摘要：输电线路直升机智能巡检试点工作开展以来，国内外生产、检测、科研、运营单位对输电线路直升机智能巡检进行了诸多研究。期间，多地部门组织开展了直升机高、低海拔环境下的巡检性能测试，明确了功能定位和技术参数，并形成了各型直升机技术规范书。在标准、检测、培训、维护保养、评估等支撑体系建设方面取得了初步成效，为输电线路直升机智能巡检技术推广应用奠定了技术基础。本文通过查阅大量的资料，对输电线路巡检现状进行了分析，并结合巡检实例，对输电线路直升机智能巡检技术关键技术进行研究，以保证巡检能够取得更大的技术进步。
关键词：直升机；巡检技术；输电线路
输电线路长期在大自然中承受风、雨、雷、电、冰等恶劣天气的考验，时常受到鸟类、山火、偷盗、碰撞等外力破坏，运行条件十分恶劣，日常巡视和特殊巡视是对其进行风险管控的重要手段。通过巡视过程中及时发现线路本体和保护区的缺陷和隐患，及时合理地安排消缺和隐患清除，能够保证输电线路和电网安全运行。由于输电线路巡视在线路安全运行中起着重要作用，从２０世纪９０年代起，采用智能巡视终端用于线路巡检，保证了巡线的到位率。目前在输电线路巡线中用到的巡检终端方式虽然较多，但智能化水平低，操作步骤烦杂，在现场巡视人员需要花费大量时间操作巡检终端，而未能有足够时间检查输电线路本身的缺陷和隐患，大大降低了线路巡视工作的效率和质量。目前的巡检终端大多采用全球定位系统（ｇｌｏｂａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ＧＰＳ）定位和通用分组无线服务（ｇｅｎｅｒａｌ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏｓｅｒｖｉｃｅ，ＧＰＲＳ）技术通信，在实际应用中ＧＰＲＳ时常因信号原因无法通信，而ＧＰＳ在非常时期其安全性也无法得到保证。随着国内北斗定位系统的成功推出，并且在实际应用中表现出良好的性能，应用国产定位技术具有更高的安全性，也能促进北斗技术在电力系统中的应用和提高。
1智能巡检系统的技术优势与特点
本系统在开发时便考虑到系统应具较强的功能，较新的技术和较长的生命代谢周期，确保系统能够与计算机技术发展潮流同步。所以，系统开发采用了比较先进、流行和稳定成熟的技术。
系统采用代表技术发展方向的B/S架构。B/S架构具有许多优点，尤其是在软件系统的改进和升级越来越频繁的情况下，B/S架构的产品明显体现出更方便的特性。无论用户的规模有多大，有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量，所有的操作只需要针对服务器进行，如果是异地只需要把服务器连接上网即可立即进行维护和升级，这对人力、时间、费用的节省是相当惊人的。因此智能巡检系统采用基于WEB的企业计算机客户端（需安装IE6.0及以上版本的浏览器），整个系统运行在Windows 98及以上操作系统上，在Windows XP操作系统上运行效果最佳，操作方便灵活。
整个软件系统采用ASP.NET（C#）技术，利用三层结构，支持SQL Server2000/2005或Oracle 9i两种大型数据库进行开发，开放的数据库使得用户可以根据工作的实际需要进行一定的设置。
在日常使用中，本系统界面比较简洁、使用方便，对计算机水平要求并不是很高，总体上讲，本系统在使用上具有以下一些特点。
（1）用户可根据工作需要设定文件所属菜单名称，分类上传存储重要的文件资料，便于用户在系统上查阅、引用，提高工作效率；
（2）缺陷从发现到上传至系统更加快捷、便利，实现后勤管理与现场巡检的无缝对接，提高了生产管理水平；
（3）缺陷的具体规范性描述和记录，使现场巡检管理、缺陷处理信息化、标准化；
（4）智能巡检系统对缺陷的描述采用开放式描述方式，便于各班组结合线路缺陷的实际情况实现缺陷内容的定量描述，更加客观、准确；
（5）后勤技术人员可根据缺陷的具体情况决定采取何种处理方式，完成从线路缺陷的发现到缺陷处理再到缺陷闭环的全过程控制；
（6）各项工作的作业指导书的编制与执行都能通过网络完成流程，便于及时处理巡视现场发现的重大或危急缺陷；
（7）计算机完成信息资料的存储、查询、分析汇总、报表打印，使输电线路的运行管理工作一目了然。
1.1人工巡检
我国国土面积辽阔且地理环境复杂，各地区的地形地势不同，为了全面灵活地巡检，相关部门会采用人工巡检的方式。人工巡检方便灵活，但是这种巡检方式也存在弊端，对巡检人员的要求较高，对于操作人员来说困难较多，工作量大；巡检方式较慢，占用劳动力，成本高，还存在安全隐患。
1.2机器人巡检
机器人巡检主要是针对高压架空输电线路的巡检。其优点是自动化操作和巡检的精准度高，但是这种巡检方式只适用于小范围，短距离的巡检，受自然因素影响较大。
1.3无人机巡检
无人机巡检安全快捷，但需要对无人机采集的数据进行分析，工作量较大。
1.4载人直升机线路巡检
载人直升机线路巡检主要是利用直升机，通过搭载成像设备，对所需要巡检的输电线路进行拍摄，快速地对输电线路进行巡检，该方法安全快捷，但技术要求高，须要求专业人员操作。
2输电线路直升机智能巡检关键技术
该系统集成了全球定位系统（GPS）、掌上电脑设备（PDA）和计算机网络通信技术的最新研发成果。无需在杆塔或线路上安装任何信息识别载体，配备方便携带的轻薄笔记本电脑、PDA，在无线网络可以覆盖的地区，用户即可随时随地通过无线上网技术完成线路巡视缺陷的具体规范性记录，使缺陷处理和人员考勤等工作逐步走向标准化、电子化、信息化。
数据服务器收集客户端电脑中的各种记录信息，完成数据信息的存储、查询、分析、汇总和报表输出，实现从缺陷发现到缺陷处理的全过程高效监管，实现缺陷从发现到处理的闭环控制，同时也体现了PDCA一个高效循环过程。
掌上电脑（PDA）可通过串口（或USB口）直接接入任何一台装有PDA同步程序的客户端电脑，既能实现编辑好的作业指导书的下载作业，又能实现作业现场记录数据的上传操作。
网络化的多级机构纵向巡检工作管理模式，上级部门可随时对其下属机构的巡检数据进行查询、分析、统计。
2.1智能巡检图像智能处理技术
输电线路分布密集且复杂，输电线路直升机所要巡检的范围也比较广。据统计，每个杆塔所拍摄的照片多达几十张，并且都是多方位多角度。这些照片拍摄完成后，还需要经过人工处理才能发挥作用。需要对照片过滤、分类、编号、命名，通过专业人员人工进行识别、发现问题，撰写出分析报告，工作量很大。
运维单位也发现了这些弊端，为提高工作效率，解放劳动力，输电线路直升机智能巡检系统应运而生。
2.2直升机智能巡视计划系统优化设计
直升机智能巡视计划系统分为巡视计划录入、巡视计划智能分析、优化策略配置、巡视计划优化、巡视计划过滤以及巡视计划导出等6个模块。
2.2.1巡视计划录入
本软件模块拟采用结构化软件开发方法进行开发，首先从用户需求出发确定巡视作业计划录入的详细需求、充分考虑现有资源。该软件模块的具体实现思路为：
（1）各分、子公司作业中心工作人员提交年度项目计划后，根据需要选择待优化的项目计划导入优化系统；
（2）导入原始巡线采集数据，包括线路台账信息（杆塔分布、线路类型、历史作业数据等）、巡视模式、地理地形信息（地形、禁飞区、边境信息等信息）、气象环境信息、设备参数信息等，建立相应的数据库。
2.2.2巡视计划智能分析
本软件模块实现的基础为巡视计划录入的数据以及各类知识库的辅助信息，该模块实现过程中，应充分考虑与线路相关的影响因素，对巡视计划进行多维度的分析，为后续的作业计划优化提供良好的数据资源。该软件模块的具体实现思路为：
（1）获取待优化的巡视项目计划数据信息；
（2）汇总用户提交的所有待优化输电线路巡视计划信息，根据巡视计划关联的线路及杆塔信息，合并重复的、关联性强的计划数据；
（3）结合输电线路的特点、杆塔分布信息、气象信息以及地形信息等，对合并后的巡视计划数据进行合理性分析，设定相应的阈值，去除不合理的计划。
2.2.3优化策略配置
本软件模块实现的基础为各类优化算法以及辅助信息的支持，该模块实现过程中，应充分考虑算法库中各类算法的特点，结合巡视作业计划的特点选取匹配度最高的算法进行优化操作，用户可根据下拉选项自行选择优化规则。该软件模块的具体实现思路为：
（1）由用户选定优化策略，包括经济性优化和人/直升机结合两种优化策略，默认优化策略为经济性优化；
（2）从大量巡视计划数据中抽取用户巡视的关注点，针对不同类型的关注点，为用户提供符合电力巡线的不同的优化算法作为推荐优化算法，用户也可自行选择其他优化算法；
（3）根据每种算法的特点，统计每种算法的参数信息，从中提炼出算法最优的参数设置，部分参数提供修改界面，以便用户进行人工调整。
2.2.4巡视计划优化
本软件模块实现为直升机巡视计划优化系统的核心，在模块实现过程中，会使用前阶段制定的优化策略和各类数据库对巡视计划数据进行优化操作。该软件模块的具体实现思路如下：
（1）从优化算法库中选取优化算法；
（2）加载需要优化的巡视计划数据；
（3）读取参数信息，如优化次数、优化策略、优先级以及优化算法最佳运行参数等；
（4）选择巡视计划优化模式，如自动优化模式和交互式优化模式；
（5）根据选定的优化模式来巡视计划的优化工作；
（6）优化完成后，相应的巡视计划数据集合。
2.3.5巡视计划过滤
根据用户设定属性的先后顺序，将巡视计划数据进行排序，从中选取最优的巡视计划。
2.3.6巡视计划导出
将最优的巡视计划数据显示到界面上，作业中心的工作人员确认无误后，即可自动录入到技术支持系统的计划管理中。
2.3巡检模式方法
按照《输电线路直升机智能巡检作业技术导则》，对于500kV及以上等级的高压输电线路，考虑单侧飞行无法完全覆盖巡检目标，易产生巡检死角，因此，可采用双侧巡检模式进行巡检。杆塔巡检时相机按照预设程序多角度自动采集杆塔影像，保证了巡检数据的有效性和完整性。本次预设巡检高度应高出直升机与输电线路的安全距离，确保安全的同时也确保拍摄目标的完整性。
2.4在线监测智能技术
由于现代工业科学技术的快速发展，整个社会的经济也快速增长，想要实现工业经济的进一步发展，各个行业都需要对以往的工业技术进行改进，才能实现自身飞跃性的发展，从而从中获得更大的经济效益。也正是这一理念推动了整个社会发展的快速进步，在我国的电力系统的管理中也不例外。从我国电力系统的结构分布来看具有广大等特点，在进行高压输出线路巡查时还容易受到不同的地形环境的影响。因此在输电线路巡查工作中除了通过上述两项智能技术进行巡查时，还可以依靠在线监测技术对整个线路的运行情况进行及时监控，这样才能保证我国电力系统的安全性。通过实际案例分析在线稽查技术，例如在2017年1月，某电力单位想通过该项技术对±500千伏输电线路整个电力线路的运行情况进行监控。这也是在线稽查技术首次运行到高压电输出线路的巡查工作中，通过最后的巡查结果发现，这项技术在安装运行中，需要通过前端监测分机和监控后台这两方面的组成方可对整个线路进行全面的检查，该装置在能源的获取上主要是太阳能电池来获取能源，并依靠通过GPRS+3G/4G双通道通信方式对整个线路的信息情况进行检测。这样才能保证整个线路检测的稳定性。
2.5巡检定位子系统的要求
①立即定位。移动巡检终端和电脑端分别提供实时定位查岗功能，管理人员选择人员可以实时获取其当前位置，支持多人同时定位查岗，定位信息可以在电子地图上显示。对于定位异常时，则要给出相关提示（如：离线状态）。②定时定位。移动巡检终端可以定时向服务器上传位置信息，定时定位的规则可以自定义配置。③人员位置分布。移动巡检终端和后台系统分别提供当前所有人员的位置分布地图功能，可以在电子地图上显示所有人员的当前位置点。
2.6 机器人智能巡检技术
通过机器人技术在巡查工作中案例来分析，我们总结机器人巡查技术主要有以下特点：（1）由于身体的笨重性在进行巡查作业时行动性比较缓慢，影响整个巡查工作的进度。（2）受环境的影响因素较小，能够在各种复杂的地形条件下进行巡查作业。（3）需要和其他巡查技术进行共同使用方可实现整个巡查工作的效率性。通过近些年发展来看，这项技术在高压输出线路的巡查工作中，已经逐渐走向成熟并得到广泛的使用。通过实际的操作案例分析发现，机器人智能技术在进行高压线路巡查作业时，它的主要功能有以下几个方面：（1）定位、（2）越障、（3）特殊巡视、（4）数据分析处理，机器人技术在进行巡查作业时，对整个线路的巡查工作除了自身具有一定的机动性之外，机器人的躯体还能进行装载摄像机和红外测试仪这些外在设备的配置，有利于整个巡查工作的数据分析并将巡查的数据记录下来并反馈到总部，电力巡查的工作人员便可以根据机器人拍摄的数据对整个线路运行的正常与否进行分析。下面将对机器人智能技术运用的智能进行简要分析。
3总结
随着电网的快速发展和大力建设，越来越多的输电线路投入运行，增加了线路巡检的工作量。本文结合当前输电线路直升机智能巡检研究现状，从实际出发并对输电线路直升机智能巡检的关键技术进行了研究，以适应巡检技术不断发展的要求，确保输电线路的正常运行。
参考文献：
[1]王伟斌，王城钢.东北电网500 kV输电线路带电作业现状[J].东北电力技术，2006，23（11）:78-80.
[2]胡毅，王力农，刘凯，等.750kV同塔双回输电线路带电作业技术研究[J].高电压技术，2009，35（2）：373-378.
[3]张海军，张国亮，赵雪松，等.500kV紧凑型输电线路耐张塔带电作业工具的研制[J].电网技术，2005，29（24）：82-84.
[4]于德明，沈建，汪骏，等.直升机与人工巡视效果对比分析[J].中国电力，2008，41（11）：25-28.
[5]徐云鹏，毛强，李庭坚.输电线路机巡与人巡效果对比及协同巡检建议[J].南方电网技术，2016，10（2）：44-47.