电力输电线路巡检中无人机的应用

司云 宋莉玲 靳镕光 李静峰 牛刚刚 李亚亮

【摘 要】近年来，科学技术不断取得新的突破，无人机技术越来越成熟，在社会诸多领域获得广泛的应用。在电力企业中，利用无人机对输电线路的状态进行巡检已得到界内人士的认同，弥补了传统人工巡查方式工作量大、效率低等种种弊端。但是，利用无人机巡查输电线路面临处理生成的视频数据、图像信息的难题。

【关键词】无人机;输电线路;巡检

中图分类号：TM755文献标识码：A

引言

无人机本身具备机身较小、容易操控、且具备图像收集和红外探测功能，是航空采集信息的最佳设备。由于输电线路在传输过程中设备暴露在户外，受到干扰的因素较多，需要必不可少的维护工作来维持稳定运行，而无人机可以有效取代人工巡视，利用自身优势实现高效率巡检。

1无人机

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。

2无人机巡检的组成分析

2.1无人机平台与系统

巡测功能的实现，需要借助于无人机平台以及搭载的众多类型的传感器。首先，对于数据获取系统而言，它是进行数据信息采集与获取的重要平台，该平台不仅囊括了飞行平台以及稳定平台，同时还安装了相应的自主预警系统以及避障系统等。这样一来，可以确保无人机能够顺利的飞行，同时也提高了数据信息采集的质量与精度，进而提高了数据的利用价值。

2.2数据通信链路系统

对于该子系统而言，其主要工作是进行信号的接收与发射。无人机巡测过程中，需要与地面测控站保持数据的实时传递与交互。巡检工作中，当传输速率满足4-8Mbps的要求，地面的测控人员就能实现对数据信息的实时传递。

2.3地面测控站

作为输电线路巡检工作的重要組成部分，地面讯测站中包含了诸多的子系统。其中，较为重要的是地面控制系统。同时，测控站中还安装了数据编解码系统以及分析系统、感应系统等等。地面测控站可以对无人机的实时飞行状态进行及时的管理与监控，并且能够对飞行环节中的信息获取方式做出相应的控制。

2.4地面数据处理系统

该系统主要负责数据信息的后期处理，并且对信息数据进行及时的存储，进而为数据的应用提供支持。一般来说，地面数据处理系统主要由三个子系统构成：其一，就是三维可视化系统;其二，就是安全巡检系统，该系统包含了激光、紫外线在内的多种类型的传感设备;其三，就是数据预处理系统，该系统同样囊括了多种感应设备。通过可视化技术的应用，能够及时对输电线路存在的缺陷与隐患做出判断，进而能够对不同线路的安全状况做出诊断与评估。

3无人机在输电线路中的应用

3.1日常巡视

随着近些年来我国国民经济迅速发展，我国电力行业也发展迅猛，于此同时输电线路也在不断增加，公里数也在不断增加，但是由于输电线路设备大部分都暴露在室外，在室外的设备就一定会受到天气的影响，在气候条件复杂、现场环境多变的情况下，导线、避雷线、绝缘子等在长时间运行之后会出现断股、腐蚀、过热等老化现象，再加上各种力的作用下，难免会出现运行故障，而为了保证输电线路的正常需要开展巡视工作，在过去依靠人工巡视的工作，巡视工作量较大，地理环境也较为复杂，带给巡视工作人员的难度较大，会有大量不可预知的风险，同样输电线路企业也需要耗费大量的人力资源来应对才能开展正常工作。但是在无人机帮助下，它能利用装载的小型摄像机、照相机、红外测温装置等巡视输电线路的运行状况，飞行过程中只需一人操作即可，节省了时间和人力，高效率完成日常巡视。

3.2设备专项巡视

输电线路巡视的运输在日常运输过程中是一项危险系数较高的工作，而为了保证居民生活的正常，需要定期对输电线路进行专项指标检测，即开展专项巡视。在进行专项巡视的过程中需要进行专项排查，例如架空地线的专项排查，它需要在定期的时间内进行周期检测，如果采用人工检测不但会遇到安全问题，采集信息和图像也需要耗费较大的人力物力，同时难度系数也较大，但是通过无人机的巡视可以快速完成周期性观察，并获取完整的图像，清晰的观察到输电线路的腐蚀和连接情况，并将数据准确无误的传达给数据中心进行汇总，方便专项工作准确无误的进行。同类型的排查工作还有合成绝缘子排查，利用无人机传回来的图像可以完整观察到合成绝缘子表面的损伤情况，为设备状态评估提供重要依据。

3.3应急抢险

在输电线路运行过程中，难免会发生火灾、雪灾、旱涝等状况，例如在遇到特大雪灾的时候必然会遭受覆冰的影响，那么道路通行就会变困难、且人工巡视爬杆也会受到影响，但在无人机的帮助下，它不受任何天气状况的影响，仅仅需要几十秒的时间并可以观察清楚到线路的状况，通过传达回来的图像观察搭配线路和塔杆的状况，及时了解覆冰状况进行维护。同时在发生火灾的时候能利用无人机探测火灾的蔓延情况，根据火势的状况及时进行抢救，并准确无误的找到发生火灾的倒杆区域，找到火灾中心位置，并根据传达的地理位置图像了解地理特征，为抢险争取宝贵的时间，并提升抢救效率，降低人工损伤率。

4输电线路巡检中无人机航测技术的运用

4.1线路隐患探测技术

作为输电线路安全巡检工作的重要内容之一，做好线路的隐患探测有着重要的作用。具体巡检工作中，要及时、准确的查找到相关线路存在的缺陷，并采取针对性措施予以检修。这一过程中，主要应用到的探测技术囊括了视觉探测技术以及激光雷达探测技术，同时还应用到红外线技术以及紫外线探测技术。具体应用时，需要借助无人机设备搭载摄像机以及探测器等设备，通过将收集到的数据与信息进行及时的收发与传递，地面工作人员可以实时了解到相应的影响与数据。在经过仔细的判断与甄别之后，就能明确线路存在的安全隐患或故障。

4.2飞行姿势控制技术

在利用无人机设备对输电线路进行巡检时，如果当地的天气环境较为恶劣，那么将会对无人机飞行的角度产生一定的影响，因而出现偏移问题在所难免。为了提高无人机的飞行效果、确保线路巡检的质量，就要对无人机的飞行姿势进行严格的控制。就显得尤为重要。通过LQG控制器的使用，可以对无人机设备的俯仰、翻转状况进行精确的控制，并且可以使无人机在空中进行悬停作业，进而确保了巡检工作的质量。

4.3正射影像采集技术

在进行采集影响的变换与修改工作时，以往需要借助于CPU串行方式进行。近几年来，随着传感设备与传感技术的不断发展，影像数据处理工作的难度大大降低。再沿用以往的CPU串行方式已经不能满足正射影像的采集要求。因而，在开展输电线路的安全巡检工作时，需要在无人机上搭载相应的遥感设备，并且要建立GPGPU模型，最终能够得到大量的有价值的正射影像。通过应用图形绘制流水线，可以对无人机设备拍摄的航测影像进行快速的完善与修改，进而有效提高了采集工作的速度与效率。

结束语

输电线路的运行本身具备一定的危险系数，而无人机在输电线路中的运行大大降低了人工巡检危险系数，也提升了巡检的效率与质量，是输电线路发展过程中的重要进步，但是无人机在运行过程中还存在问题，还需要进一步改进，不断提升无人机在运行过程中存在的弊端，加快输电线路的稳定发展。

（作者单位：国网晋城供电公司）