无人机电力巡检视觉避障技术研究

潘镇 韩鹏

摘要：随着航空技术的发展，无人机逐渐进入民用领域，目前，无人机正在逐步部署到电力巡检中。这大大减少了工作人员的工作量，并加强了巡查的安全。然而，使用无人机进行巡检，增加了对其保护功能的要求。本文概述了如何克服无人机目前使用的障碍，并希望这将有助于它们发展。

关键词：无人机;电力巡检;避障

引言：

近年来国民经济的蓬勃发展，科技革命，所有工业部门生产和经济活动中能源需求的增长，以及能源部门的稳定和安全要求。根据建设可持续能源社会的目标，电力在国家能源部门中发挥着越来越重要的作用，因此，对电力部门的要求越来越高。关于这种能源的稳定性和安全性。目前，中国电力产业的迅速发展已导致电网的扩大，一方面满足了居民的电力需求，另一方面也满足了居民的能源需求，加上新疆的广泛地理范围，是电力检查面临的主要挑战之一。

定期对输电线路进行巡檢将是一项重要的安全措施，但在诸如天气、工作人员故障、事故等情况下则是如此。对输电线路的检查有可能发生无人机事故，造成不必要的人员伤亡和经济损失。因此，随着这种产品的出现，相应的技术成熟，使用无人机进行巡检而不是人工巡检，既符合时代的发展趋势，也有助于保障安全。能源稳定。然而，目前在使用无人机进行巡检时，对保护技术的要求更高。他们面临许多技术困难。

1无人机电力巡检目的

一个国家要想持续发展，需要强大的电力系统作为后盾。近年来，电力工业的发展突飞猛进，逐步成为国家、社会和经济发展的保障和关键。随着特高压、特高压等输电技术的成熟和普及，输电线路的输电距离可达数千公里，给电力检测带来了更大的挑战。同时，由于输电线路的位置往往处于高山、陡坡、崎岖道路等野外环境中，也增加了电力巡查工作的难度和巡查人员的人身安全风险。无人机最初应用于军事领域。如今，随着科学技术的不断发展，无人机技术不断向各个领域转移。电力巡检中引入无人机作业。通过无人机携带的摄像设备，可以对电网设备进行图像采集，使巡检人员在不经过有人身安全隐患的场所的情况下完成巡检任务。

通过应用无人机电力巡检技术，可以有效解决电力巡检中遇到的诸多问题，特别是在发生自然灾害或重大灾害后，由于市政基础设施的损坏或不完善，相关检修人员无法及时进入现场，以及在人员无法到达的情况下，可以充分利用无人机系统的灵活部署特点：无人机用于全区巡查，为抢修工作提供第一手图像数据，提高决策效率，缩短抢修时间。由于它不受地面因素和地形限制的影响，在很大程度上提高了工作效率，保证了人员的安全。但由于无人机在巡查过程中可能遇到复杂的空中环境障碍物，有必要对无人机智能避障技术等方面进行深入分析，并提出相关可行的解决方案。通过不断优化技术方案和积累相关经验，可以在一定程度上提高无人机电力检测的智能性和可靠性。

2无人机所采用的避障技术

2.1主动避障技术

2.1.1超声波

在无人机上安装超声波发射器和接收机后，连接到无人机的整个飞行控制系统，无人机反射回来的超声波可以对障碍的位置、形状等进行相关数据，实现准确的避难所。基于一个传感器所具有的处理程序比较简单，价格低廉，实时需求更容易满足，因此这种方式被广泛应用于无人机，而超声波距离感知器也有不足之处，主要超声波对环境温度的影响由于受到相应环境的温度的影响，收集的超声波分析的信息不准确，其次，超声波在具体应用时，如果障碍物在超声波反射能力不强，信息准确无误。最后，超声波容易受到音波的影响，这些都不利于无人机的电力巡逻工作。

2.1.2红外线

红外线具有不受电磁波影响的优点。和超声波一样，虽然可以进行非接触性测量，但是由于红外线能够测量的范围比较近，所以要进行远距离测定，成本很大。

2.1.3结构光

动态避障的技术是利用光学手段进行距离测量的新型测量技术，结构光斗士的设计就是该技术的核心，其原理是利用结构光斗士在周边场景中均匀地进行透射投射一束光后，通过图像传感器进行采集分析，然后提取能够控制刚刚透射光的图像，通过光学测量系统恢复场景三维信息，现在结构的避光技术与各种编码技术相融合，利用此，距离测量的准确性大大提高。

2.1.4雷达

一般的距离测量方式测量距离时，采用一定的处理程序，通过以下几种步骤，模式变换器、FFT数字信号处理芯片、旧电路、非交互参考蓄力器、CFAR检测电路，采用空中控制系统，在这种趋势下，雷达测量了对障碍物的测量和距离，雷达测量距离比红外线测量得到的信息更准确，但同样雷达系统成本高，自身质量更高不适合小型无人机。

2.2被动避障技术

从字面上看，被动避障方法是一种不会主动发射光束的技术，它基本上是建立在直接收集情况信息的基础上，然后通过计算机分析障碍信息。视觉避障是一种较为典型的被动防护方法，模拟一个人的视觉系统，收集关于周围情况的信息，主要是通过视觉传感器，然后通过对障碍位置的综合认识和飞行计划进行计算，为了避障。这种技术的优势在于它的投资较少，而且精确度很高。

2.3复合避障技术

复合避障的方法，结合积极和消极的避障的方法，比以往的技术更为复杂，仅在一个保护系统中使用的方法，因此，迄今为止，避障的综合方法仍然是一个重要的研究课题。由麻省理工学院于2009年制定的综合导航系统方案确定了全球导航卫星系统的目标2015年山东电力研究所专利中提到的多传感器和多传感器旁路系统，这是综合抗干扰技术。

3视觉避障技术分析

分析防止视觉避障的方法对于分析和讨论与电子审查有关的特殊情况十分重要。现在室外作业的特殊性使他在一定的范围内有一定的复杂性和一定的难度。通过引进这种实际情况，进一步整理和解决相关经验，提问无人机在具体的际巡查检查过程中，应考虑巡查对象自身的检查差异。混凝土栏杆、铁塔、钢杆、电池线等外部条件的差异和限制，如温度差异、地域差异等其他外部条件，具体的算法也必须适应不同的应用方案，获得最佳效果。危害要综合考虑设计和防治避障技术的解决。

结束语：

电力巡检是保障电力使用稳定性的工作，需要投入大量人力、物力、财力。也可能发生事故，威胁巡检人员的生命安全也会造成巨大的财产损失。现在出现了无人机，为运维单位提供了新的解决方法。

参考文献：

[1] 刘跃波，马立新.电力巡检无人机避障技术研究[J].电子测量技术.2019（13）

[2] 宁柏锋.无人机电力巡检视觉避障技术及其运用探微[J].计算机产品与流通.2018（04）

（作者单位：新疆送变电有限公司）