《无人机地面站与任务规划》课件 第七章 无人机电力巡检任务规划

第七章

无人机电力巡检任务规划与实施无人机操控技术无人机电力巡检任务规划与实施（1）了解电力巡检任务及常见定位技术的优缺点（2）掌握无人机电力巡检的前期准备（3）掌握无人机电力巡检任务规划与实施方法（4）掌握电力巡检的检测标准（5）了解不同环境下电力巡检无人机的使用注意事项教学目标无人机电力巡检任务规划与实施内容框架图目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.1无人机电力巡检任务简介传统的人工电力巡检不仅工作量大而且风险较大，特别是山区和跨越大江大河的输电线路的巡检，以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡线检查，所花时间长、人力成本高、困难大、风险高。无人机巡检输电线路更为先进有效，可以减轻工人“千里巡线”的劳动强度，降低高压输电线路的运行维护成本。电力无人机机身轻巧，受阴、雨、雾等天气的限制要小得多。电力无人机巡线还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平，可以增强电力生产自动化综合能力。电力无人机功能强大，可以识别各种输电线路缺陷问题。可以识别架空输电线路的基础、塔体、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等容易发生事故等关键部位，也可识别人为设备、偷窃、树木放电、雷击、污染、雾气等影响输电线路造成线路性能下降的问题。7.1无人机电力巡检任务简介电力无人机巡检输电线路电力无人机飞行稳定，具备携带稳定能力的摄像平台，同时安装可见、红外热像摄像设备，具备摄像设备自动控制摄像功能，可以进行拍摄地面线路线塔高分辨率航空影像。无人机具备线路线塔自动跟踪识别技术、摄像快速对焦成象技术，使安装的可见、红外热像摄像设备自动对焦到线路线塔等目标，快速曝光，

DJI无人机可以携带多种摄像云台生成高清晰的地面线塔、线路、树林、绝缘子、金具等可见、红外影像，具备自动输电网故障识别摄像功能，无人飞机自动飞行巡线，输电网故障自动识别，输电线路巡线告别人力，走向自动化。电力无人机多角度拍摄线塔目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术无人机高精度定位技术1、GNSS卫星定位技术，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。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。卫星定位示意图7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术2、RTKRTK(RealTimeKinematic)实时载波相位差分技术。RTK测量系统一般由三部分组成：即GPS接收设备、数据传输系统和实施动态测量的软件系统。目前主流的厂商RTK的定位平面精度可达8mm+1ppm，高程精度可达15mm+1ppm。1ppm是指飞行器每移动1km误差增加1mm。RTK(RealTimeKinematic)测量系统DJIPhantom4RTK无人机7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术3、PPKPPK测量的工作原理是：基准站和流动站同步接收的数据在计算机中进行线性组合，形成虚拟的载波相位观测量，确定接收机之间的相对位置，最后引入基准站的已知坐标，从而获得流动站的三维坐标。PPK测量系统7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术4、D-RTKDJI大疆创新推出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。首创将双天线测向技术应用到无人机RTK定位技术上。而双天线测向技术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与天线1的相对精准定位，获得两根天线之间的相对矢量。使无人机获得高精度的二维信息。DJIM300RTK的双D-RTK天线7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.2不同定位技术的比较5、RTK、PPK、D-RTK相同点。（1）作业模式相同。三种技术都采用参考站加流动站的作业模式。（2）三种技术在作业前都需要初始化。（3）三者都能达到厘米级精度。RTK、PPK、D-RTK相同点定位模式定位精度作业模式作业前初始化RTK厘米级流动站+基准站需要初始化PPK厘米级流动站+基准站需要初始化D-RTK厘米级流动站+基准站需要初始化7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.2不同定位技术的比较6、RTK、PPK、D-RTK不同点。（1）通讯方式不同。（2）定位作业的方式不同（3）作业半径不同。（4）受卫星信号影响的程度不同。（5）定位精度不同。（6）定位频率不同。（7）初始化时间不同。RTK、PPK、D-RTK不同点定位模式初始化时间电台定位方式作业半径失锁情况RTK10s+(0.5*S)s需要实时定位＜10Km受干扰多容易失锁PPK8min不需要事后差分＜50Km不宜失锁D-RTK10s+(0.5*S)s需要实时定位＜10Km不宜失锁7.2电力巡检无人机定位特点 5、PPK则不需要电台或者网络通信模块，减少负荷，增加飞机续航时间。6、PPK作业距离更远可达50km，在长距离大范围的作业区域内，尤其是带状区域，RTK适合植保领域。D-RTK适合于类似贴近高压线塔进行高精度巡查。E-PPK测量效率高，可以事后处理，逆向滤波，解决部分卫星失锁，高定位精度。对比后可以发现：1、对于快速飞行，PPK支持50HZ定位频率，满足快速飞行时的定位需求。2、RTK提供实施定位，较适合应用于开阔场地。3、D-RTK实时提供位置信息，不易受到干扰。4、PPK可通过后处理方式解算一个周期内的历元数据，提高固定率和解算精度。7.2.3不同定位技术的适用场景目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.3电力巡检任务前期准备 专业素养的电力巡检团队应关注的几个点。（1）如何组建一支专业的电力巡检团队运营管理飞行巡检数据处理后勤保障小团队内一人要负责多项工作，如果更细致的对工作内容进行划分我们会得到一个更加复杂但是分工更加明确的团队构成图电力巡检团队基本构成电力巡检团队完整构成7.3电力巡检任务前期准备 （2）团队如何高效的运转所有人都依照一个合理的流程完成自己负责的部分。流程可能不是最优但是只要这个流程是合理即可，对大量的线塔进行巡检为了保证一致性以及所有项目的推进，巡检也必须按照一定流程进行作业才可以让团队运转起来。电力巡检项目实施的流程有了，那么对于外业人员，使用无人机进行外业采集必然也是有相应的工作流程，最基础的外业流程（3）巡检质量自我检查，交叉检查、数据抽检电力巡检流程图电力巡检外业流程图目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.4线塔巡检的任务规划线塔本体精细化巡检该如何飞行、如何进行数据采集。不同的地区以及业主对巡检的要求会有些许不同，因此巡检规则以及巡检要素会有所不同。无人机主要对输电线路本体、附属设施和线路通道进行航拍检查。旋翼无人机巡检拍摄部位包括线塔号牌、基面、塔腿、塔身、塔头、绝缘子、导地线、金具、附件及附加装置以及大小号侧通道。不同位置的拍摄要求不尽相同，当然不同地区的拍摄要求也有略微的差别，但是基本的要求是大致相同的。7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容7.4线塔巡检的任务规划不同类型的线塔有不同的拍照顺序，统一采用同一种飞行流程可以有效的避免飞行差错，有明确拍摄顺序的照片对数据处理的工作也有很大效率提升。线塔基础塔形可分为四类：单回路直线塔、双回路直线塔、单回路耐张塔、双回路耐张塔。a、单回路直线塔单回路耐张拍摄顺序，0编号为任意顺序，拍摄顺序可根据实际情况进行，但是其余位置拍摄需要根据规范顺序进行。7.4.2线塔巡检任务规划7.4线塔巡检的任务规划7.4.2线塔巡检任务规划0、塔牌、塔身、塔头、塔腿、通道线路、附属设施1、左侧地线挂点2、左相横担侧挂点3、左相绝缘子串4、左相导线侧挂点5、中相横担侧挂点6、中相绝缘子串7、中相导线侧挂点8、右侧地线挂点9、右相横担侧挂点10、右相绝缘子串11、右相导线侧挂点酒杯塔单回路直线塔结构7.4线塔巡检的任务规划7.4.2线塔巡检任务规划b、双回路直线双回路直线塔拍摄顺序，拍摄建议完全根据根据规范顺序进行。对于后期的数据整理有很大的便利。1、左侧地线挂点2、左侧上相横担侧挂点3、左侧上相绝缘子串4、左侧上相导线侧挂点5、左侧中相横担侧挂点6、左侧中相绝缘子串7、左侧中相导线侧挂点8、左侧下相横担侧挂点9、左侧下相绝缘子串10、左侧下相导线侧挂点11、左侧通道线路12、左侧塔牌、塔腿、附属设施双回路直线塔结构13、塔身、塔头、附属设施14、右侧地线挂点15、右侧上相横担侧挂点16、右侧上相绝缘子串17、右侧上相导线侧挂点18、右侧中相横担侧挂点19、右侧中相绝缘子串20、右侧中相导线侧挂点21、右侧下相横担侧挂点22、右侧下相绝缘子串23、右侧下相导线侧挂点24、右侧通道线路25、右侧塔牌、塔腿、附属设施7.4线塔巡检的任务规划7.4.2线塔巡检任务规划c、单回路耐张塔常见单回路耐张拍摄顺序，0编号为任意顺序，拍摄顺序可根据实际情况进行，但是其余位置拍摄建议根据规范顺序进行。当然单回路耐张塔的构型也有很多种，本例以最常见的耐张塔为例进行讲述。0、塔牌、塔身、塔头、塔腿、通道线路、附属设施1、左侧小号侧地线挂点、左侧大号侧地线挂点2、中相小号侧引流线横担侧挂点、中相小号侧引流线导线侧挂点中相大号侧引流线横担侧挂点、中相大号侧引流线导线侧挂点3、中相小号侧导线侧挂点、中相小号侧绝缘子串、中相小号侧横担侧挂点4、中相大号侧导线侧挂点、中相大号侧绝缘子串、中相大号侧横担侧挂点5、左相小号侧导线侧挂点、左相小号侧绝缘子串、左相小号侧横担侧挂点6、左相引流线横担侧挂点、左相引流线导线侧挂点7、左相大号侧导线侧挂点、左相大号侧绝缘子串、左相大号侧横担侧挂点8、右侧地线挂点9、右相小号侧导线侧挂点、右相小号侧绝缘子串、右相小号侧横担侧挂点10、右相引流线横担侧挂点、右相引流线导线侧挂点11、右相大号侧导线侧挂点、右相大号侧绝缘子串、右相大号侧横担侧挂点单回路耐张塔结构目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.5无人机输电巡检安全操作流程无人机手动巡检仍是主流作业方式。现场作业过程地形条件以及高度制约，超视距飞行成为巡检手动飞行的必然趋势，无人机过塔操作风险最高的环节之一。使用无人机对双回路输电线路进行巡检时，从线塔顶部跨越的方式，从安全性和作业效率来说都比从线路下方穿越的方式更佳，也是目前无人机操作人员采用最多的方式。1.无人机线塔巡检技术分析（1）无人机线塔巡检基本流程普遍流程是在线路一侧从下往上，直到地线挂点，然后从线塔顶端跨越，到另一侧线路再从上往下，整体路径呈倒"U"型。（2）作业人员操作方法实际作业过程中，飞行时观察无人机飞行控制台的图传及飞行参数信息进行相关操作比较安全、高效。无人机飞行控制台能实时显示并保存重要的飞行姿态和飞行参数信息，定时发送遥控数据，控制飞行状态，监控数据链。（3）超视距飞行的关键前提无人机系统有3个关键点是支撑该系统得以实现的基础：①无人机即时的图传画面，②无人机的对地高度信息，③可以上下调节角度的云台，7.5无人机输电巡检安全操作流程2、无人机过塔的风险点分析巡检作业时，无人直升机巡检系统距线路设备距离不宜小于5m，距周边障碍物距离不宜小于10m。可能导致无人机事故的危险点：（1）过塔时，升高的高度要足够高，并留有一定裕度（2）过塔后，下降过程要明确开始下降的点，（3）过塔后，离开线塔过远开始降落，选择合适的下降点，使下降点与线塔塔顶保持合适距离十分重要。3、无人机过塔操作流程分析结合上文分析，可以把过塔过程大致分为3个部分：①标定塔顶高度；②确认上升高度并上升，跨过线塔；③调整合适位置，下降至另一侧顶架外侧5m外，完成过塔。目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.6任务实施标准拍到业主想要看到的细节就算合格，但不同的业主对照片的要求肯定略有差别，但要达到最基本的准则就是照片可以清晰的分辨出销钉。7.6任务实施标准拍摄样图7.6任务实施标准拍摄样图目录7.1无人机电力巡检任务简介 7.2电力巡检无人机定位特点 7.2.1电力无人机巡检中的定位技术 7.2.2不同定位技术的比较 7.2.3不同定位技术的适用场景 7.3电力巡检任务前期准备 7.4线塔巡检的任务规划 7.4.1无人机线塔本体精细化巡检内容 7.4.2线塔巡检任务规划

7.5无人机输电巡检安全操作流程 7.6任务实施标准 7.7特殊情况处置 7.7.1无人机在低温环境下的使用 7.7.2无人机在高温环境下的使用 7.7特殊情况处置使用无人机进行电力巡检作业并非是易事，在不同的地形，不同的季节，难易度也不一样，对飞手的操作也有一定的影响。尤其是在寒冷的冬季，无人机飞行也受到了不小的挑战。因此，在冰天雪地里操作无人机也需要很多的注意事项。（1）如何让电池在冬季“充满活力”解决方法：1.飞行前务必将电池充满，尽量满电起飞，保证电池处于高电压状态。7.7.1无人机在低温环境下的使用2.在飞行前一定要注意观察飞行器电池温度3.起飞前需要给电池做保温处理，将电池保存在温暖的环境中4.由于在低温环境中，电压下降会非常快，这个时候应该需要缩短飞行时间，5.将飞机进行充分预热后再起飞。7.7特殊情况处置（2）飞手的户外操作法宝解决方法：1.飞手在现场作业时需要配备足够的保暖防风等劳保用品，2.在遇上结冰或者积雪覆盖的天气飞行时，需配备护目镜。3.需定期对飞机进行保养维修，起飞作业前必须对飞机进行足够的预热时间，4.时刻关注现场天气变化，（3）注意低温导致失控的遥控器解决方法：可以使用专供飞手使用的专用手套，在保护手部温度的同时，还能保证遥控器的温度。7.7.1无人机在低温环境下的使用7.7特殊情况处置（4）无人机的保护解决方法：1.在飞行过程中，注意空气湿度虽然容易被忽略，在飞行结束后，需要对飞行器进行除湿处理。2.在寒冷气氛下，一些零部件比如桨叶等也会变得更为脆弱，要更勤快地检查桨叶、外壳是否发生开裂现场，也可以考虑更换为牢固的碳纤维桨叶。3.如果遇上机体结冰现象，必须停止飞行。4.对于没有采用螺丝进行紧固的部件，在低温飞行时，必须重新加固，再用胶来黏合，保证即便脱胶的情况下结构也不会松脱。7.7.1无人机在低温环境下的使用7.7特殊情况处置（5）相机起雾受潮解决方法：这里建议冬季或潮湿天气的每次作业后，都将飞机放入干燥箱内保存，以此防止无人机受潮起雾。如果相机已经因为受潮无法正常使用，可以将其放在除湿机的出风口，吹半个小时左右，可缓解问题。长时间不用机器的话，注意定期给机器通电，也能够达到除湿的目的。7.7.1无人机在低温环境下的使用7.7特殊情况处置（1）电池在高温下的工作风险：受到锂电池特性的影响，在高温环境中，电池性能会严重下降。电池内部温度也不断升高。由于强放热反应而使电池温度突然升高导致热失控，便可能引起起火、爆炸等现象。1、高温环境中，电池电压升高，如果使用电池，可能导致电池发热。2、在高温环境中存放电池，会使漏电加剧。电池夏季使用建议：1、电池必须充满电后再使用，以保证电池处于高电压状态。2、电池外观检查：3、操作打杆轻柔，避免暴力姿态。4、在高温环境中，电压下降会非常快，应随时注意电量，并缩短飞行时间。5、建议提前返航，避免低电量返航。7.7.2无人机在高温环境下的使用7.7特殊情况处置（2）电池使用注意事项1、避免在高温烈日下暴晒，并进行充电。2、严格禁止在高温环境下充电。3、避免高温下飞行后立即充电。4、防止充电时间过长，充电到充电器转绿灯后即为充满，不得长时间充电。5、如果电池发出异味、发热、变形、变色或出现其它任何异常现象时不得使用;如果电池正在使用或充电，应立即从电气中或充电器上取出并停止使用。6、