韩竹平
中国南方电网超高压输电公司南宁局 广西 南宁 530022
摘要：将无人机应用于输电线路巡检工作中，可以脱离地形地貌的限制，在短时间内获取精确、详实的全景资料，为输电线路的维护管理提供支持。因此，文章在简要阐述无人机巡检输电线路技术的基础上，探究了无人机巡检输电线路技术的应用，并对无人机巡检输电线路技术的发展前景进行了进一步分析。
关键词：无人机；巡检；输电线路
引言：
为保证电力资源供应的连续性，输电线路经常需要在野外不易到达的区域选址，且长时间暴露在外界环境中，具有气象条件复杂、现场环境多变等特点，易受构件老化、雷击闪络等影响而出现拉线断股、腐蚀、倒塌等问题。若无法第一时间发现并执行修复、更换操作，就会造成极大的安全事故。而无人机巡检技术可以搭载高清摄像头，快速、无盲点、高效率的实时记录、呈现输电线路的详细情况，顺利完成输电线路的巡检工作任务。基于此，探析无人机巡检输电线路技术就具有非常重要的意义。
一、无人机巡检输电线路技术概述
无人机巡检输电线路技术是一个复杂的技术，涉及了地理信息、电子通信、导航定位、图像识别、跨航空等多个专业学科，包括地面监控、信息传输、飞行平台、飞行控制几个部分。其中地面监控主要包括图像监视、飞行数据监控两个部分；信息传输承担实时传输飞行数据（含监控图像、巡检图像）、发送控制指令的任务；飞行平台包括机体、电气系统、动力系统及相关设备部件；飞行控制主要包括转速传感器、气压传感器、GPS接收机、惯性导航系统等[1]。
从本质上而言，无人机巡检输电线路技术就是利用无人机自带的功能部件，检查输电线路廊道及杆塔各部位，在检查完毕后将录制的各个部位照片输入笔记本电脑内进行隐患识别、分类分析、记录及报告填写。同时将巡查到的输电线路整个信息数据传递至输电线路运维监控平台，实现自动化、高效率运维。
二、无人机巡检输电线路技术的应用
1、巡检内容设计及机型选择
当前，无人机巡检输电线路技术主要应用于线路廊道监测、杆塔零部件状态监测等。前者主要是选择飞行速度较快、续航时间较长、可自主飞行的无人机，对输电线路廊道内违背规章危险建设的危险建筑物、高度超出标准的树木、倒塌的杆塔、倾斜的杆塔、存在鸟类筑巢的杆塔进行大面积、长距离、宽范围的巡检[2]。比如，利用固定翼无人机，以俯视的角度在线路斜上方、正上方拍摄图像、视频，了解但范围内输电线路、杆塔情况，第一时间获取输电线路维修、修正资料；后者主要是选择定位精准度高、飞行稳定的无人机，在接近杆塔的位置，采集绝缘子串、不同类别线夹、防震锤以及其他防雷设施的局部图像，检测判定其是否存在自爆、闪络、破损、变形、破坏等情况。比如，利用配备陀螺增稳仪的多旋翼无人机，在人工遥控的情况下，精准悬停，代替人力完成对输电线路零部件的状态监测。
2、巡检路径规划
巡检路径规划是无人机巡检输电线路技术应用的关键，也是保障巡检线路安全、提高巡检效率的前提。因此，为保证无人机巡检输电线路技术应用的高效率、安全性，相关人员可以将无人机巡检路径进行离散化处理，并将约束条件更改为计算机可识别的表述方式。即从条件（巡检时需满足的自身性能约束、任务要求）、空间（巡检时可能经历的物理空间）、表达（规划设计出的巡检路径表达）、方法（与条件相符的最优路径算法）几个维度入手，进行从预先设定起点起飞、遍历各个目标点折线到达终点的飞行路径规划。
以基于固定翼无人机的输电线路廊道巡检为例，其路径规划受最大航程、最小步长、最大路径偏转角等诸多因素影响。其中最大航程计算需要设定某条航迹节点数一定（为f），
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图1 巡检路径
图1中，S、E分别为起始点、终点，D1、D2、...、Dm-1为中间路径节点，其可用{S，D1，D2，...，Dm-1，E}节点序列表示。
3、巡检作业流程
无人机巡检输电线路技术作业流程主要为作业前调查天气、明确作业地点及线路名称、开展现场调查、分配人员职责；作业中成员疲劳程度检查、无人机各线路及搭载设备安全事项检查等。其中无人机安全事项检查还包括测试云台控制是否正常、测试遥控信号连接是否正常、测试动力装置是否正常、测试图像传输系统是否正常等；作业后采集照片拷贝、人工浏览图片、识别故障、填写报告、确认隐患。
4、实现关键技术
为保证所采集图像效果，需要运用无人机飞行姿态控制技术，避免不稳定气流、风向干扰，精准控制无人机飞行姿态，对线路、杆塔进行近距离拍摄。同时运用无线通信技术的抗干扰性能，在无人机、地面基站间直接进行飞行控制质量、飞行动作指令、实时拍摄视频等数据的双方向传输，避免输电线路及杆塔周边强电磁场对信号传输造成的不利影响。除此之外，为实现对输电线路、杆塔零部件状态的精准诊断，可以高质量影像信息采集为目标，利用图像数据预处理与优化技术，跟随输电线路走廊地貌的持续变化进行图像信息分析判断[3]。同时依托搭载的高清摄像机、紫外成像机、红外热像仪、激光雷达探测仪，对线路状态进行判断。比如，输电线路线夹因故障而发热、输电导线断股痕迹、杆塔存在异物等。
三、无人机巡检输电线路技术的发展前景
1、智能化
截止至2020年，中国220kV及以上输电线路回路长度达75.48万千米，平均每百公里无人机巡检需20名专业人员配合，损耗时长将在160个小时以上。在整个操作过程中，人员需要承担无人机采集影像数据观看、缺陷查找、标注处理等任务，再加上无人机续航空间有限，无法为现场精细化检查提供充足支持。这种情况下，在未来发展过程中，无人机巡检输电线路技术有望朝着智能化方向发展，以无人机全自主智能巡检的方式，帮助巡检质量摆脱处理人员影像检查能力的影响，避免人员视觉疲劳而诱发的漏检率上升问题出现。
2、高清化
除了户外巡检作业以外，一般每百公里无人机巡检输电线路将获得8.00万张以上的图片，需人工检查图像数据在500.00GB以上，再加上便携无人机操作设备的屏幕尺寸偏小、分辨率偏低，且多数缺陷区域尺寸为一个较小的数值，给现场缺陷查找造成了较大的隐患。因此，在未来的发展过程中，无人机巡检输电线路技术有望朝着更加高清的方向发展，利用清晰度更高的数据，规范巡检数据采集过程，降低后期数据处理困难程度以及巡检质量参差不齐问题。
结束语
综上所述，相较于人工巡检输电线路而言，无人机巡检输电线线路技术具备远距离、高空、快速航拍功能，可以快速排查输电线路隐患，降低安全风险，保证工作效益。因此，在输电线路巡检过程中，可以通过控制无人机实时查看输电线路的运行情况，在发现异常情况后再通知人员维修。或者利用无人机搭载高清摄像机的视频功能联机查看特殊天气、灾害时刻输电线路现场情况，实时掌握输电线路受损程度，为应急行动部署提供依据。
参考文献：
[1]许勇. 无人机巡检输电线路技术的应用分析[J]. 石化技术, 2020(03):144-146.
[2]谢振博. 分析无人机巡检输电线路技术及应用实践[J]. 通信电源技术, 2020(005):154-155.
[3]缪希仁, 刘志颖, 鄢齐晨. 无人机输电线路智能巡检技术综述[J]. 福州大学学报:自然科学版, 2020(2):198-209.