐成为电力设施巡检的主流方式。
各大电力公司纷纷引进无人机巡检技术，并与无人机厂商合作，进行设备的定制化开发，满足巡检的特殊需求。
而且，一些科研机构还在不断地研发无人机电力巡检的相关技术，如自主飞行、自动避障等，为无人机电力巡检技术的进一步应用提供了更多的可能性。
随着无人机技术的不断进步和电力行业的快速发展，无人机电力巡检技术将迎来更广阔的发展空间。
无人机在电力线路巡检的应用
无人机在电力线路巡检的应用摘要：本文就目前我国无人机在电力巡检领域中的应用及前景进行了简要阐述，引出了无人机电力巡检的发展、优势、技术、规模、前景，探讨了我国无人机在电力巡检领域中的应用及前景。
关键词：无人机；电力巡检；应用；发展0引言随着国民经济的飞速发展，人们对美好生活的向往和能源全球化进程的不断推进，输电线路规模不断扩大，对输电线路运行维护的要求不断提高，传统的电力巡检方式已不能满足电力巡检信息化管理的要求。
无人机作为可以在空中灵活移动的平台，可以搭载不同的载荷设备，具有操控简单、快捷高效、易于网络化协调巡检、维护费用成本低等优点。
无人机电力巡检还具有高效、精细、快捷等优势，特别适用于对山区、丘陵等复杂地形地貌环境的电力线路进行巡检。
无人机技术的应用有利于提升输电线路巡检工作效率和电力巡检的信息化管理水平。
1无人机技术简介无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操控的无人驾驶航空器的简称（UAV），无人机、控制站、通信系统和设备保障系统共同构成了无人机系统[3]。
（1）无人机。
为满足工业控制的要求，无人机需要具备以下特点：首先，为保证无人机在空中飞行稳定，可以适应不同的工况，其外形设计需要合理；其次，具备足够的载荷能力，以保证能够搭载信息采集系统和不同的任务设备；第三，可以完成特定的工作任务，如电力线路巡检、清障作业、架线作业、自主巡检等；最后，具备远程无线图传和定位功能等。
（2）控制站（GCS）。
控制站是无人机系统的重要组成部分，为无人机操控人员提供人机接口和工作环境等。
主要负责无人机的航线规划、起飞与降落、任务执行与管理、信息采集、控制计算和紧急情况处理等。
（3）通信系统。
通信系统起到连接无人机和控制站的桥梁作用，实现两者之间控制信息、任务载荷信息、无人机状态信息、图像视频等数据信息的传输。
（4）设备保障系统。
主要为无人机正常作业提供必要的技术支持和安全保障，满足无人机野外作业时需要的电力、油类等需求，实现转场作业的要求。
输电线路无人机巡检技术应用与研究
输电线路无人机巡检技术应用与研究发表时间：2020-12-29T16:53:26.473Z 来源：《中国电业》2020年7月21期作者：李建彬[导读] 输电线路智能机巡系统及机巡电力作业技术支持系统平台的建设实施，将促进输电线路从“人巡为主，机巡为辅”的运维模式向“机巡为主，人巡为辅”的运维模式转变，从而大大提高了输电线路巡视效率，有利于持续提高输电线路精益化运维管理水平。
李建彬国网冀北电力有限公司廊坊供电公司河北廊坊 065000摘要：着电网技术的不断发展，输电线路资产规模的不断扩大，线路的巡视工作对整个电网的安全与稳定起着至关重要的作用，而以人工为主的输电线路巡检模式由于巡视效果差、工作效率低等原因难以满足电力线路巡检的需求，因此机巡作业将成为电力巡检作业的主要手段。
部署机巡电力作业技术支持系统平台，扩展智能化机巡作业和数据分析的手段，有利于对数据进行综合管理、多维度分析与多样化成果展示。
此外，输电线路智能机巡系统及机巡电力作业技术支持系统平台的建设实施，将促进输电线路从“人巡为主，机巡为辅”的运维模式向“机巡为主，人巡为辅”的运维模式转变，从而大大提高了输电线路巡视效率，有利于持续提高输电线路精益化运维管理水平。
关键词：输电线路；智能机巡；功能模块设计；系统部署引言输电线路运行状况是否稳定直接影响着电网安全高效运行，然而，输电线路通道大多处于茂密山林区、繁华城镇区，多跨越高速公路、高速铁路和重要通道，仅凭人工的方式进行巡检工作难度大、效率低且风险高。
因此，研究在输电线路运维管理中应用无人机巡检技术，对于及时掌握输电线路运行状况、提高运维效率、降低安全风险等具有重要意义。
1无人机在架空输电线路上运用的背景近年来，国内经济和社会的迅速发展以及社会各阶层对能源的需求不断增加，促使发电规模不断扩大，而运输飞机的车辆数量保持相对稳定。
在这种情况下，无人机的使用对于维护、维修和建筑工程至关重要。
近年来，无人机的更新迅速加快，使得无人机在气流中的使用变得越来越重要。
无人机在10kV配电线路智能巡检中的应用
无人机在 10kV配电线路智能巡检中的应用摘要：无人机在10kV配电线路的巡检工作中已经取得了显著的成果，无人机只能巡检技术已经实现对架空线路、隔离刀闸、配电箱、电缆线路等配电线路及设备的巡检工作。
提升了巡检的效率，并且降低了巡检的成本。
无人机还可以克服外界条件的影响，对山区、崎岖路段的线路设备进行较高精确度的巡视，及时对配电线路的运行情况进行监控。
无人机技术的应用让电网的运维效果更理想。
本文针对配电线路无人机巡检应用进行了探讨，明确无人机的基本优势与发展前景，对未来配电无人机巡检的发展做了展望，通过完善无人机技术，为电力企业带来更有价值的服务做出相应的指导意见。
关键词：无人机；10kV配电线路；智能巡检配电网连接了电力系统和用户端，可以保证社会生活与生产劳作的用电需求，带来更安全可靠的电力能源。
为了提高用户用电的服务感知，配电网运维管理面对的压力越来越多。
配电架空线路与设备架设于户外复杂的环境中，很多电力企业仍然在用人工巡检的方式对其进行逐级巡线。
人工巡检比较依赖工作人员的工作经验，由于很多地区的配电线路所处的环境比较复杂，人工巡视比较浪费时间，而且存在很多部分的盲区，部分设备的缺陷无法被观测到，导致巡线的周期过长，巡视效率偏低，不能更好地完成巡检工作。
用无人机智能巡检技术可以减轻工作人员的负担，已经成为了未来的发展方向。
在复杂环境下配电线路的日常巡视工作已经迫切需要无人机智能技术。
一、无人机巡检技术在线路巡检工作中的发展前景在10kV配电线路巡检工作中，无人机巡检技术发挥了重要的优势，随着社会科技创新技术的快速发展，无人机巡检应用的前景更加广阔。
无人机巡检技术主要研究方向是无人机性能的强化，提升无人机的续航能力和遥控距离。
让无人机可以在危险复杂的环境中保持稳定运行的状态。
另外，电力企业需要不断加强无人机机型改进方面的重视。
探索无人机在通道巡查与测温等方面的应用功能，提升无人机机型的改进程度，让无人机可以在配电线路巡检中得到专业化的提升。
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架空输电线路机器人全自主巡检系统及示范应用FullAutomaticInspectionSystemandItsDemonstrationApplicationBasedonRobotforOverheadTransmissionLines彭向阳1,钱金菊1,吴功平2,麦晓明1,魏莱3,饶章权11.广东电网有限责任公司电力科学研究院,广州5100802.武汉大学动力与机械学院,武汉4300723.广东电网有限责任公司惠州供电公司,惠州516001基金项目：南方电网公司重点科技项目(K-GD2014-0621);国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA04Z202);ProjectsupportedbyKeyScienceandTechnologyProjectofChinaSouthernPowerGridCo;,Ltd;(K-GD2014-0621),NationalHigh-techResearchandDevelopmentProgramofChina(863Program)(2006AA04Z202);摘要机巡作业是当前电力巡检的主要发展方向,但与直升机、无人机以及变电站机器人相比,我国输电线路机器人巡检尚未达到实用化水平。为此,对输电线路机器人实用化巡检关键技术开展了研究,建立了机器人典型作业模式,研发了穿越式、跨越式两类巡检机器人,提出了机器人行走路径改造方法,首次设计了机器人自动上下线装置,并完成了机器人全自主巡检系统的研制。机器人通过了多种复杂自然环境和电磁环境工况的试验考核,以及户外真型线路试验段的功能测试,在500kV带电运行线路开展示范应用,对线路设备同时进行可见光和红外检测。巡检中暴露了巡检系统存在的问题并进行分析解决,提出了机器人异常情况下的紧急救援措施并成功开展带电救援作业。机器人单次巡检里程达到10km以上,巡检应用取得良好效果,机器人巡检系统达到一定的实用化水平。关键词:架空输电线路;机器人;巡检系统;全自主巡检;机器人自主上下线;应急救援;示范应用;DOI：10.13336/j.1003-6520.hve.20170731019ABSTRACTRobotinspectingisthemaindevelopmentdirectionoftheelectricinspection,butcomparedwithhelicopters,UAVs,andsubstationinspectionrobot,inspectionrobotfortransmissionlinesinChinahasnotyetreachedapracticallevel.Westudiedthekeytechnologyofrobotpracticalinspectionfortransmissionline,andputforwardseveraltypicaloperationmodesofrobotinspecting.Moreover,wedevelopedtwokindsofinspectionrobotofrobottopassobstaclesandrobottocrossobstacles,andproposedatransformationmethodofrobotwalkingpath.Forthefirsttime,wedesignedthedeviceofrobotautonomouson-lineandoff-line,andimplementedthedevelopmentofindependentinspectionsystemofrobot.Therobothasgotthroughavarietyofcomplexnature,electromagneticenvironmentconditiontestandoutdoorfunctiontestbasedonreallylinesection,andhascarriedoutthedemonstrationalapplicationon500kVliveoperationline.Therobotcancarryoutsimultaneouslyvisiblelightandinfrareddetection.Intheinspection,theproblemsofinspectionsystemareexposedandsolved,theemergencyrescuemeasuresundertheabnormalsituationoftherobotareputforwardandcarriedoutsuccessfully.Therobothasasingletimeinspectionmileageof10kmormore,andtheinspectionapplicationhasachievedgoodresults,therobotinspectionsystemhasreachedacertainpracticallevel.KEYWORDS:overheadtransmissionlines;robot;inspectionsystem;fullautomaticinspection;robotautonomouson-lineandoff-line;emergencyrescue;demonstrationapplication;0引言我国地域辽阔,各地区的地理气候等自然环境差异较大,电力线路巡检经常需要经过高山、江河、湖泊地区,并且经常遭遇严重覆冰等自然灾害,使得电力线路巡检任务繁重和异常艰难。传统人工巡线存在工作量大、效率低、巡检准确度低且危险性高等缺点。随着我国电网规模增大,而相应运维资源、人力物力并未等比例提升,急切需要先进巡检手段提高电力线路巡检能力。目前较先进的巡检手段主要有：直升机巡检、大型无人机巡检、中小型无人机巡检和智能机器人巡检等。有人直升机巡检效果好,但存在空域控制、巡检成本等因素,且巡检周期长,短则3月或6月一巡,长则1a一巡[1-2]。大型无人机巡检方面,南方电网实现了超低空、超视距复杂环境下大型无人机多传感器全自动巡检,仍在进行深化研究,在我国电网大范围开展实用化巡检仍需时间,且技术门槛相对较高[3-5]。小型无人机巡检因其机动灵活、携带方便,在一定程度上减轻了巡检人员工作量,在国家电网和南方电网已逐渐普及应用[6],但续航时间短,受巡检人员精神状态影响,不能长时飞行,限制了巡检距离,巡检时需要将无人机携带至所检杆塔附近才能飞行。相比之下,输电线路机器人巡检虽然速度较慢,但是可以长时间在线巡检、多次重复巡检,且能适应跨越大范围林区、大面积水域以及其他复杂地理环境和交叉跨越环境的线路巡检,具有全自主巡检、无巡视盲区、巡视周期短、巡检费用低等显著优势,是输电线路智能巡检技术发展的重要方向[7]。国外关于巡线机器人研究较早,代表性的有加拿大魁北克水电研究院及其研制的“LineScout”巡线机器人[8],日本东京大学与日本关西电力公司（KEPCO）共同研制的“Expliner”巡线机器人[9],美国电力研究院研发的巡检机器人“TI”等[10]。国内巡线机器人研究始于20世纪90年代,取得了一系列技术成果,典型代表有：武汉大学及其研制的“LineBot”系列巡检机器人[11-12],中科院沈阳自动化所及其研制的巡检机器人等。由于线路巡检机器人具有良好的应用前景和技术特色,所以已成为智能机器人领域的研究热点。但从目前研究现状来看,国内外输电线路机器人巡检技术存在如下问题,有待进一步突破。1）线路机器人过塔能力较差。目前已有的大部分巡线机器人不能跨越杆塔,且采用“猿猴爬树”方式可靠性及效率较低,并且无法识别和通过防振锤等异形障碍物。2）线路机器人上下线难度较大。目前巡检中普遍采用的带电作业吊装上下线方法存在耗时、耗力以及作业风险高等缺点,不利于应用推广,需要解决机器人自动上下线难题。3）线路机器人巡视手段单一。出于载重量与可靠性考虑,目前线路巡检机器人大多仅搭载单一传感器,巡检效率较低,可扩展性差。4）线路机器人尚未实现全自主巡检。全自主巡检需要机器人具备自主上下线、自主定位、自主识别障碍物和越障、自主巡检、自主充电等功能,但目前已有机器人巡检离不开频繁的人工干预。本文针对架空输电线路机器人实用化巡检存在的上述关键问题展开研究,在对机器人全自主巡检功能需求分析的基础上,研发了沿架空输电线路地线行走的机器人及全自主巡检系统,介绍了巡检系统功能和结构组成,对智能巡检机器人、机器人自主上下线成套装置、地面监控基站、太阳能充电基站、巡检后台管理系统等5个分系统进行设计和研制,并在电网500kV电压等级输电线路开展机器人全自主巡检应用,验证了机器人巡检系统的功能性能,巡检应用取得良好效果。1输电线路机器人全自主巡检系统概述机器人全自主巡检即机器人在巡检起始杆塔自动上线,在巡检终止杆塔自动下线,均无需人工登塔辅助,由自动上下线装置实现机器人自主上下线;在沿架空地线巡检过程中,只需事先设置机器人巡检所需的线路参数和任务规划,在无需人工干预、无需更换电池的条件下,机器人进行自主巡检和自主充电,整个巡检过程自动进行,全部巡检任务机器人自主完成。为实现机器人沿架空地线全自主巡检,提高巡检质量与巡检效率,降低巡检风险,所设计的机器人全自主巡检系统应满足以下功能。1）机器人在巡检过程中需具备自主过塔能力,通过对架空地线进行必要改造后,机器人可以自主穿越防振锤、悬垂线夹等异形障碍,具备自主过塔巡检能力。2）机器人采用自动上下线装置进行上下线作业,无需人工登塔辅助吊装,只需少量人员在地面辅助操作即可完成机器人上下线。3）巡检系统应具有多传感器融合功能,系统具备采集及处理高分辨率可见光影像、红外视频影像、高精度3维激光点云数据模块,能依据巡检任务选择相应模块配置数据采集方式。4）巡检机器人应具有能耗监测与在线自动充电功能,通过在线充电和对能量进行有效管理,增强续航能力,增大巡检范围。5）机器人应能进行自主巡检,具有导航定位能力,能获得精确定位信息;具有自动对准巡检目标能力,能克服行进中的振动干扰自动对焦,获得清晰影像数据。6）巡检系统通讯模块应兼容多种通信策略,能够依据信号强度情况实时选择切换通信方式。为实现输电线路机器人全自主巡检系统功能需求,突破目前线路机器人巡检应用技术,研发了机器人全自主巡检系统。该巡检系统包括智能巡检机器人、地面监控基站、太阳能充电基站、自主上下线成套装置、巡检后台管理系统等5个部分,图1所示为机器人巡检系统的主要组成。