输电线路无人机巡检技术分析

杨光

（国网四川省电力公司彭州市供电分公司，四川 彭州 611930）

前言

当今我国的科学与技术的发展是十分迅速的，电网建设的规模也不断扩大，与此同时，电网结构也变得愈发复杂，因此对于电网的检查和维护工作，也就显得尤为重要。相关维护工人对于电网进行定时的检测和维修确保了电网运作时的稳定性。但是由于信息技术的高速发展电网结构也变得愈发困难相关从业人员想要对电网进行检测也变得十分不容易在检测的过程中往往投入了大量的人力和物力。往往维修人员投入更多的劳动力，却得不到工作效率的提升。当前，为了减少该行业的人力投入，主要使用了无人机技术来检查输电线路。但是无人机技术的发展仍然不能满足巡检电网所要求的技术[1]。无人机在巡检过程中往往容易碰撞损坏或者被他人恶意抢夺，这都严重阻碍了无人机巡检电网技术的发展。并且随着电网结构的复杂性不断提升，工作人员就需要及时更新无人机巡检电网的相关技术，这样才能更好地适应当前复杂的电网，从而利用无人机更好地进行巡检工作。

一、控制无人机技术

在控制无人机技术中，飞控技术是其中非常重要的技术，它的核心组成是属于飞控计算机的。那么，针对飞控计算机，他所展现出来的性能，就取决于飞控系统的性能。如果能够得到高性能的飞控计算机，无人机的控制才能更加安全和稳定，在循环过程中，就能充分发挥它的作用。与此同时，飞控技术不光是指控制无人机飞行的技术，还包括无人机在飞行过程中对于信息的采集和数据的传输。因此，在无人机的控制技术中，应当要实现对无人机的有序控制，能够准确计算无人机的飞行路线，并且无人机必须要在专业人员所发送的指令一下，按照路线准确飞行完成所规定的路线和管理的任务，确保无人机在飞行，传输，数据等执行各项任务过程中的稳定性。

（一）多余度飞控系统

各种精密的电子器件组成了飞控计算机的硬件。在使用飞控技术的同时，也促进了集成电路的发展。但是当前我国集成电路制造元器件的工艺水平十分的不先进，这也导致所制备出来的寄生电路元器件不够可靠。与此同时，当前传统设计飞控系统的方案并不能适用于当前的，实际情况，这也严重降低了在使用无人机进行巡航的过程中的可靠性[2]。所以，相关设计人员为了确保无人机飞行过程中的稳定性和可靠性，提出了余度技术。这项技术能够确保无人机飞行过程中的稳定性和可靠性，能够使无人机飞行过程中的容错率增加，满足了当前使用无人机巡航的要求，并且主要使用了两个或两个以上的相同部件或者系统，确保这些部件和系统能够在无人机飞行过程中有效的协调和调度，多种系统在协调的过程中就能够得到一个正确的结果，这也进一步确保了无人机飞行过程中的稳定性。除此之外，在飞控系统中的鱼肚结构中，它主要包括了二余度和三余度这两种。

并且余度技术主要是指改进无人机的内部硬件结构，从而确保飞控计算机运行过程中的稳定性。

当前，科学与技术的发展迅速，我们也就需要更高性能的飞控计算机，从而确保无人机飞行过程中的可靠性。与此同时，针对双余度结构，它能够在实际设计无人机小型化过程中提供极大的帮助，突破了传统大体积的余度结构设计，使无人机的结构更加简单明了。与此同时，余度结构是从主从机制中引申出来的，它能够使系统故障的覆盖率有所降低，这也就导致了分配权限过程中的不明确，不合理的仲裁流程缺乏公平性等情况产生。所以说，在对无人机双余度的飞控计算机进行设计的过程中，要确保故障覆盖率的提升，这样才能使无人机的飞控系统在实运行中具有一定的稳定性和安全性，也就是无人机的设计工作更加具备实际的价值。

（二）飞行控制方式

当前，控制无人机飞行的主要方式有如下的两种。其一，人工控制，其二是通过代码自主控制。人工控制是较为传统控制无人机的方式，也是最简单的方式，他是指人工在地面上远程控制和操控无人机的飞行。通过代码自主控制，主要借助了无人机的飞控计算机，它使用了计算机对无人机进行连接，利用计算机所发出的信号来控制无人机的飞行任务。这两者是有明显的区别的，他们都存在着不足之处。利用人工控制无人机，主要需要操控无人机的手柄，这也就意味着，人是唯一能对无人机进行控制的。所以，一旦无人机处于复杂的环境之中，人工很难对无人机所处的环境进行判断和控制，这也就导致了人工控制的飞机很容易在复杂的情况下产生坠机等危险的情况发生。那么，利用飞控计算机来操控无人机的过程中，也存在着不少的问题，举例来说就是飞行过程中无人机往往存在许多不确定因素，它主要包括不确定的参数，无法及时确认的动态建模，随机的扰动性测量的传感装置，接受的噪音较多以及复杂的代理信息模式等各个方面。

二、无人机避障技术

通常情况下，相关从业人员借助无人机来巡检架空输电线路的时候，往往在输电线路旁边的通道以及各种树木，建筑物都对无人机的巡航飞行产生了非常多的安全隐患。所以说无人机在飞行巡航的过程中，必须能够自主地对周边环境的障碍物进行实时的检测，检测之能够重新规划路线，确保完美躲避障碍物。为了实现无人机的这个功能，就需要相关的研究人员针对无人机避障技术进行不断地调整和优化[3]。当前，使用到无人机上的规避技术是通过红外感知障碍物的位置，并且从障碍物的深度获取相关图像，利用图像的轮廓选择合适的路线，对障碍物进行规避，与此同时，对当前的场景进行建模，这样在遇到相同障碍物的时候，就能迅速给出合适的路径。在无人机这个领域中，使用比较常见的障碍物检测传感器，有超声波传感，激光传感以及双目摄像机等。

（一）超声波测距

相关工作人员使用超声波进行测距，通过发送超声波，感受超声波返回的速度，接收到这个超声波信号后，就停止计数器的技术功能，结合超声波在空气中的传播速度来判断，当前与障碍物之间的距离。利用超声波进行距离测定有一个非常显著的优点就是成本低，操作便捷，然而，利用超声波测距也会产生许多的问题，超声波往往会受到很多的干扰，从而导致测量的不准确，这也就很容易导致无人机在飞行过程中的安全隐患。

（二）激光雷达测距

当前，在激光雷达的领域，主要使用了TOF测距原理，它同超声波测距十分的相似，然而，它主要是利用光的时间差和相位来对无人机周围的事物进行判断，如果在无人机的周围有障碍物，那么，就通过光传播的速度来判断无人机与障碍物之间的距离。假若无人机当前是悬停的，那么这个时候，无人机内部的TOF 系统就会高速旋转，旋转速度，的范围是在每秒两圈到每秒五圈之间，在旋转的过程中，TOF 系统就能360度的扫描无人机周围的情况，如果在某一方位检测到相关障碍物，就会给无人机发出指令，从而改变无人机的飞行方向，有效对障碍物进行规避。假若在无人机巡航过程中，内部的TOF 系统不再旋转，那么，无人机就会在前进的道路上发出一道麦光冲通过脉光冲的传播方向，确定无人机的前进方向[4]。但是TOF 账系统是一个比较先进并且发展不够完全的系统，它需要我们投入更多的财力，并且也很容易受到太阳光的干扰，所以，在使用TF 系统的同时，也要确保芯片中有能够抵抗太阳光干扰的相关程序。

（三）毫米波雷达测距

毫米波雷达测距是指无人机通过装置发射出锥状的波数，一般这个波数的距离小于250 米，范围并不是很大。与此同时，毫米波雷达装置的发射波和返回波之间的间隔时间比较小，在一般简单的发射卖车装置中，很难利用到。当前，我国市场上的毫米雷达测距装置是利用FMCW 信号体质，它能够通过计算回波频率和发射频率来探求当前与障碍物之间的距离。毫米波雷达的显著优势是带宽体积小，质量小，高速的扫描等，他对于障碍物的扫描显得尤为精确，哪怕是极其微小的障碍物，也能够进行测定，所以在无人机巡检过程中，这种精密的探测装置也非常的热门。

（四）双目视觉测距

在双目视觉测距技术中，主要利用的是视差这个原理，机械的视觉系统中，通常会利用双摄摄像机，借助双向视觉技术，能够从不同的角度获取事物的原貌。机械的视觉就是通过一个摄像机，一方面，从不同的方位认识这个图像。另一方面，在不同的时候，对同一个景物获取不同的数字图像[5]。通过这个原理，借助双摄摄像头，就能够多角度的获得3d 的物体模型，这也就使该装置能够非常精确地确定障碍物所处的位置。并且双目摄像头能够精确计算摄像机与物体之间的距离，这项技术非常适用于无人机规避技术，尤其在架空输电线路中，能够进行广泛的运用。

三、结论

如上文所述，无人机在巡检的过程中往往会遇到十分复杂的实际情况，所以必须要确保无人机巡检的安全性。与此同时，利用无人机进行巡检，要充分发挥它的效率性以及所传输回来的结果的准确性。但是利用无人机巡检过程中也存在一些安全隐患，这时候就需要相关的从业人员充分了解无人机所处的环境以及架空输电线路的结构，确保无人机飞控系统的稳定性以及规避障碍技术的精确性，这样才能使无人机在巡检过程中安全的飞行，稳定的传输数据，从而实时监测架空输电线路，确保架空输电线路的稳定性。