第7章 无人机巡检

第7章

无人机巡检目录/Contents7.1技术原理与系统组成7.2无人机巡检的具体应用范围7.3电力巡检项目操作流程7.1技术原理与系统组成

无人机巡检系统概述无人机巡检系统集成航空、传感器、导航定位和信息处理技术，基于无人机飞行控制，搭载传感器实现非接触检测与数据采集。

系统核心组成部分无人机巡检系统核心组成：飞行平台（多旋翼、垂直起降固定翼）、任务载荷、地面控制系统、数据处理系统。7.1技术原理与系统组成：任务载荷与地面控制任务载荷与传感器设备任务载荷为感知部分，可选配多种传感器：可见光相机获取高分辨率影像，热成像相机检测红外辐射异常，激光雷达获取三维点云数据，还可搭载多光谱、高光谱相机及气体检测仪等。地面控制系统的构成与功能地面控制系统含地面站软件、遥控器和监控设备，分别用于任务规划等、异常接管、监视影像数据。7.1技术原理与系统组成：数据处理与工作流程

数据处理系统功能数据处理系统含预处理（校正、降噪）、特征提取（边缘等）、缺陷识别（裂纹等异常）环节。无人机巡检系统工作流程无人机巡检系统工作流程：任务规划航线与参数，数据采集自动飞行，数据处理提取信息，成果输出报告与分布图。7.2无人机巡检的具体应用范围

无人机巡检技术特点高效、安全、精准，适应多样化巡检需求，支持设施维护、安全监测和精细化管理。

具体应用领域国民经济建设多领域，如电力、石油、交通，通过搭载不同类型传感器实现。7.2无人机巡检的具体应用范围能源设施巡检。电力领域无人机巡查输电线路等，新能源领域检测光伏面板等，油气领域巡线储罐，需防爆等技术，光伏巡检效率是人工数十倍。交通基建巡检。公路铁路领域无人机监测路基边坡、检查隧道桥梁；机场港口领域检查场道设施、维护导航设备，对无人机抗风、定位、成像能力要求高。智慧城市巡检。建筑楼宇：无人机用于外立面安全检查、违章巡查；市政设施：用于道路、管网等巡检；应急管理：用于灾后评估、搜救支援，需灵活机动、实时图传特性。农林环保巡检。农业：作物长势监测、病虫害预警、精准施药，用多光谱传感器；林业：森林防火、资源调查；环保：污染监测、生态评估。要求长航时、多载荷。工业设施巡检。化工园区无人机检测装置设备等需防爆防腐蚀，采矿冶金监测设备需防磁干扰，工业环境危险，无人机巡检安全高效。案例：项目背景与巡检挑战

线路基本概况本次巡检对象为某供电公司110kV输电线路，线路全长23公里，是保障区域电力供应的重要通道，承担着周边工业和居民用电的传输任务。

地形地貌特征线路途经区域地形复杂多样，包含山区、农田和河流等多种地貌，其中山区段占比约45%，河流跨越段约15%，农田区域约40%，为巡检工作带来较大难度。

传统巡检局限性复杂地形下人工巡检需30天才能完成全线检查，存在效率低下、安全风险高、缺陷识别不全面等问题，难以满足现代电网精细化运维需求。

无人机平台选型选用大疆M300RTK无人机作为巡检平台，该机型具备长续航、高稳定性特点，适合复杂地形作业，可有效应对山区信号干扰和河流区域气流变化。

载荷配置方案搭载H20T可见光/热成像一体化云台相机，可见光通道用于识别外观缺陷，热成像通道用于检测设备温度异常，实现双重检测功能。

航线规划参数采用自动航线规划模式，设置飞行高度50米，航向重叠率80%，旁向重叠率70%，确保巡检影像数据完整覆盖且无遗漏区域。

数据采集模式按预定航线自动飞行，对杆塔、绝缘子、金具等关键设备进行全方位拍摄，可见光与热成像数据同步采集，实现"一机双检"的高效作业模式。无人机巡检技术参数巡检成果与缺陷分析

缺陷类型与数量统计本次巡检共发现各类缺陷13处，其中绝缘子破损3处，线夹过热2处，金具锈蚀8处，全面掌握了线路设备健康状况。

重大隐患特征分析热成像检测发现一处线夹过热温度达85℃，较正常运行温度（43℃）升高42℃，判定为重大安全隐患，位于农田区域跨河杆塔连接部位。

巡检效率提升效果无人机巡检仅用5天完成全线23公里巡检任务，较传统人工巡检（30天）效率提升6倍，实现了复杂地形线路的高效覆盖。项目综合效益评估运维质量改善无人机巡检提供的高清影像和精准数据，为设备状态评估和检修决策提供了科学依据，提升了输电线路精益化运维水平。经济效益分析项目投入设备费用25万元，通过效率提升（5天完成30天工作量）年节约人工成本约12万元，预计2-3年可收回设备投资。安全效益提升通过及时发现并处理线夹过热等重大隐患，成功避免了可能发生的停电事故，减少直接经济损失，保障了可靠供电。现场勘察无人机巡检前需收集航线规划条件，危险复杂作业要编专项措施，操作员和现场负责人勘察并填记录单。7.3无人机电力巡检项目的操作流程项目前期准备阶段危险源辨识

起降安全明确无人机起降安全范围，严禁安全范围内有人或物，按要求选场地，多旋翼与固定翼需拉警戒，操作员须有资质。

飞行安全措施起飞前详查，零部件紧固，远离障碍物与禁飞区，预知微地形微气象，保持安全距离，恶劣天气避免飞行，通信中断预设返航，动力故障手动控制，GPS故障手动降落，妥善保管设备，加强物资管理。7.3无人机电力巡检项目的操作流程项目前期准备阶段

航线规划作业前一周规划巡检航线，申请并获许可；常规飞行高度3至10米，复杂区域1至20米；航向重叠率70%-80%，旁向60%-70%；设多角度观测点全覆盖。7.3无人机电力巡检项目的操作流程项目前期准备阶段巡检作业流程7.3无人机电力巡检项目的操作流程项目前期准备阶段设备准备与检查无人机巡检设备选择根据巡检任务选无人机平台及载荷：工业级多旋翼，RTK定位，抗风≥6级，续航≥30分钟；载荷含2000万+像素可见光及热成像相机，测温精度±2℃内。设备检查流程飞行平台检查结构、电机、电池（≥95%）、RTK定位；任务载荷测试传感器功能；地面控制系统检查遥控器、软件、数据链路。辅助设备准备与检查准备备用电池、桨叶、发电机、警示标志、绝缘工具等辅助设备，出发前清点登记，检查结果记录签字，达标设备方可作业。7.3无人机电力巡检项目的操作流程项目前期准备阶段

本体巡检利用无人机全方位检查输电线路8大单元，包括杆塔、导地线等，识别微小缺陷如螺栓、销钉问题。

巡检分类分为可见光巡检与红外巡检，前者检查外部异常，后者检测发热异常，可单独或组合进行。

可见光巡检主要内容为检查导/地线、杆塔、金具等的外部可见异常情况与缺陷。

红外巡检主要检查导线接续管、耐张管等部件发热异常，确保输电安全。巡检内容7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检输电设备精细化巡检

无人机作业覆盖多旋翼无人机全面巡检杆塔设备与附属设施，依据机型与塔型标准化流程作业，确保巡检无遗漏。拍摄技术要求关键设备如导/地线、绝缘子串等，多角度拍摄，距设备5m处，涵盖俯视、仰视和平视，确保缺陷故障点清晰可见。拍摄内容详尽记录塔全貌、塔头、塔身、杆号牌等，特别关注绝缘子、金具、通道等，参照表7-3-3，确保信息全面。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检输电设备精细化巡检基本原则遵循面向大号侧先左后右，从下至上原则，优化拍摄位置，建立标准化航线库，含线路名、杆塔号等关键信息。直线塔拍摄单回直线塔先左中右，双回先左回下中上，小号侧优先，确保拍摄顺序与视角一致。耐张塔拍摄单回耐张塔先左中右，双回先左回下中上，小号侧先导线端后横担端，跳线串先横担端后导线端，确保全方位覆盖。精细化巡检交流单回直线酒杯塔为例，制定拍摄规则，塔全貌、塔头、塔身等部位，明确无人机位置与角度，确保高质量图像采集。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检输电设备精细化巡检

变电设备精细化巡检采用可见光与红外相机，建设三维模型，无人机自主巡检，排查缺陷，保障安全运行。

巡检对象与内容包括构支架、设备金具、绝缘子等10类对象，检查变形、裂纹、锈蚀、异物等，确保设备健康状态。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检变电站精细化巡检

飞行及拍摄要求无人机智能巡检拍摄需参数合理、对焦准确，保证图像清晰、曝光合理、无模糊；变电站目标设备位于图像中间，销钉类目标及缺陷放大后清晰可见。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检变电站精细化巡检

01配电设备巡检采用无人机搭载可见光与红外设备，对杆塔、导线、绝缘子等进行多方位图像采集，确保数据完整。

02巡检操作规范无人机沿线路飞行，距设备不小于3m，飞行高度与拍摄对象等高或低2m，按倒U形顺序拍摄，确保视角清晰。

03巡检内容包括杆塔安健环标识、全景、基础、设备近景、重点构件及沿线概况，详查地基、杆塔、拉线、绝缘子等状态。

04检查标准检查地基沉降、杆塔倾斜、拉线松弛、绝缘子破损、导线损伤、金具磨损等情况，确保配电设备安全运行。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检输电设备精细化巡检

斜对角俯拍无人机高于目标，中轴线与线路15~60°角拍摄，旋转180°至对侧再拍，高效采集信息。

近距离拍摄确认周边环境，无人机后侧保3m安全距，遇干扰轻拨摇杆后移，禁正下飞行自动返航，不环绕有拉线杆塔，低速小舵量控制姿态。

降低飞行高度摄像头垂直向下，确保遥控屏清晰显示下降路径，规划升高线路避盲区障碍。

转移作业地点无人机升至超所有障碍物高度，沿直线前飞至新作业点。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检输电设备精细化巡检

通道巡检方式运用无人机搭载多种设备，如可见光、倾斜摄影及激光雷达，全面检查线路通道与环境，监控动态变化。

具体技术应用采用可见光拍照、倾斜摄影多角度测距与激光扫描三维成像，确保通道巡检的精准与全面。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检

01可见光照片拍摄技术可见光巡视线路变电站环境，获取高清图像得状态定位信息，经后期拼接获连续正射影像，标注疑似隐患分析确认。02倾斜摄影技术无人机多角度影像三维重建技术通过多相机获取高分辨率影像，生成三维模型，在通道巡检领域应用前景广阔。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检

通道巡检方式采用激光雷达测量系统，利用无人机获取高精度三维数据，实现数字化与可视化。

小型通道巡检使用小型激光雷达无人机，适合小范围、高时效性任务，采集迅速，成本低，适用于基层班组。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检

输电通道巡检目的及时发现线路通道中安全隐患，保障电力传输安全。

巡检内容包括杆塔基础破损、违章建筑、新栽树木、施工作业威胁、火灾隐患、交叉跨越变化、防洪排水设施损坏、自然灾害影响、道路桥梁损坏、新污染源、新采动影响区及其他威胁线路安全因素。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检

变电站周边巡检传统监控摄像头有缺陷，无人机可全方位巡检变电站厂区，发现安防威胁并消除隐患，还能利用功能模块进行高空远距离巡检。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检

通道巡检内容采用无人机沿线路方向拍摄，记录违章建筑、树木、施工作业、火灾、防洪设施、自然灾害、道路桥梁、采动影响及其它安全隐患。

无人机巡检模式一次飞行完成精细化巡检与通道巡视，每基杆塔四个角度拍照，提升电网运维效率与安全性，推动数字化、智能化转型。7.3无人机电力巡检项目的操作流程本体巡检通道巡检案例：任务导入

任务目标检测5公里110kV线路，15基铁塔的可见光与红外热缺陷，重点检查锈蚀、破损及线夹过热。

地形特征平原为主，利于无人机巡检，无障碍物干扰，提高巡检效率与精度。知识链接

系统组成选用多旋翼无人机搭配可见光与热成像相机，利用地面站系统规划任务。

应用领域直接应用于能源设施巡检，专注于电力输电线路的检查工作。

操作流程模拟前期准备、数据采集及成果输出，强调标准化流程的关键作用。实践活动

任务规划与设计选择工业级多旋翼无人机并说明