顾华利
（ 国网滨州供电公司，山东省滨州市，256600）
摘 要：随着经济的快速发展，人民对于电力的需求已变得不可或缺。输电线路作为能的重要传输媒介，其所处的地区、地形分布复杂，极易受到自然灾害的威胁。为保障电网的安全稳定运行，如何快速抗灾复电就变得尤为重要。无人机在作业时不需要考虑机上操作人员的安全风险因素，可利用无人机搭载高清相机、红外测温仪等多类型云台，全角度获取输电线路通道图像数据，真正实现输电线路故障巡视的“零死角”。
关键词：输电线路，无人机，抗灾复电，红外测温仪
1 引言
输电线路是连接水电站、火电厂、核电厂等发电厂与变电站间的传送电能的电力线路，滨州近年建设了多条高电压等级的输电线路，跨越地形较为复杂。输电线路主要组件包括基础、杆塔、导线、绝缘子、金具、防雷保护设备等，由于输电线路长期处于开放的外部环境，各个部件受地理环境影响明显。作为输电线路重要组成部分的高压输电塔是重要的电力工程设施，不可避免的要架设在山脊、陡坡边缘、河边，这些区域坡体在内在因素和外在因素诱发下易引发滑坡灾害，导致电力杆塔倾斜、断线以及跳闸等电网事故。
2 常用无人机机型
目前各行各业均在不同方面，从不同程度应用无人机进行作业，为满足不同种类的作业需求，不同类型、型号的无人机在作业方面有着不同的优势和劣势，就电力行业而言，电力勘灾所选择的无人机根据电力的作业特点来考虑，首先考虑的是编写、灵活性强、和精确度高的机型，其次应支持手控模式、自主模式和半自主模式的自由切换，目前主流多旋翼无人机系统均支持以上三种工作模式，滨州电网主要采用的是大疆M200无人机、大疆精灵系列和御系列无人机。
(1) 大疆M200无人机
其抗风能力强，可以根据任务需求携带不同的云台，集成性高，作业类型丰富，是各行业用于改造的首选机型。但是其质量较为重，设备价格较高，需要操作人员全程操控。可以搭载高清4K摄像头，又可以同时搭载红外测温摄像头，适用于执行各类测量拍摄任务。
(2) 大疆精灵系列和御系列无人机
这两款机型的参数基本相同，续航时间均为30分钟左右，实际作业时间平均为20分钟，机器本身配备4K摄像头，设备自身质量轻，便于携带，且造价较为低廉，但是其本身不能更换云台，不可以携带载荷，只可以使用自身所携带的摄像设备。适用于精确拍摄具体物体，或在一定范围内开展自动驾驶作业任务。
3 工作流程
为了确保作业过程的顺利实施，数据采集及处理的流程一般为：第一步根据灾区情况制定巡检任务，第二步进行作业前准备，包括根据输电线路通道环境规划飞行航线，设定输电线路拍摄参数等，第三步执行飞行任务拍摄输电线路通道，第四步检查数据质量，判断数据是否满足要求，若不能满足分析要求，则需要重新飞行拍摄，第四步飞行结束后提交飞行资料。在电力受灾的现场，操作手需严格按照流程作业，若造成获取的航片质量不满足要，因灾区环境受限，再次勘查所付出的成本较高，所以操作手在现场的判断对后续工作进展的速度起到决定作用。
4 输电线路影像数据获取
4.1规划飞行航线
(1) 航线设计。目前较为普遍应用的航线设计方式有折线航线和环形航线两种。
在拍摄输电线路通道前要进行现场勘查，实地查看任务区的情况，选择合适的操作场地，根据实际地形优化航线，飞行过程中应实时通过遥控连接的平板电脑等查看无人机周围的情况，关注电量、距离等信息，预留足够的安全电量，严格避免无人机因电量耗尽造成“炸机”或丢失，对周边环境形成安全威胁;执行超视距任务前要对超视距航线上的障碍物了解清楚，特别注意交叉跨越段，避免碰撞导线;执行任务应尽可能使无人机在视距内飞行。小型多旋翼无人机的续航时间较短，设计的航线要有效利用拍摄时长，在拍摄过程中通过缩短摄影基线，增加航片重叠度的方式，获得更多的航摄影像。
(2) 设定重叠度。为使两张连续拍摄的照片可以完成拼接，需要保证两张照片内有一定的重叠度。重叠度受飞行高度影响，为保证飞行时的设备安全，飞行高度受任务区内铁塔高度影响，故需要根据任务区内最高的铁塔高度计算重叠度，以此作为航测拍摄的重叠度。
(3) 设定巡航拍摄速度。为了防止航摄照片出现模糊情况，需要根据无人机的官方参数，考虑到存储卡写入速度、处理器反应时间等因素，确定拍摄的最小间隔时间，同时考虑风向、风速等因素，根据公式计算出拍摄的最大速度Vmax。
(4) 设定单次执飞最远距离。为使两张连续拍摄的照片可以完成拼接，需要保证两张照片内有一定的重叠度。重叠度受飞行高度影响，为保证飞行时的设备安全，飞行高度受任务区内铁塔高度影响，故需要根据任务区内最高的铁塔高度计算重叠度，以此作为航测拍摄的重叠度。
(5) 设定单次执飞最远距离。无人机的飞行距离与无人机电池容量为正相关关系，设其飞行最远距离为Lmax，电池的续航时间为tmax，实际飞行过程中受到气压、风速、温度等环境影响，考虑到无人机需预留安全电量，安全系数设定为0.6，则Lmax=0.6Vmaxtmax。
4.2数据传输
无人机数据传输模块主要功能为上传遥控器发出的控制命令，接收无人机反馈的姿态信息。该模块一是可以控制无人机的姿态;二是控制云台的摄影角度,使无人机在拍摄过程中，云台可以在0至90度范围内可调节;三是无人机在连情况下，可以终止无人机自动飞行拍摄任务,同时在断联复联后能够及时获取无人机各参数信息;四是具备发射一键返航命令。
飞行前该模块可以控制无人机进行自我检查，包括获取GPS信息，以定位无人机设备位置，确保位于非禁飞区，定位后设定返航点;识别无人机姿态信息，操作模式，检查操控设备可用内存和无人机内存卡容量，检查电池电量，确保无人机飞行时长。
4.3图像传输
无人机遥控器具有两个频段2.4吉赫和5吉赫，图像传输模块可以根据信道噪音情况自动控制在两个频段间切换，传输图像数据，无人机启动后在操作界面上可以和地图界面相互切换，无人机手动驾驶时以图像传输为主界面，无人机自动驾驶时以地图界面为主界面，辅助界面均以“画中画”的形式在屏幕上显示，软件支持手动移动辅助界面位置。无论是手动操作还是自动操作，无人机在连的情况下，点击屏幕可以对画面中相应物体进行手动对焦和调光。图像传输模块最在信号质量优异的前提下，可以支持高清图像实时传输，用以观测无人机飞行周边环境。图像传输模块支持拍摄图片和视频回放功能，可以通过遥控传输频段下载调取无人机身内存卡中的图片，在调取图像界面，支持手动放大缩小所摄图片。
5 小结
小型消费型无人机成本低、质量轻、机动性好，在输电线路灾区勘测中具有专业机型无法替代的优势，其飞行高度低，成像能力好，在如今的测绘领域中也有普遍应用。利用无人机对灾区进行大比例尺成图为电力勘灾提供了可靠的灾区数据和影像。
参考文献:
[1] 王焘荣.电力检修无人机避障策略研究[D].四川省成都市:西南石油大学，2017.
[2] 马青岷.无人机电力巡检及三维模型重建技术研究[D] .山东省济南市:山东大学，2017.
[3] 石晨辰.低空摄影测量系统关键技术研究分析[D].西安市:长安大学，2018.