摘要：将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中能够大大解放劳动力，提高巡检工作效率的同时降低了工作难度，使得输电线路的巡检工作更加便捷、安全。但是这一应用尚且处于不断发展和改进的阶段，所以要加强新技术的开发和应用，建立完整无人机巡检工作体系，提高电网运行的安全性和经济性，真正实现高科技服务于社会的最终目的。本文基于架空输电线路无人机巡检技术研究进展展开论述。
关键词：架空输电线路；无人机；巡检技术；研究进展
引言
现阶段，供电的稳定性要求有了一定的提升，输电线路的巡检工作也变得更为重要，如果仍旧是采用传统化的检测方式，不利于这项工作的顺利实施。无人机巡检是一种非常新型的技术，在具体应用的时候，可以降低现场工作人员操作的难度性，提高了整体的巡检效率。而在未来的发展中，电网企业还应该加大对专业人员的培训力度，构建一支技术精湛的无人机巡检队伍，这样才能真正发挥出这项技术的应用优势。
1无人机巡检作业流程
为确保无人机巡检工作安全高效进行，通过调研，从全国27个省(市)公司无人机线路巡检现场实践中研究出了一套较为完善的巡检作业流程，主要包括巡检空域申报、巡检计划编制、巡检准备、巡检执行、巡检报告等五个步骤，
1)巡检空域申报:无人机巡检涉及到输电线路沿线空域的使用，根据我国民用航空器管理办法，在开展巡检任务7天前进行空域使用申报，主要包括巡检飞行空域申报和巡检飞行计划申报，且申报的巡检飞行空域原则上与其他空域垂直间距不小于2km，水平间距不小于20km。2)巡检计划编制:根据运行单位、安质部、省调巡检意见或架空输电线路实际巡检要求，确定全线、定塔定线或定点巡检内容，并对无人机线路巡检的飞行路线、返航路线等信息进行计划编制、审核。3)巡检准备:架空输电线路运检单位按照已审核的巡检计划和无人机安全飞行操作手册进行巡检任务准备，主要包括无人机巡检前检查、飞行控制模块检查、通信与信息传输回路检查、动力装置检查与启动、搭载的巡检设备功能校验与检查等。4)巡检执行:无人机在开展线路巡检作业时，无人机巡检飞手严格按照《架空输电线路无人机巡检技术规程》《架空输电线路无人机电力巡线技术导则》等来进行精准规范的巡检操作。5)巡检报告:对架空输电线路无人机巡检情况的梳理与汇总，为线路今后的运行维护、技改大修等提供可靠的数据参数。
2系统结构
无人机电力线路安全巡检系统是我国进行电力巡检工作的重要核心系统，其自身主要由三部分构成：（1）无人机飞行平台。（2）地面实时数据获取系统。（3）是地面数据处理分析中心。无人机飞行平台自身可以对无人机的固定翼和旋翼为基础和根据进行划分。其自身搭载许多先进的传感设备和数据获取设备，还有自助预警设备和相关的避障系统等无人机飞行的必备设备。其能够在复杂的环境之中保持飞行的姿态和稳定，还能够利用自身的定位系统将自身的位置和状态实时传输给后台的数据操作人员，接着会根据探测点的环境状况以及视野情况选择合理的传感器系统，以此来最大程度获取探测点的相关数据资料。而地面实时数据获取系统是整个电力线路安全巡检系统中的关键核心，承担着重要的过渡和枢纽作用。系统任务：（1）接受无人机所传输的相关数据资料，以及对无人机的信号进行接收。（2）对无人机进行控制，将相关数据资料传输至后台的工作人员，以此来推进下一步的工作计划。（3）地面数据处理分析中心是整个电力线路安全巡检系统的最终汇总系统，具有整理、分析、存储、应用等效果。其自身能够应用相关数据技术和测量技术对各类检测对象进行精确化测量和分析，还能够对相关巡检线路进行可视化技术呈现，检测出线路的损坏位置、线路的损坏原因，能够及时准确的定位线路的所在位置和所处情况，达到电力线路的故障及时查处，方便后期的及时维修工作，大大提高检修效率和速度。
3自主巡检技术
架空输电线路无人机巡检作业时，主要由地面操作人员根据视觉、巡检回传的影像、GPS信息等来指导无人机飞行和拍摄。这种方式对操作人员的技能水平要求较高，不同操作人员的巡检效果差异可能较大，同一操作人员不同时间的巡检效果也可能不同；且架空输电线路巡检多为周期性重复工作，完全依靠操作人员将造成劳动强度大、巡检效率低等问题，难以适应我国电力运维的新需求。因此，自主巡检成为研究方向之一。目前，无人机自主巡检仍处于起步阶段，主要手段有激光雷达(LiDAR)技术和实时动态高精度定位(RTK)技术。LiDAR通过快速获取线路通道高精度三维点云数据来规划飞行航线实现自主巡检，这种方式需综合考虑无人机的航高、坐标、惯性测量装置IMU的姿态数据(俯仰角、翻滚角、航偏角)和机载激光雷达等，多搭载在固定翼无人机、中大型无人直升机或有人直升机上，使用成本较高。目前国网福建电力公司已应用于线路通道巡检，南方电网公司利用CW-LiDAR实现了导线对地安全距离的测量；但在杆塔精细化巡检方面，LiDAR技术还有待进一步论证。
4无人机综合巡检平台构建
要搭建无人机综合巡检平台，就要对架空输电线路巡检中应用到的直升机进行选型。在嘉定某供电公司的线路巡检中一改以往运用轴距超过600毫米的大飞机，而选用质量在1千克的轻型无人机，灵巧方面的同时满足了城市架空输电线路复杂且周边空域狭小的环境要求，多样的巡检方式保障了巡检工作顺利进行。无人机结构的设计包括无人机壳体的设计、无人机悬臂设计和无人机云台的设计。无人机壳体的设计要求无人机要适应在复杂多变的地形和天气环境正常的运转和工作，利用较好的流线型来减少飞行过程中的摩擦阻力，从而减少动力消耗，保证续航时间的充足。电动多旋翼直升机通过无人机的悬臂设计来改变速度和调整力矩，同时在悬臂设计中采用了快速折叠锁紧机构，解决了悬臂高空震动问题，简化了折叠结构解决了折叠容易卡死的问题。无人机的云台主要是为了安装和固定摄像机等任务荷载的支撑设备，要研究如何进行任务荷载而通过云台将它们更好地搭载到无人机上，从而使得无人机更加小型化、模块化和轻型化。在电动多旋翼无人机中就设计了三轴增稳平台，保障了无人机在进行低空巡检作业时能够拍摄出清晰的视频影像，而插拔式的连接又使得安装操作。
5发展趋势及研究方向
协同立体化巡检。为优化直升机、无人机和人工巡检的配置方式，提高架空输电线路运行维护水平，需进一步加强直升机、无人机和人工巡检的有效协同，完善协同巡检效益评估和决策模型，全面考虑地形地貌特征、天气气象特征、线路本体特征、地理气象环境及输电通道性质等各种数据的互联互通。在制定无人机巡检作业计划时，充分考虑直升机和人工巡检作业周期，形成有效的协同互补，进一步发挥无人机巡检效益。
结束语
近些年来，无人机被广泛应用于铁路交通、石油化工和建筑施工等行业中，而在电力行业中尤其是架空输电线路中也开始推广无人机巡检技术。运用无人机进行电力线路巡检成为我国当前输电线路巡检的一种重要的方式，无人机巡检技术的发展，推动了电力巡检现代化发展。
参考文献
[1]常慧.基于光伏电站的无人机全自动巡检系统的应用研究[J].太阳能,2019(01):45-47.
[2]冯敏,罗旺,余磊,张佩,郝小龙,樊强,彭启伟,张天兵,曹玲玲.适用于无人机巡检图像的输电线路螺栓检测方法[J].电力科学与技术学报,2018,33(04):135-140.
[3]刘壮,杜勇,陈怡,马建国,吴向东,姚京松.±500kV直流输电线路直线塔无人机巡检安全距离仿真与试验[J].高电压技术,2019,45(02):426-432.
[4]孙依新.架空输电线路无人机人工联合巡检模式初探[J].科技资讯,2018,16(31):64-65.
[5]王晓明.探究遥感的电力线路安全巡检技术现状及展望[J].中国金属通报,2018(08):269-270.