架空线路无人机巡线技术的相关探讨

摘 要：架空线路其自身的特性原因导致其容易受到很多外界因素的影响，恶劣的环境条件及气象原因均是导致线路出现故障的原因。基于此需要工作人员沿电线塔进行巡视工作，进而在第一时间发现故障或损坏，及时的对其进行抢修。无人机巡线技术的出现恰好可以对该类问题进行处理，对架空线路中的隐患进行排除，下面就架空线路无人机巡线技术相关内容进行分析研究，希望为我国巡线工作的开展提供更多帮助和启发。

关键词：架空线路；无人机巡线技术；探讨

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.211

0 引言

架空线路已经实现了大范围的覆盖，途经地区地形情况十分复杂，为巡线工作带来很多困难。若想在最短的时间内排除架空线路中的故障问题、对线路运行情况进行了解，需要对其进行巡线处理。目前，无人机巡线技术已经被广泛的应用到架空线路的检查工作中，这种技术转变了传统人工巡线工作中效率低下、效果不佳以及劳动量巨大的问题，在地形复杂的路段也可以开展巡线工作，巡线工作的效率得到提高，成本有所下降，同时也可以最大限度的保障工作人员的人身安全。

1 架空线路无人机巡线技术

1.1 位置控制技术

应用无人机巡线技术对架空线路进行巡线时，可能会受到环境、气象等诸多因素影响。在巡线工作开展过程中，为了提高无人机巡线技术应用的安全系数，需要提高位置控制工作的质量。研究人员已经对位置控制系统进行完善和应用，通过LQG控制器可以对无人机翻转、俯仰动作进行控制，而PID控制器也可以对偏行方面进行调整。这种系统的鲁棒性较高，稳定性良好，因此在无人机巡线技术的应用过程中发挥较多作用，即使无人机进入悬停状态，人们也可以通过绳索对机体进行拖拉，控制系统也能够正常高效的运转。

1.2 视觉跟踪技术

对架空线路进行巡线时，使用的无人机需要具备规避障碍物、导航等能力，因此需要视觉跟踪技术为其提供更多支持。我国的研究人员已经对该项技术进行了实验，然而在将实验成果应用于实际时，尚且存在一些问题：机体的振动对图像质量产生一定负面作用；由于导线的直径较小，在整个图像背景中不够明显，视觉跟踪方面的工作进程受阻。和架空线路相似度较高的直线型结构会对巡线跟踪工作造成一定干扰，例如各类电力导线和铁路等，因这些结构可能出现跟踪失误，最终造成严重的负面影响。基于以上情况，研究人员将霍夫变换的相关算法应用其中，并且可以完成三条线的跟踪工作，将无人机在横纵两个方向的移动情况传递至控制中心。这种算法可以对图像背景复杂混乱程度较高的区域进行跟踪。

1.3 故障检测技术

第一，激光雷达的检测技术。该技术在定量测量精度方面存在一定优势，通过激光测距装置，能够对线路与建筑间距、线下植被等方面进行精准测量，后续的违章建筑处理工作以及树木砍伐工作可以更加顺利的开展。激光雷达巡线技术可以获取准确的激光点云信息，对线路走廊进行扫描，之后可以利用航空数码装置的影像信息对其进行辅助，最终完成走廊三维模型的构建。但是，因载重方面的制约，无人机上激光雷达巡线装置的配置仍不常见。

第二，视觉探测。将高清的摄像装置及相机装置配置在无人机上，完成巡线工作的视频及图片的拍摄工作，同步的将信息进行传输或存储，然后基站对视频及图像中的线路外观进行分析和观察，判断有无故障。这种技术可以对线路显性故障进行检测，及时发现绝缘子破损、变形、断股以及松脱一类的故障，其图像质量将会对判断工作的准确性及精度方面造成一定影响。

第三，紫外及红外探测技术。将紫外成像装置及红外热成像装置配置在无人机上便可以完成相应的巡线工作。前者可以对放电紫外信号进行探测，将图像呈现到屏幕中，对图像进行分析和观测，最终便可以得出电晕强度信息及位置信息。紫外成像原理的应用可以对放电情况、导线外伤等方面进行检测；后者主要通过非常态升温点红外光谱对架空线路的线夹、接头等方面情况进行判断，及时发现其中存在的发热点。

1.4 无线通信技术

在无人机与基站之间需要进行信息的传递，因此需要通过无线传输装置实现这一信息互传的功能。无人机可以记录每一时刻的图像及视频信息，同时其位置信息需要被巡线工作人员所掌握，基站可以向无人机下达一些任务指令，进而更好的完成巡线工作，因此在无线通信方面需要能够抵抗一定干扰，在较长的距离可以接收到各种信号信息。

1.5 无人机组合

对架空线路进行巡线时，可以将无人直升机与固定翼机进行结合，也可让小旋翼机和固定翼机同时工作。每隔一段时间对距离较长的架空线路进行检测时，可以通过固定翼无人机进行检测，如果人们已经知道了故障发生的位置，便可以通过小旋翼机与直升机的共同作用下完成巡线检测工作。以悬停式的方式对架空线路彻底、仔细的检测。通过这些组合方式可以使无人机巡线技术的优势被最大限度的发挥，不同机型之间也可以进行优势互补，最终避免在巡线工作中出现疏漏，掌握精准全面的架空线路信息和状况。

就效果方面而言，无人直升机具有一定优势，同时可以完成中距离巡线工作，因此若资金条件允许，可以使用无人直升机和固定翼无人机的组合方式开展巡线工作。

2 结束语

综上所述，无人机巡线技术的研究和应用价值较高。较传统巡线技术相比，无人机巡线技术可以对架空线路巡线工作中的缺陷进行改进和弥补，无人操作便意味着没有人员伤亡，同时该技术可以对地形条件复杂的区域进行检查，扩大巡线范围，后续人们也不必花费大量的经费。然而，无人机巡线技术还存在很大的进步空间，人们需要对其进行不断的研究和改进，为我国架空线路巡线工作的开展提供更多帮助和支持。

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作者简介：李宏刚（1968-），男，陕西周至人，本科，机电高级工程师，研究方向：煤矿地面供电技术及管理。