摘要：输电线路是输送电力的重要途经，但由于位置特殊，需要进行高空巡检。在科技发展的背景下，无人机自动巡检技术的出现可以使得输电线路的检查工作效率更高，解决了传统人工操作巡检的高成本投入。对此，本文对该技术在输电线路巡检中的实现和应用进行论述，主要包括目前巡检过程中存在的问题、开展无人机自动巡检的条件和应用。望对后期的实际应用起到参考意义。
关键词：输电线路；无人机自动巡检；应用
以往的输电线路巡检工作需要投入大量的时间和成本，仅培养飞手就需要3至12个月的时间，从新手到后期的技术娴熟又需要几个月的过程。而无人机自动巡检通过对规定区域使用激光雷达扫描或倾斜摄影拍摄，生成三维点云模型，自动驾驶系统依托点云模型进行航线规划和拍摄点设置，使飞行器按照指定路径飞行，再进行拍照等工作，实现高效率的巡检工作，且无论在何种环境下都能完成。笔者相信，在未来自动巡检的应用效果也会大大提高，为输电线路的运维工作起到极大的帮助意义。
1 输电巡检中存在的问题
电力建设是现代社会发展中的重要基础设施，并在我国政府的积极投入下，电网建设已在我国各个地区投入使用，但在我国多变的气候条件和复杂地形的影响下，电网运行的维护是一项艰巨的工作。
目前我国的电网巡检工作主要采用机巡+人巡的方式。其中人力巡检方式效率较低，且具有一定的危险性，巡检人员需要在各种复杂的环境下爬上数十米高的铁塔，蜂叮蛇咬、高空坠落、触电等危险威胁着巡检员的人身安全。而机巡模式的出现可以最大程度降低人员作业风险，提高作业效率，但是需要投入较大成本，例如飞手的培养需要较长的时间和较高的费用，且飞手的技术参差不齐，很容易因操作失误出现炸机事故。除此之外，机巡过程中也需要飞手进行拍照，但拍照距离、角度与基塔不能合理的控制，出现误差，不得不进行多次巡检，增加了机巡成本。
无人机精细化巡检的出现可以解决人力巡检存在的问题，但由于高技术的操作要求，对巡检班组人员带来了新的挑战。例如，在巡检过程中需要相应的人员对无人机进行长时间的控制，对人员操作资质和技能水平具有较高的要求。发生“炸机”“撞塔”等事故的风险也随着机巡业务增加而相应提升。同一条线路在两个技术熟练度不同的飞手飞过以后也有可能产生不同的巡视结论。行业迫切需要更加智能、安全、高效、可控的巡检作业方法。且如何降低无人机操作门槛、降低人员经验对巡检工作带来的影响以及如何进一步的提高无人机巡检效率，是未来研究的重要方向。
2 输电巡检实现无人机自动驾驶的条件
2.1 线路点云数据采集设备
线路点云是通过运用激光雷达仪器扫描或倾斜摄影技术拍摄输电线路，经过位姿解算、特征点识别与提取等步骤，形成的三维实体模型，点云中的每一个点包含空间三维坐标以及可见光信息，可以准确的记录线路上每个设备、部件、零件的位置、尺寸、外观信息。建模过程中有可能受到天气或设备本身的干扰，致使采集点云出现误差，需要在点云分析软件中进行纠偏，为后期的自动驾驶航线规划提供可靠数据支撑。
无人机自动驾驶与三维实体模型有着不可分割的联系，只有具有精确的点云模型，后期的无人机自动巡检才能实现。如果在扫描过程中激光雷达采用的大地坐标系与航线规划使用的平面坐标系存在偏差，且没有进行纠偏，直接进行航线规划及自主飞行，很容易出现撞机或是撞线现象。所以，在进行航线规划前巡检人员必须对不同来源的三维实体模型进行准确的坐标系对照与纠偏，确保偏差量级在厘米级以内。
2.2 运用网络RTK技术的无人机
随着科学技术的不断提高，卫星技术得到了成熟发展，在此之中，人们越来越追求高精度位置信息和尺寸信息。依托北斗高精度定位网络或千寻网络，无人机能够运用RTK技术实现精准定位，传统的基站RTK系统存在一定劣势，就是不能参考站校正数据的有效作用距离。GPS误差的空间相关性随参考站和移动距离的增加而逐渐失去线性，因此对于固定基站RTK，不仅仅是设置基站较为麻烦，而且传统的单机RTK的作业距离都非常有限（＜500m）。
输电线路为了实现自动驾驶，主要运用网络RTK，在网络RTK技术中，用多个参考站组成的卫星网络来估计一个地区的地理坐标误差模型，并为网络覆盖地区的用户提供校正数据。网络RTK技术突破了传统的距离限制与延时误差，能够更好的运用到线路自动巡检中。
2.3 线路自动驾驶航线规划
线路三维实体模型是自动驾驶航线规划的重要依据，是基础框架，航线规划需要在三维模型中进行标记杆塔、标记被拍摄物和拍摄点、调整拍摄角度和焦距，并进行风险点检测和规避，防止航线与导地线、铁塔等线路设备相交叉，如果航线存在风险点和不安全距离，容易导致触发飞行器避障功能，使巡检作业中断，或发生撞线等事故，导致无人机损毁。由于线路本身带电运行，对飞行设备接收的网络RTK信号会产生一定的干扰，所以航线规划应确保飞行全过程所有风险点距离在不小于2.5米，该距离既保证了飞行安全，又能满足线路精细化巡视的要求。
3 无人机自动驾驶在输电线路的应用
3.1 线路通道、树障、精细化巡视
输电线路巡检中，采用传统的巡检方法还需要飞手具备熟练的技术，并且飞手还需要十分熟悉线路，只有这样才能避免飞行过程中出现差错。除此之外，在拍照过程中距离与拍照角度也需要满足作业要求。但这种方式下的巡检技术对人为因素有较高的要求，且相比传统技术，无人机自动巡检技术可以减少对操作人员技能水平的依赖，同时在数据采集方面更具有规范性。
无人机自动巡检是网络RTK高精度定位和大数据积累形成的，实现多旋翼无人机一键起飞。在巡检中，首先在先制作的高精度线行三维地图上规划好航线，应用厘米级实时定位技术，自动飞到指定位置，在飞行设备到达控制点后进行自动拍照保存，并在完成作业后自动返回，实现站到站的无人机巡检作业新模式。这种无人机巡检方式已成为现代电网运维的重要手段之一，可以使得巡检效率大大提高。由传统人训的4km/人日，提升到14.51km/人日，效率提升了3.6倍。
3.2 线路故障夜间特训与堪灾
线路跳闸现象时有发生，如果出现在夜间会加大巡检难度，无人机巡检也会加大难度，人工查找又费力，而且查找效率较低。可利用自动驾驶夜视无人机，不用担心看不见导线或铁塔，而使无人机快速达到指点控制点拍照，不会受到夜间的环境限制而实现快速查找故障，利用无人机自动巡检可实现高效、快速电网巡查及勘察，为整体应急抢修部署提供关键数据支撑。
3.3 线路设备隐患台账的建立与更新
自动驾驶航线可以利用定点进行航行，根据各个控制点的角度对线路设备拍照，再将所有精确角度拍照所得的照片利用软件合成线路全景图，可运用在线路交叉跨越安全距离的策略、违章建筑与施工的安全距离策略及多工况下的线路状态检测等，建立实时动态的线路隐患设备台账，可以实时掌握线路危险隐患，保障线路的安全运行。重点对跨越高速公路、铁路、重要通道的“三跨”区段进行自动飞行拍摄，旨在及时发现安全隐患，提高设备安全运行水平，掌握输电设备动态状态，实现智能运检。
4 结论
随着我国电网设备的增加，电线电路电压等级不断升高，高压杆塔的结构愈加复杂，线路里程呈“井喷”式增长，为了有效缓解输电线路运维压力，无人机自动巡检可以有效提高线路运维质量和效率，而且能够提升安全性和可靠性，降低运行维护成本。对此，在输电线路的无人机巡检中，还应重视无人机自动巡检技术，将其进行不断的应用。并对其进行不断的研究开发，攻克新的篇章。
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