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摘要：多旋翼无人机自动驾驶技术，为输电线路精细化巡检提供了安全、高效、便捷的解决方案。自动驾驶技术基于高精度点云数据开展航线规划设计，采用RTK高精度定位确保巡检过程安全精准，应用自动驾驶技术按照航线执行巡检任务。
关键词：无人机自动驾驶；电网；智能化；巡检
引言
传统的人工巡视因受地形限制，不但危险性高、工作量大，而且效率低下，已不能满足输电线路巡检要求。有人直升机巡视虽然不受地理条件限制， 具有巡线速度快的优势，但作业成本高、巡视操作难度大、作业规范性差、质量参差不齐，难以在大多数省级、地市级线路运维单位推广使用。随着多无人机的出现，其安全可靠、操作简单的特性在输电线路巡视中得到广泛应用。
1系统结构
无人机自动驾驶智能巡检系统主要由3个部分组成，分别为智能终端、飞行平台和机巡作业平台。其中智能终端接收机巡作业平台发送的自动飞行航线信息，实现对飞行平台无人机的智能控制，同时将作业数据传输给机巡作业平台进行分析处理。飞行平台完成各种作业数据的采集，并将数据传输给智能终端和机巡作业平台。机巡作业平台根据作业数据规划自动驾驶航线，并进行后期的照片处理。
1.1智能终端
智能终端主要用于操控无人机飞行，通过数据链路和图传链路与飞行平台实时连接，实现飞行状态监测、飞行任务管理、飞行安全检查、作业数据管理等功能。其主要包括智能匹配、杆塔数据管理、地图显示、任务管理、飞行参数显示、飞行安全检查和作业数据管理等七大功能模块。
智能匹配模块可智能匹配无人机的机型、作业的线路和杆塔名称，为作业提供了安全稳定的运行环境。杆塔数据管理模块用于储存高精度杆塔坐标、高度及输电杆塔等三维模型信息，同时该模块可与网络云端数据库互联，从而实现数据共享。地图显示模块可载入三维地图，实时查看杆塔模型、电子围栏、无人机和飞行航线。任务管理模块用于管理不同线路巡视的作业任务，作业人员只需按提醒的操作步骤执行即可完成自动巡检全过程。飞行参数显示模块可获取无人机实时飞行、相机云台和激光雷达参数，包括无人机飞行速度、距离、高度、相机曝光参数等等基础数据，并显示在智能终端。飞行安全检查模块用于检查无人机的实时位置，并控制无人机在飞行时不能进入电子围栏区域，以此保证无人机巡视作业安全。作业数据管理模块用于管理无人机的作业数据，包括作业记录数据和所拍摄照片。
1.2飞行平台
飞行平台为无人机作业及数据采集的主要平台。系统主要采用RTK无人机，其基于RTK载波相位差分技术可在强电磁场中实现厘米级定位，保证了无人机作业位置和采集信息的准确性。其搭载的激光雷达、可见光相机和红外测温相机分别完成输电线路激光点云、杆塔坐标与高度、设备可见光相片与红外测温相片等信息的采集。
1.3机巡作业平台
机巡作业平台是数据处理、存储与应用的主要作业平台。该平台主要包括自动驾驶模块和智能分析模块。自动驾驶模块用于规划无人机高精度精细化巡检自动驾驶航线，对飞行平台采集的高精度点云数据进行矢量化、对象化处理，提取关键点信息，根据智能控制算法自动生成无人机高精度精细化巡检自动驾驶航线。智能分析模块用于处理无人机巡视作业数据，对无人机作业后拍摄的不同设备部件进行一一匹配、重命名及归档整理，同时对设备缺陷照片进行识别提取，整理命名，最终生成作业报告。
2系统主要技术
（1）激光雷达无人机自动驾驶建模航线控制算法激光雷达无人机与RTK载波相位差分技术、导航系统及高精度激光雷达科学配置，在强点磁场内实现精确定位和导航，保证无人机自动驾驶飞行的精确性。但对激光雷达无人机控制建立三维模型的难度较大，作业风险较大，无法匀速执行，直接影响了建模的效果。激光雷达无人机自动驾驶技术顺利解决了人工建模难的问题。结合雷达扫描区域和输电线路结构尺寸，合理规划无人机自动化激光雷达建模的航线。
（2）无人机自动驾驶精细化巡检航线控制算法
系统机巡作业平台系统分析激光雷达无人机采集的高精度点云数据，获得主要点信息，优化计算，根据组合产生自动驾驶航线。输电线路把铁塔作为主要节点，铁塔通常包括直线塔、转角塔、耐张塔等，每一种塔型都产生不一样的空中飞行巡视数据，分别是飞机起降的区域，拍摄照片的数目等。
3巡视的问题
当前巡视输电线路时，主要关注电路是都存在断裂、飘挂物，线行底下是否有超高树木、是否有违章施工、违规建筑等，线路杆塔是否有鸟巢，以及金属配件是否出现了松动脱落等。所以，有必要定期检查输电线路，及时排除安全威胁，动态监控输电线路的运行和线路附近的地形变化，充分保护线路设备，快速发现和解决隐患，避免发生事故。我国当前采取人工巡视的方式，其出现不少问题：巡视时间不足，容易发生巡视遗漏的现象，无法准确了解存在的安全隐患。因此，基于这种状况，电力企业急需一种成本低廉、效率较高、安全稳定的巡视方式，无人机开始进入人们的视野。
4输电线路智能巡检应用
4.1无人机巡视的稳定性
输电线路巡视工作有复杂的内容，大多数情况下无人机会长时间在某个地方停留接受检查，要求无人机逐步提高续航的稳定性。在操作之前，相关人员对无人机的电量与结构科学检查，以提供充足的电量。
4.2无人机的成像与图像传输
首先，无人机积极提高成像技术，保证该系统的工作质量，获得比较清晰的照片，精确提示故障点。其次，地面设备将拍摄的图像成功传输。无人机在高空环境内操作，对传输信号效果造成影响。控制人员结合输电线路的情况，用合理的算法处理图像，压缩图像大小，提升传输速率。
4.3无人机的检测方法
无人机检测是综合各种成像技术认真巡查输电线路。其中，红外检测仪是对输电线路进行全线测温检测，能及时发现线路发热点并组织消缺；激光雷达巡视是对输电线路通道进行全面的测距巡视，能精准的发现树障距离；多光谱或紫外巡视是检测输电线路与杆塔的放电或爬电情况。无人机检测包含了各种技术，不同的检测技术有不同的特点，应用范围也不一样。在输电线路巡视中最大程度发挥了无人机的功能，科学利用以上检测技术。
结语
近年来，为应对不断增长的输电网络带来的线路巡检压力，电网积极引进无人机巡检技术，这一举措有效提高了电力巡检工作的户外工作效率，减轻户外工作压力，但也带来了新的挑战。即海量数据后期处理问题，以及日益增长的专业无人机巡检人员需求与巨大的人员缺口之间的矛。智能化是应对当前挑战的有效办法，也是未来电力无人机巡检的发展方向。
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