一、概述
大气污染造成的输变电设备外绝缘污闪对电力系统造成了严重危害。多年来为了防止输电线路污闪事故，电力系统做了大量的工作，采取了大量的技术措施，取得了一定的成效；但是输变电线路的污闪事故仍占输电事故的比重较大，而且输电线路特别是超高压输电线路污闪事故诱发重大、特大电网事故的可能性非常高。做为超高压输电线路运行维护单位，搞好所辖输电线路的绝缘子憎水性测量，掌握输电线路绝缘子的憎水性数据，从而指导输电线路清扫、调爬及喷涂防污闪涂料，对防止输电线路污闪事故的发生有着极其重要的意义。
本系统实现了架空输电线路巡检无人机的策略，实现自主飞行、导航、喷水、无线传输、典型故障识别等，构建以信息化、智能化为特征的化无人机巡检模式，提高绝缘子缺陷发现能力和运维管控水平。
本检测系统分为定量喷水，实时取照，憎水性图像分析。无人机携带定量喷水装置靠近被测绝缘子，距被测绝缘子合适距离开始进行定量喷水，并实时将图像传回地面控制台。控制台将照片转入计算机，通过专用憎水分析软件进行憎水性等级判断。
本系统包括三大装置：无人机智能带电喷水装置（无人机主要技术参数见下表）、憎水性数字图片拍摄装置以及憎水性分析软件（便携式计算机）装置。
1．无人机智能带电喷水装置由远程无线控制系统、智能可控喷水系统、微型电泵驱动喷水模块及绝缘操作杆等组成，可带电对110kV及以上电压等级复合绝缘子进行定量喷水雾。
2．憎水性数字图片拍摄装置为微型数码摄像机，采用两种方式获取憎水性图片：①静像拍摄；②动态录像并截取静像。
3．憎水性分析软件通过两种方式进行憎水性等级判断：
①基于图像对比法的判断方法；
②基于数字图像分析技术的客观判断方法。给出人工、计算机相结合的憎水性带电检测方法，同时制定出人工智能喷水分级法带电检测复合绝缘子憎水性的无人机的操作规程。
本套基于无人机平台的绝缘子憎水性检测系统包含：远程遥控系统、无人机平台、防撞测距系统、RTK强磁场抗干扰系统、电池部分、无人机供电系统、电机驱动电路、电机驱动电路供电系统、喷水装置和拍照系统。采用无线远程控制，不必担心人员受到伤害和引发接地故障。各部分通过加强的无线信号或者抗干扰有线连接方式紧密的结合在一起。
在实际操作过程中，操作人员通过远程遥控控制无人机起飞，飞抵绝缘子附近，对准位置，控制无人机喷水，并在喷水后拍照记录然后回传。最后通过电脑端强大的分析软件来分析出绝缘子的憎水性等级。
二、功能特点
1．利用定时器和喷水电机驱动来精确的控制喷水量和喷水时间。
2．利用高清摄像头及时进行喷水后的图像捕捉。
3．利用RTK抗干扰技术来抵御来自高压环境的电磁干扰。
4．利用激光测距技术来精确判断喷头距绝缘子的距离。
5. 控制盒是有高强度ABS塑料注塑而成，质量轻，强度大，耐磨性较好。
6. 水泵可旋转喷头经特殊工艺制备，可任意调节喷水角度，可喷射实心圆椎体水雾，从而可以保证待测试样表面各部分均匀受水。
7. 整套系统质量轻，简单大方，灵活度高，拆卸方便，耐磨性好，使用简便，可以适应比较复杂的环境，更好的检测一些不易喷射到的绝缘子面，更好的解除安全隐患。
8. 节省维护成本，提高事故预防能力，提高事故响应速度，从而提高整个电网的安全运行水平。并且能够对高压线路绝缘子的憎水性状况进行常态化管理，从而有效地遏制因绝缘子污闪而导致的安全运行事故。
三、主要技术参数
1无人机载体：大疆无人机经纬M600PRO
大疆经纬M600Pro负重6kg飞行时间可达16min，并且可以加载RTK抗干扰飞控系统使无人机的抗力和稳定性得到极大提升。同时，大疆配备有成套高倍摄像头和图传系统，无需外加其他厂家摄像设备和图传设备的工作，利于系统稳定工作。
飞行器 | |
项目名称 | 参数 |
对称电机轴距 | 1133 mm |
外形尺寸 | 1668 mm×1518 mm×727 mm（螺旋桨、机臂、GPS 支架均展开，带起落架） |
外包装箱尺寸 | 525 mm×480 mm×640 mm |
重量（含 6 块 TB4 8 S 电池） | 9.5 kg |
推荐起飞重量 | 15.5 kg |
悬停精度（P-GPS） | 垂直：±0.5 m，水平：±1.5 m |
旋转角速度 | 俯仰轴：300°/s，航向轴：150°/s |
俯仰角度 | 25° |
上升速度 | 5 m/s |
下降速度 | 3 m/s |
可承受风速 | 8 m/s |
水平飞行速度 | 65 km/h（无风环境） |
悬停时间（ 含 6 块 TB47S 电池） | 无负载：32 min，负载 6 kg：16 min |
起飞海拔高度 | 2195 桨： 4500 m |
悬停时间 | 无负载：38 min，负载 5.5 kg：18 min |
适配 DJI 云台 | Ronin-MX，Zenmuse Z30，Zenmuse X3，Zenmuse X5/X5R，Zenmuse XT，Zenmuse Z15 系列高清云台：Z15-A7、Z15-BMPCC、Z15-5D III、Z15-GH4 |
飞控系统 | A3 Pro |
动力系统 | • 动力电机型号：DJI 6010 • 螺旋桨型号：DJI 2170R |
可收放起落架 | 标配 |
工作环境温度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
遥控器
项目名称 | 参数 |
工作频率 | 5.725 至 5.825 GHz |
通信距离（无干扰、无阻挡） | 5 km（FCC 模式），3.5 km（CE 模式） |
等效全向辐射功率（EIRP） | 10 dBm @ 900M，13 dBm @ 5.8G，20 dBm @ 2.4G |
视频输出接口 | HDMI、SDI、USB |
工作环境温度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
内置电池 | 6000 mAh LiPo 2S |
标配电池（型号： TB48S）
项目名称 | 参数 |
容 量 | 5700 mAh |
电 压 | 22.8 V |
能 量 | 129.96 Wh |
电池类型 | LiPo 6S |
电池整体重量 | 680 g |
工作环境温度 | -10 ℃ 至 40 ℃ |
充电功率 | 180 W |
充电器（型号： MC6S600 ）
项目名称 | 参数 |
电 压 | 26.1 V |
额定功率 | 600 W |
单个电池接口输出功率 | • |
2. 带电喷水装置
装置采用了无线自控技术和微型电泵驱动等技术，自动化程度高。装置采用模块化结构，由四部分组成： ①无线信号发射部分、②空心绝缘操作杆、③无线信号接收和微型电泵控制部分、④微型电泵驱动喷水部分。各部分拆装、更换方便。装置结构紧凑，重量轻，便于携带和操作，适合现场使用。
⑴空心绝缘操作杆的材料为玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料，标配长度为2m。
⑵无线信号接收和微型电泵控制部分由嵌于空心绝缘操作杆前端内的无线信号接收头、可充电电源、无线信号接收和微型电泵控制器三部分构成。无线信号接收头通过导线与无线信号接收和微型电泵控制器相连。可充电电源为3000mAh锂电池，可保证装置喷水2小时，能满足现场长时间测量要求。
⑶电动喷水部分是由微型电泵、水壶以及可旋转喷头构成。可旋转喷头通过连接附件与微型电泵腔连接，连接附件通过水管与微型电泵连接实现向可旋转喷头供水。可旋转喷头经特殊工艺制备，可任意调节喷水角度，可喷射实心圆椎体水雾，从而可以保证待测试样表面各部分均匀受水。
3. 绝缘子喷水图像拍摄装置
喷水图像的拍摄装置采用具有高像素、高光学变焦性能、高存储量、定焦速度快、曝光速度快、防抖动性能优异及具有静像拍摄功能的微型数码摄像机。本装置选用微型数码摄像机，其基本参数为：质量 440g、焦距5.1-51mm、10倍光学变焦、静像拍摄时330万有效像素。
4. 憎水性后台分析软件装置
通过憎水性分析软件来分析运行复合绝缘子的憎水性状态。本软件的核心功能为憎水性等级判断，由客观判断和主观判断两部分组成。
四、配置清单
序号 | 装箱明细 | 型号 | 单位 | 数量 |
1 | 无人机 | 大疆经纬 M600 Pro | 架 | 1 |
2 | 控制部分（ 控制盒、 微型电泵 、控制电路板 ） | 套 | 1 | |
3 | 供水部分（ 快速管夹、支架、水箱 ） | 套 | 1 | |
4 | 喷水部分（ 伸缩杆、伸缩杆底座、喷头、防风罩 ） | 套 | 1 | |
5 | 悬挂部分（ 快速管夹、弹性支架 ） | 套 | 1 | |
6 | 其他附件 | 套 | 1 |
六、产品意义
本系统针对现有的高压线路巡线系统实时性差、自动化程度低、智能化应用水平有限等问题，运用无人机视频实时传输与分发技术、无人机智能喷水技术、线状目标自动跟踪技术、图像智能识别技术、大数据分析技术、远程无线控制技术等，形成了一套基于人工智能的高压线路绝缘子巡检无人机系统，以大疆无人机经纬M600PRO作为载体，包括绝缘子憎水性无人机智能带电喷水装置、憎水性数字图片拍摄、传输装置、传感器以及憎水性分析软件（便携式计算机）等组件。可带电对110kV及以上电压等级复合绝缘子进行定量喷水雾，并将数字图像及视频实时回传至后端系统进行分析计算，并结合复合绝缘子的长期憎水性变化趋势及污秽状态进行大数据分析，具有准确度高、安全、价格低廉、效率高、无污染、劳动量小的优点，有助于管理人员进行科学的判断，以及时采取合理的防治措施及方案，达到绝缘子正常使用的目的。同时制定出可控喷水分级法带电检测无人机的操作规程并进行产业化、工程化推广应用。
