使用无人机进行电力线检查和植被危害检测

公用事业公司发现无人机在电力线检查中具有重要价值。大约 20% 的意外停电是由于树木和其他植被生长得太靠近电力线造成的。这不仅对可能因短路或其他问题而损坏的电气设备构成威胁，而且对附近的人和动物以及森林本身也构成威胁。

当树木离电线太近时，电流会通过树木传到地面，增加触电风险。此外，树木还可能造成火灾隐患，尤其是在干旱或干燥的天气，强风会将碎屑吹到电线上。

监测输电线对于确保其安全和预防潜在危险至关重要。健康和不健康的植被都可能对输电线构成威胁，识别这些危险对于最 大限度地降低风险至关重要。

检查电力线的传统方法（例如乘坐直升机或步行）成本高昂且耗时，尤其是在偏远或难以进入的地区。

使用无人机进行电力线检查的优势

使用无人机进行电力线巡检比传统的地面巡检速度快 10 倍左右。无人机可以轻松巡检沼泽、湿地、沼泽和茂密森林等具有挑战性的环境中的电力线。

l尽量减少危险和健康风险

l收集深入、详细的检查数据，提供更准确、更全面的电力线基础设施视图

l无人机可以快速部署或发射，使其成为一种省时的检查方式

l灵活性，因为它们可用于各种电力线电网检查

l无人机收集的数据易于共享，可实现快速高效的协作

l可以进入难以到达和危险的区域，提供比传统检查方法更安全的替代方案

l降低保险成本

与传统检查方法相比，使用无人机平台进行电力线路和变电站检查可以提高生产效率并降低成本。

通过使用配备高分辨率摄像头和传感器的无人机，可以创建电力线和周围地形的详细 3D 模型。公用事业公司可以提高电网的安全性和可靠性，同时节省时间和金钱。

无人机在电力线路巡检中的应用

通过提供电力线及其周围环境的鸟瞰图，无人机可以更轻松地识别可能出现的任何潜在问题。无人机能够携带各种传感器和高分辨率摄像头，有助于：

n电力线走廊检查 

配备高分辨率摄像头的无人机可以拍摄输电线和塔架的图像，提供基础设施状况的详细视图。所捕获的数据可用于识别任何缺陷，例如断线、生锈的部件或破损的绝缘体。无人机还可用于检查难以到达的区域，例如输电塔，这些区域通常难以使用传统检查方法进入。

n故障检测

停电可能由多种因素造成，例如设备故障、天气事件或野生动物干扰。无人机可用于检查电线并识别故障，使电力公司能够迅速采取纠正措施。配备热像仪的无人机可以检测由损坏组件引起的热点，使电力公司能够优先进行维修并防止停电。

n植被管理

电力线检查最关键的方面之一是植被管理。电力线附近过度生长的植被可能导致停电甚至野火，因此定期监测和管理植被生长至关重要。配备 LiDAR（光检测和测距）传感器的无人机可以提供周围植被的精 确而详细的 3D 地图，使电力公司能够在过度生长的植被成为问题之前识别和管理它们。

n野火检查

野火对电力设施来说是一个重大风险，无人机可用于检查电线并识别潜在的火灾隐患。配备热像仪的无人机可以探测周围植被中的热点，让电力设施识别潜在的火灾隐患并采取纠正措施。无人机还可用于在野火发生后检查电线，以识别任何损坏并确定维修的优先顺序。

n维护计划

无人机可用于评估不同地区电力线路故障的风险，从而进行有针对性的维护并降低整体停电风险。 

电力线巡检中使用的不同类型的无人机数据分析

配备激光雷达或多光谱相机和 RTK 系统的无人机可以以较低的成本安全地提供用于 3D 测绘的高分辨率图像。

电网运营商依靠无人机数据分析来检测肉眼难以识别的缺陷。与传统的步行检查队不同，无人机可以提供更近、更详细的电线杆视图，并使用不同的传感器进行数据收集。

检查期间收集的数据上传到无人机检查软件，然后可以进行无人机数据分析。软件允许用户使用不同的输入进行检查，例如 RGB 无人机数据分析、多光谱、LiDAR 和红外无人机数据分析。 

这些工具产生的令人印象深刻的结果得益于传感器的高分辨率和允许准确识别电力线的先进算法。

传感器可以通过辐射校准来对植被变化进行基于时间的分析，从而了解植被随时间的变化（例如季节性或季度变化）。

nRGB数据分析

RGB 相机旨在测量红、绿、蓝波段，这些波段与我们的眼睛可以检测到的波段相同。这使得 RGB 相机生成的图像对于人类来说可以直观地解读。

RGB 数据分析是电力线检查的一个关键组成部分，利用无人机在数据收集阶段拍摄的照片。配电系统运营商 (DSO) 和输电系统运营商 (TSO) 都使用 RGB 照片来识别从地面难以检测到的缺陷。

无人机可以俯瞰电线杆和线路，让检查组能够全面了解资产状况。此外，无人机还能让检查组接近电线杆或塔顶，拍摄高分辨率图像。

n多光谱数据分析

多光谱传感器能够检测多达 15 种不同的波段，包括可见光谱以外的波段和近红外光谱。这可以区分 RGB 图像中看起来相似的物体。此外，多光谱传感可以提供有关物体属性的宝贵信息，使其成为各种应用的强大工具。

传感器发出的高分辨率多光谱数据可用于探测侵占的植被和其他危害，各种指数和综合数据可用于识别需要进一步调查的区域。

植物反射的光量取决于其种类、健康状况和其他因素，多光谱传感器可以提供额外的数据，用于识别特定的危害，例如：

n真菌或疾病活动

n水分流失

n昆虫危害

n物种鉴定

对于小型或大型项目来说，使用带有多光谱传感器的无人机是一种经济高效的方法。

nLiDAR无人机数据分析

LiDAR 是一种远程测量方法，使用脉冲激光束测量 LiDAR 设备与地面之间的距离。在测绘过程中，每束反射的激光都会创建一个具有计算高度的点，从而可以创建测绘区域的点图和 3D 模型。

LiDAR 数据非常准确，可用于精 确测量以绘制和分析检查区域。电网运营商可以使用 LiDAR 数据来检测过度生长的植被和下垂的电线，从而采取先发制人的措施并防止电力供应中断。

n红外数据分析

红外图像通常用于电力线检查数据分析，以检测过热元件和电晕效应。安装在无人机上的热像仪用于收集红外数据。过热元件是未来可能发生故障的明显迹象，必须紧急修复以避免停电和电网停机。分析红外数据可以轻松检测到过热元件，因为它们看起来比周围部件热得多，并且在热图像中发出明亮的光芒。

电力线巡检无人机常见交付成果

电力线巡检无人机可以生成各种类型的地图，可用于识别电力线和其他线性基础设施的问题。电力线巡检无人机可以生成的三种最常见的地图类型是：

n3D 模型

3D 模型是物理对象的数字表示。对于电力线巡检无人机，可以通过拍摄电力线的倾斜图像，然后使用第三方工具将图像合成为 3D 模型来生成 3D 模型。这种类型的地图可用于识别从二维视角可能看不到的电力线问题。

n3D 点云

3D 点云是三维空间中的点的集合。在电力线巡检无人机中，可以使用 LiDAR 无人机获取物体表面上每个采样点的空间坐标，然后将其用于生成一组称为“点云”的点。这种类型的地图可用于识别从二维视角可能看不到的电力线问题。

n热图

热图是一种显示物体或区域温度分布的地图。在电力线巡检无人机的情况下，安装在无人机上的热像仪可用于生成电力线的热图。这种类型的地图可用于识别肉眼可能无法看到的电力线问题。

用于电力线路巡检的无人机平台类型

对于专业无人机巡检而言，没有一种无人机型号可以适用于所有场景。相反，有几种不同的无人机型号适用于需要进行巡检的特定情况和环境。

n大疆经纬系列

DJI Matrice 系列无人机广泛应用于电力线路巡检，被认为是该行业的主力军。这些无人机配备了捕捉低压、中压和高压线路中的 RGB、热和 LiDAR 数据的功能，使其成为电力线路巡检中性能最 佳的无人机之一。Matrice 系列无人机的最 大起飞重量为 9 公斤，可配备多种传感器。

Matrice 300 是 DJI 专业巡检无人机系列的最 新成员。这款无人机可与多种有效载荷兼容，包括 DJI Zenmuse 相机系列中具有出色变焦功能的高质量相机。因此，DJI Matrice 300 目前被认为是外部巡检需求的行业标准，可为各种应用提供可靠且多功能的解决方案。

nAutel 机器人

Autel Robotics Evo II 系列无人机是电力线巡检中鲜为人知但非常出色的替代品。这些无人机支持高达 6K 的视频分辨率，并具有专为低光条件下拍摄而设计的超光功能，使其成为巡检的强大工具。

EVO II 系列是 Mavic 无人机的直接竞争对手，它是一款灵活的电力线检查无人机，更加注重图像质量。由于体积小，建议在使用 EVO II 系列进行无人机电力线检查时手头上备有几组备用电池，类似于 DJI Mavic 无人机。

流程

让我们试着解释一下使用无人机进行电力线检查的一般概述和流程。这项工作结合了使用 Pix4D 等专业软件进行数据收集和数据分析。

n处理图像

使用测量软件和自动电力线检测工具处理收集到的原始数据，生成电力线走廊的详细 3D 模型。该模型包括每条电线的 3D 折线，提供电力线基础设施的全面视图。这使得检查过程更加高效和准确，因为 3D 模型以单一、易于使用的格式提供了所有必要的信息。

n 可视化

使用 3D 网格和植被指数数据，可以轻松识别和可视化问题区域。3D 网格提供地形的详细视图，而植被指数则显示周围植被的健康和密度。这些数据组合可以全面评估电力线走廊和可能存在的任何潜在问题。这可以帮助识别需要进一步检查或维护的区域，从而提高检查过程的效率和准确性。

通过查看 3D 网格，可以快速轻松地确定植被高度以及走廊禁区内电线杆和其他结构的位置。此外，查看不同植被指数（例如 CIR 指数）中的图像可以提供有关周围植被健康和密度的更多信息。这样可以更彻底地评估电力线走廊和可能存在的任何潜在问题，从而提高检查过程的效率和准确性。

n分析

通过对齐索引和 RGB 以外的合成图像查看图像有助于确定可能需要进一步检查或维护的区域。通过以不同的方式查看数据，例如通过植被指数或合成图像，可以更全面地了解电力线走廊以及可能存在的任何潜在问题。这有助于确定可能需要进一步关注的特定区域，从而提高检查过程的效率和准确性。

使用植被指数（例如 NDVI）并应用土壤过滤器，可以快速轻松地检查图像中是否存在植被侵占。这可以更高效、更准确地评估电力线走廊，因为植被指数可以更详细地查看周围植被，而土壤过滤器有助于消除误报。

通过使用这种方法，可以更快地识别和解决问题区域，从而提高检查过程的整体效率。

概括

传统的步行检查队依赖于地面上看到的情况，而无人机使检查队能够近距离观察电线杆并使用不同的传感器收集数据。使用无人机进行电力线检查可以显著改善输电网络检查流程。