電力無人機巡檢中的熱成像技術

原創： Enterprise DJI大疆行業應用

隨著夏季用電高峰的到來，電網設備也面臨著日漸增加的“烤驗”。在無人機電力日常巡檢、精細化巡檢及故障排查中，紅外熱成像已成為一項不可或缺的重要手段。那麼，在電力巡檢中，紅外熱成像到底能發揮怎樣的作用?

什麼是紅外熱成像技術？

在我們的日常生活中，除了拍照常用的可見光傳感器外，還有各種各樣感知傳感器被人類所利用，以延伸和擴展我們的感知能力，紅外傳感器就是其中的一種。可見光傳感器捕捉的是可見光，同理，紅外傳感器捕捉的就是紅外線。

自然界中的一切物體，只要其溫度高於絕對零度(-273.5℃)，都能輻射紅外線。紅外線輻射是自然界存在的一種最為廣泛的電磁波輻射，在現代物理學被稱為熱射線。

紅外熱成像示意圖相比於傳統可見光攝像機需要依靠自然或環境光照進行攝像監控，紅外傳感器無需光線，只需依靠物體自身輻射的紅外熱能即可清晰的成像，即使是完全黑暗的環境中，都可以讓物體清晰可見。

電力設備為什麼需要檢測溫度？

電力設備的結構和材料通常受溫度影響較大。在正常運行時，電力設備就會產生一定的熱度。但隨著電力設備的老化或由某些接觸點生鏽、接觸不良引起電阻增大，電流過大，電壓異常等，設備會產生髮熱異常現象。因此，檢測溫度能很好地了解電力設備的運行狀態，幫助運維人員及時排查缺陷。

電力設備溫差示意圖

紅外熱成像在電力巡檢中的優勢

1.非接觸，更安全。
紅外熱成像技術具有遠距離、不接觸、不取樣、不觸體的特點，在監測和排查電力設備時無需直接觸碰，有效避免事故發生。同時，由於不需要與被測物接觸，紅外熱像儀可在電力設備帶電時進行檢測工作，降低成本。

2.成像直觀，易發現異常。
通過對溫度的精準感知，紅外熱成像可以直觀顯示出溫度異常處，便於發現故障及隱患。

3.不受電磁干擾。
高壓線、變電站附近通常有較大的磁場干擾，而紅外熱像儀的工作波段在3 ～ 5 μm和7.5 ～ 13 μm，與電磁頻譜相隔甚遠，即使在強電磁場的場所使用也不會受到干擾，得到穩定、可靠的熱成像。

4.覆蓋廣，更高效。
在電力巡檢中，紅外熱像儀經常與無人機搭配使用，在檢測熱點故障時，搭載紅外熱像儀的無人機往往與設備保持幾米、幾十米的距離，輕易實現大面積檢測。在視場內發現熱點異常情況後，運維人員再針對性進行檢測，巡檢效率極高。

採用無人機搭配紅外熱成像進行電力巡檢

紅外熱成像判讀小技巧

有經驗的電力巡檢人員能很快地借助熱成像發現電力設備的缺陷，並根據熱態將缺陷進行評級分類，如一般缺陷、嚴重缺陷、危急缺陷等。他們常使用的判讀方法有：表面溫度判斷法、同類比較法、相對溫差法等。

1. 表面溫度判斷法：
大疆禪思Zenmuse 系列熱成像相機的區域測溫功能可以快速幫助判斷表面溫度，只需框選任意區域，就能獲得該區域的溫度平均值、最高值、最低值。

2. 同類比較法：
使用點測溫功能，分析比較同組三相設備、同相設備之間及同類設備之間對應部位的溫差。

3. 相對溫差法：
使用等溫線功能，直觀顯示畫面中不同的溫度區間，可以迅速發現異常溫差。

以“預知“代替“搶救“

在電力運維中，紅外熱成像等感知技術的應用能準確直觀地發現故障點，協助判斷電力設備狀態，幫助現代電力運維從傳統的“定期維修”、“故障維修”轉化為“預知性檢修”，全面提升電力供應的穩定性與可靠性。

禪思XT2 雙光熱成像相機

電力工作人員採用大疆經緯M210 RTK 飛機搭載禪思Zenmuse XT 系列紅外相機對複合絕緣子芯、線路與金具連接處和其他附屬設備進行精確拍照檢查和測溫檢測後，形成桿塔紅外圖像，可行快速診斷、及時發現線路本體發熱缺陷。巡視效率約是人工的6 倍到10 倍，確保了高載荷區段線路的安全運行。