一、概述
大氣污染造成的輸變電設(shè)備外絕緣污閃對(duì)電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重危害。多年來為了防止輸電線路污閃事故，電力系統(tǒng)做了大量的工作，采取了大量的技術(shù)措施，取得了一定的成效；但是輸變電線路的污閃事故仍占輸電事故的比重較大，而且輸電線路特別是超高壓輸電線路污閃事故誘發(fā)重大、特大電網(wǎng)事故的可能性非常高。做為超高壓輸電線路運(yùn)行維護(hù)單位，搞好所轄輸電線路的絕緣子憎水性測(cè)量，掌握輸電線路絕緣子的憎水性數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)輸電線路清掃、調(diào)爬及噴涂防污閃涂料，對(duì)防止輸電線路污閃事故的發(fā)生有著極其重要的意義。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了架空輸電線路巡檢無人機(jī)的策略，實(shí)現(xiàn)自主飛行、導(dǎo)航、噴水、無線傳輸、典型故障識(shí)別等，構(gòu)建以信息化、智能化為特征的化無人機(jī)巡檢模式，提高絕緣子缺陷發(fā)現(xiàn)能力和運(yùn)維管控水平。
本檢測(cè)系統(tǒng)分為定量噴水，實(shí)時(shí)取照，憎水性圖像分析。無人機(jī)攜帶定量噴水裝置靠近被測(cè)絕緣子，距被測(cè)絕緣子合適距離開始進(jìn)行定量噴水，并實(shí)時(shí)將圖像傳回地面控制臺(tái)。控制臺(tái)將照片轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)，通過專用憎水分析軟件進(jìn)行憎水性等級(jí)判斷。
本系統(tǒng)包括三大裝置：無人機(jī)智能帶電噴水裝置（無人機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見下表）、憎水性數(shù)字圖片拍攝裝置以及憎水性分析軟件（便攜式計(jì)算機(jī)）裝置。
1．無人機(jī)智能帶電噴水裝置由遠(yuǎn)程無線控制系統(tǒng)、智能可控噴水系統(tǒng)、微型電泵驅(qū)動(dòng)噴水模塊及絕緣操作桿等組成，可帶電對(duì)110kV及以上電壓等級(jí)復(fù)合絕緣子進(jìn)行定量噴水霧。
2．憎水性數(shù)字圖片拍攝裝置為微型數(shù)碼攝像機(jī)，采用兩種方式獲取憎水性圖片：①靜像拍攝；②動(dòng)態(tài)錄像并截取靜像。
3．憎水性分析軟件通過兩種方式進(jìn)行憎水性等級(jí)判斷：
①基于圖像對(duì)比法的判斷方法；
②基于數(shù)字圖像分析技術(shù)的客觀判斷方法。給出人工、計(jì)算機(jī)相結(jié)合的憎水性帶電檢測(cè)方法，同時(shí)制定出人工智能噴水分級(jí)法帶電檢測(cè)復(fù)合絕緣子憎水性的無人機(jī)的操作規(guī)程。
本套基于無人機(jī)平臺(tái)的絕緣子憎水性檢測(cè)系統(tǒng)包含：遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)、無人機(jī)平臺(tái)、防撞測(cè)距系統(tǒng)、RTK強(qiáng)磁場(chǎng)抗干擾系統(tǒng)、電池部分、無人機(jī)供電系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路供電系統(tǒng)、噴水裝置和拍照系統(tǒng)。采用無線遠(yuǎn)程控制，不必?fù)?dān)心人員受到傷害和引發(fā)接地故障。各部分通過加強(qiáng)的無線信號(hào)或者抗干擾有線連接方式緊密的結(jié)合在一起。
在實(shí)際操作過程中，操作人員通過遠(yuǎn)程遙控控制無人機(jī)起飛，飛抵絕緣子附近，對(duì)準(zhǔn)位置，控制無人機(jī)噴水，并在噴水后拍照記錄然后回傳。最后通過電腦端強(qiáng)大的分析軟件來分析出絕緣子的憎水性等級(jí)。
二、功能特點(diǎn)
1．利用定時(shí)器和噴水電機(jī)驅(qū)動(dòng)來精確的控制噴水量和噴水時(shí)間。
2．利用高清攝像頭及時(shí)進(jìn)行噴水后的圖像捕捉。
3．利用RTK抗干擾技術(shù)來抵御來自高壓環(huán)境的電磁干擾。
4．利用激光測(cè)距技術(shù)來精確判斷噴頭距絕緣子的距離。
5. 控制盒是有高強(qiáng)度ABS塑料注塑而成，質(zhì)量輕，強(qiáng)度大，耐磨性較好。
6. 水泵可旋轉(zhuǎn)噴頭經(jīng)特殊工藝制備，可任意調(diào)節(jié)噴水角度，可噴射實(shí)心圓椎體水霧，從而可以保證待測(cè)試樣表面各部分均勻受水。
7. 整套系統(tǒng)質(zhì)量輕，簡(jiǎn)單大方，靈活度高，拆卸方便，耐磨性好，使用簡(jiǎn)便，可以適應(yīng)比較復(fù)雜的環(huán)境，更好的檢測(cè)一些不易噴射到的絕緣子面，更好的解除安全隱患。
8. 節(jié)省維護(hù)成本，提高事故預(yù)防能力，提高事故響應(yīng)速度，從而提高整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行水平。并且能夠?qū)Ω邏壕€路絕緣子的憎水性狀況進(jìn)行常態(tài)化管理，從而有效地遏制因絕緣子污閃而導(dǎo)致的安全運(yùn)行事故。
三、主要技術(shù)參數(shù)
1無人機(jī)載體：大疆無人機(jī)經(jīng)緯M600PRO
大疆經(jīng)緯M600Pro負(fù)重6kg飛行時(shí)間可達(dá)16min，并且可以加載RTK抗干擾飛控系統(tǒng)使無人機(jī)的抗力和穩(wěn)定性得到極大提升。同時(shí)，大疆配備有成套高倍攝像頭和圖傳系統(tǒng)，無需外加其他廠家攝像設(shè)備和圖傳設(shè)備的工作，利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
飛行器 | |
項(xiàng)目名稱 | 參數(shù) |
對(duì)稱電機(jī)軸距 | 1133 mm |
外形尺寸 | 1668 mm×1518 mm×727 mm（螺旋槳、機(jī)臂、GPS 支架均展開，帶起落架） |
外包裝箱尺寸 | 525 mm×480 mm×640 mm |
重量（含 6 塊 TB4 8 S 電池） | 9.5 kg |
推薦起飛重量 | 15.5 kg |
懸停精度（P-GPS） | 垂直：±0.5 m，水平：±1.5 m |
旋轉(zhuǎn)角速度 | 俯仰軸：300°/s，航向軸：150°/s |
俯仰角度 | 25° |
上升速度 | 5 m/s |
下降速度 | 3 m/s |
可承受風(fēng)速 | 8 m/s |
水平飛行速度 | 65 km/h（無風(fēng)環(huán)境） |
懸停時(shí)間（ 含 6 塊 TB47S 電池） | 無負(fù)載：32 min，負(fù)載 6 kg：16 min |
起飛海拔高度 | 2195 槳： 4500 m |
懸停時(shí)間 | 無負(fù)載：38 min，負(fù)載 5.5 kg：18 min |
適配 DJI 云臺(tái) | Ronin-MX，Zenmuse Z30，Zenmuse X3，Zenmuse X5/X5R，Zenmuse XT，Zenmuse Z15 系列高清云臺(tái)：Z15-A7、Z15-BMPCC、Z15-5D III、Z15-GH4 |
飛控系統(tǒng) | A3 Pro |
動(dòng)力系統(tǒng) | ? 動(dòng)力電機(jī)型號(hào)：DJI 6010 ? 螺旋槳型號(hào)：DJI 2170R |
可收放起落架 | 標(biāo)配 |
工作環(huán)境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
遙控器
項(xiàng)目名稱 | 參數(shù) |
工作頻率 | 5.725 至 5.825 GHz |
通信距離（無干擾、無阻擋） | 5 km（FCC 模式），3.5 km（CE 模式） |
等效全向輻射功率（EIRP） | 10 dBm @ 900M，13 dBm @ 5.8G，20 dBm @ 2.4G |
視頻輸出接口 | HDMI、SDI、USB |
工作環(huán)境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
內(nèi)置電池 | 6000 mAh LiPo 2S |
標(biāo)配電池（型號(hào)： TB48S）
項(xiàng)目名稱 | 參數(shù) |
容 量 | 5700 mAh |
電 壓 | 22.8 V |
能 量 | 129.96 Wh |
電池類型 | LiPo 6S |
電池整體重量 | 680 g |
工作環(huán)境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
充電功率 | 180 W |
充電器（型號(hào)： MC6S600 ）
項(xiàng)目名稱 | 參數(shù) |
電 壓 | 26.1 V |
額定功率 | 600 W |
單個(gè)電池接口輸出功率 | ? |
2. 帶電噴水裝置
裝置采用了無線自控技術(shù)和微型電泵驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，自動(dòng)化程度高。裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，由四部分組成： ①無線信號(hào)發(fā)射部分、②空心絕緣操作桿、③無線信號(hào)接收和微型電泵控制部分、④微型電泵驅(qū)動(dòng)噴水部分。各部分拆裝、更換方便。裝置結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，便于攜帶和操作，適合現(xiàn)場(chǎng)使用。
⑴空心絕緣操作桿的材料為玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，標(biāo)配長(zhǎng)度為2m。
⑵無線信號(hào)接收和微型電泵控制部分由嵌于空心絕緣操作桿前端內(nèi)的無線信號(hào)接收頭、可充電電源、無線信號(hào)接收和微型電泵控制器三部分構(gòu)成。無線信號(hào)接收頭通過導(dǎo)線與無線信號(hào)接收和微型電泵控制器相連?？沙潆婋娫礊?000mAh鋰電池，可保證裝置噴水2小時(shí)，能滿足現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量要求。
⑶電動(dòng)噴水部分是由微型電泵、水壺以及可旋轉(zhuǎn)噴頭構(gòu)成。可旋轉(zhuǎn)噴頭通過連接附件與微型電泵腔連接，連接附件通過水管與微型電泵連接實(shí)現(xiàn)向可旋轉(zhuǎn)噴頭供水?？尚D(zhuǎn)噴頭經(jīng)特殊工藝制備，可任意調(diào)節(jié)噴水角度，可噴射實(shí)心圓椎體水霧，從而可以保證待測(cè)試樣表面各部分均勻受水。
3. 絕緣子噴水圖像拍攝裝置
噴水圖像的拍攝裝置采用具有高像素、高光學(xué)變焦性能、高存儲(chǔ)量、定焦速度快、曝光速度快、防抖動(dòng)性能優(yōu)異及具有靜像拍攝功能的微型數(shù)碼攝像機(jī)。本裝置選用微型數(shù)碼攝像機(jī)，其基本參數(shù)為：質(zhì)量 440g、焦距5.1-51mm、10倍光學(xué)變焦、靜像拍攝時(shí)330萬有效像素。
4. 憎水性后臺(tái)分析軟件裝置
通過憎水性分析軟件來分析運(yùn)行復(fù)合絕緣子的憎水性狀態(tài)。本軟件的核心功能為憎水性等級(jí)判斷，由客觀判斷和主觀判斷兩部分組成。
四、配置清單
序號(hào) | 裝箱明細(xì) | 型號(hào) | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 無人機(jī) | 大疆經(jīng)緯 M600 Pro | 架 | 1 |
2 | 控制部分（ 控制盒、 微型電泵 、控制電路板 ） | 套 | 1 | |
3 | 供水部分（ 快速管夾、支架、水箱 ） | 套 | 1 | |
4 | 噴水部分（ 伸縮桿、伸縮桿底座、噴頭、防風(fēng)罩 ） | 套 | 1 | |
5 | 懸掛部分（ 快速管夾、彈性支架 ） | 套 | 1 | |
6 | 其他附件 | 套 | 1 |
六、產(chǎn)品意義
本系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)有的高壓線路巡線系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差、自動(dòng)化程度低、智能化應(yīng)用水平有限等問題，運(yùn)用無人機(jī)視頻實(shí)時(shí)傳輸與分發(fā)技術(shù)、無人機(jī)智能噴水技術(shù)、線狀目標(biāo)自動(dòng)跟蹤技術(shù)、圖像智能識(shí)別技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、遠(yuǎn)程無線控制技術(shù)等，形成了一套基于人工智能的高壓線路絕緣子巡檢無人機(jī)系統(tǒng)，以大疆無人機(jī)經(jīng)緯M600PRO作為載體，包括絕緣子憎水性無人機(jī)智能帶電噴水裝置、憎水性數(shù)字圖片拍攝、傳輸裝置、傳感器以及憎水性分析軟件（便攜式計(jì)算機(jī)）等組件?？蓭щ妼?duì)110kV及以上電壓等級(jí)復(fù)合絕緣子進(jìn)行定量噴水霧，并將數(shù)字圖像及視頻實(shí)時(shí)回傳至后端系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，并結(jié)合復(fù)合絕緣子的長(zhǎng)期憎水性變化趨勢(shì)及污穢狀態(tài)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，具有準(zhǔn)確度高、安全、價(jià)格低廉、效率高、無污染、勞動(dòng)量小的優(yōu)點(diǎn)，有助于管理人員進(jìn)行科學(xué)的判斷，以及時(shí)采取合理的防治措施及方案，達(dá)到絕緣子正常使用的目的。同時(shí)制定出可控噴水分級(jí)法帶電檢測(cè)無人機(jī)的操作規(guī)程并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化、工程化推廣應(yīng)用。
