一、概述
大氣污染造成的輸變電設備外絕緣污閃對電力系統造成了嚴重危害。多年來為了防止輸電線路污閃事故，電力系統做了大量的工作，采取了大量的技術措施，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重大、特大電網事故的可能性非常高。做為超高壓輸電線路運行維護單位，搞好所轄輸電線路的絕緣子憎水性測量，掌握輸電線路絕緣子的憎水性數據，從而指導輸電線路清掃、調爬及噴涂防污閃涂料，對防止輸電線路污閃事故的發生有著極其重要的意義。
本系統實現了架空輸電線路巡檢無人機的策略，實現自主飛行、導航、噴水、無線傳輸、典型故障識別等，構建以信息化、智能化為特征的化無人機巡檢模式，提高絕緣子缺陷發現能力和運維管控水平。
本檢測系統分為定量噴水，實時取照，憎水性圖像分析。無人機攜帶定量噴水裝置靠近被測絕緣子，距被測絕緣子合適距離開始進行定量噴水，并實時將圖像傳回地面控制臺。控制臺將照片轉入計算機，通過專用憎水分析軟件進行憎水性等級判斷。
本系統包括三大裝置：無人機智能帶電噴水裝置（無人機主要技術參數見下表）、憎水性數字圖片拍攝裝置以及憎水性分析軟件（便攜式計算機）裝置。
1．無人機智能帶電噴水裝置由遠程無線控制系統、智能可控噴水系統、微型電泵驅動噴水模塊及絕緣操作桿等組成，可帶電對110kV及以上電壓等級復合絕緣子進行定量噴水霧。
2．憎水性數字圖片拍攝裝置為微型數碼攝像機，采用兩種方式獲取憎水性圖片：①靜像拍攝；②動態錄像并截取靜像。
3．憎水性分析軟件通過兩種方式進行憎水性等級判斷：
①基于圖像對比法的判斷方法；
②基于數字圖像分析技術的客觀判斷方法。給出人工、計算機相結合的憎水性帶電檢測方法，同時制定出人工智能噴水分級法帶電檢測復合絕緣子憎水性的無人機的操作規程。
本套基于無人機平臺的絕緣子憎水性檢測系統包含：遠程遙控系統、無人機平臺、防撞測距系統、RTK強磁場抗干擾系統、電池部分、無人機供電系統、電機驅動電路、電機驅動電路供電系統、噴水裝置和拍照系統。采用無線遠程控制，不必擔心人員受到傷害和引發接地故障。各部分通過加強的無線信號或者抗干擾有線連接方式緊密的結合在一起。
在實際操作過程中，操作人員通過遠程遙控控制無人機起飛，飛抵絕緣子附近，對準位置，控制無人機噴水，并在噴水后拍照記錄然后回傳。最后通過電腦端強大的分析軟件來分析出絕緣子的憎水性等級。
二、功能特點
1．利用定時器和噴水電機驅動來精確的控制噴水量和噴水時間。
2．利用高清攝像頭及時進行噴水后的圖像捕捉。
3．利用RTK抗干擾技術來抵御來自高壓環境的電磁干擾。
4．利用激光測距技術來精確判斷噴頭距絕緣子的距離。
5. 控制盒是有高強度ABS塑料注塑而成，質量輕，強度大，耐磨性較好。
6. 水泵可旋轉噴頭經特殊工藝制備，可任意調節噴水角度，可噴射實心圓椎體水霧，從而可以保證待測試樣表面各部分均勻受水。
7. 整套系統質量輕，簡單大方，靈活度高，拆卸方便，耐磨性好，使用簡便，可以適應比較復雜的環境，更好的檢測一些不易噴射到的絕緣子面，更好的解除安全隱患。
8. 節省維護成本，提高事故預防能力，提高事故響應速度，從而提高整個電網的安全運行水平。并且能夠對高壓線路絕緣子的憎水性狀況進行常態化管理，從而有效地遏制因絕緣子污閃而導致的安全運行事故。
三、主要技術參數
1無人機載體：大疆無人機經緯M600PRO
大疆經緯M600Pro負重6kg飛行時間可達16min，并且可以加載RTK抗干擾飛控系統使無人機的抗力和穩定性得到極大提升。同時，大疆配備有成套高倍攝像頭和圖傳系統，無需外加其他廠家攝像設備和圖傳設備的工作，利于系統穩定工作。
飛行器 | |
項目名稱 | 參數 |
對稱電機軸距 | 1133 mm |
外形尺寸 | 1668 mm×1518 mm×727 mm（螺旋槳、機臂、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 |
可承受風速 | 8 m/s |
水平飛行速度 | 65 km/h（無風環境） |
懸停時間（ 含 6 塊 TB47S 電池） | 無負載：32 min，負載 6 kg：16 min |
起飛海拔高度 | 2195 槳： 4500 m |
懸停時間 | 無負載：38 min，負載 5.5 kg：18 min |
適配 DJI 云臺 | Ronin-MX，Zenmuse Z30，Zenmuse X3，Zenmuse X5/X5R，Zenmuse XT，Zenmuse Z15 系列高清云臺：Z15-A7、Z15-BMPCC、Z15-5D III、Z15-GH4 |
飛控系統 | A3 Pro |
動力系統 | ? 動力電機型號：DJI 6010 ? 螺旋槳型號：DJI 2170R |
可收放起落架 | 標配 |
工作環境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
遙控器
項目名稱 | 參數 |
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 |
工作環境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
內置電池 | 6000 mAh LiPo 2S |
標配電池（型號： TB48S）
項目名稱 | 參數 |
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 |
工作環境溫度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
充電功率 | 180 W |
充電器（型號： MC6S600 ）
項目名稱 | 參數 |
電 壓 | 26.1 V |
額定功率 | 600 W |
單個電池接口輸出功率 | ? |
2. 帶電噴水裝置
裝置采用了無線自控技術和微型電泵驅動等技術，自動化程度高。裝置采用模塊化結構，由四部分組成： ①無線信號發射部分、②空心絕緣操作桿、③無線信號接收和微型電泵控制部分、④微型電泵驅動噴水部分。各部分拆裝、更換方便。裝置結構緊湊，重量輕，便于攜帶和操作，適合現場使用。
⑴空心絕緣操作桿的材料為玻璃纖維增強環氧樹脂基復合材料，標配長度為2m。
⑵無線信號接收和微型電泵控制部分由嵌于空心絕緣操作桿前端內的無線信號接收頭、可充電電源、無線信號接收和微型電泵控制器三部分構成。無線信號接收頭通過導線與無線信號接收和微型電泵控制器相連。可充電電源為3000mAh鋰電池，可保證裝置噴水2小時，能滿足現場長時間測量要求。
⑶電動噴水部分是由微型電泵、水壺以及可旋轉噴頭構成。可旋轉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現向可旋轉噴頭供水。可旋轉噴頭經特殊工藝制備，可任意調節噴水角度，可噴射實心圓椎體水霧，從而可以保證待測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、高光學變焦性能、高存儲量、定焦速度快、曝光速度快、防抖動性能優異及具有靜像拍攝功能的微型數碼攝像機。本裝置選用微型數碼攝像機，其基本參數為：質量 440g、焦距5.1-51mm、10倍光學變焦、靜像拍攝時330萬有效像素。
4. 憎水性后臺分析軟件裝置
通過憎水性分析軟件來分析運行復合絕緣子的憎水性狀態。本軟件的核心功能為憎水性等級判斷，由客觀判斷和主觀判斷兩部分組成。
四、配置清單
序號 | 裝箱明細 | 型號 | 單位 | 數量 |
1 | 無人機 | 大疆經緯 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、產品意義
本系統針對現有的高壓線路巡線系統實時性差、自動化程度低、智能化應用水平有限等問題，運用無人機視頻實時傳輸與分發技術、無人機智能噴水技術、線狀目標自動跟蹤技術、圖像智能識別技術、大數據分析技術、遠程無線控制技術等，形成了一套基于人工智能的高壓線路絕緣子巡檢無人機系統，以大疆無人機經緯M600PRO作為載體，包括絕緣子憎水性無人機智能帶電噴水裝置、憎水性數字圖片拍攝、傳輸裝置、傳感器以及憎水性分析軟件（便攜式計算機）等組件。可帶電對110kV及以上電壓等級復合絕緣子進行定量噴水霧，并將數字圖像及視頻實時回傳至后端系統進行分析計算，并結合復合絕緣子的長期憎水性變化趨勢及污穢狀態進行大數據分析，具有準確度高、安全、價格低廉、效率高、無污染、勞動量小的優點，有助于管理人員進行科學的判斷，以及時采取合理的防治措施及方案，達到絕緣子正常使用的目的。同時制定出可控噴水分級法帶電檢測無人機的操作規程并進行產業化、工程化推廣應用。
