王威
国网山西省电力公司输电检修分公司，030001
摘要：现有的电力系统主要由四个部分组成，分别是发电、输电、配电和用电，任意一个环节出现问题都会影响整个电力系统的安全、稳定运行。输电部分的线路主要有电缆线路和架空线路两种，不同于电缆线路主要分布在城市企业、医院等地，检修起来较为方便，架空线路通常分布在野外、山区等人迹罕至的地方，甚至分布在峭壁、雪山等恶劣的自然环境中，若是出现输电线老化、断股或绝缘子损坏等情况，则经常会因为无法及时检修而导致电力系统出现故障，从而造成严重的经济损失。本文主要分析输电线路无人机巡检路径规划应用研究
关键词：无人机；输电线路；巡检系统；无线通信；故障检测
引言
传统的电力巡检主要依靠专业的巡检人员前往现场对输电线路进行排查和检修，一方面，这样的人工巡检效率较低，耗时较长；另一方面，野外复杂地形的设备运输和高空作业的安全保障等都面临严峻考验。因此，电力巡检亟需向智能化和自动化方向发展。
1、无人机电力巡检技术简介
1.1巡线及避障技术
无人机在执行既定电力巡检任务时，需要准确地按照任务路线进行飞行，躲避线路上可能存在或突然出现的障碍物，并在躲避结束后及时回归到任务路线上继续巡检。目前的无人机巡线技术主要通过GPS定位及导航技术、基于摄像的视觉技术等结合应用实现，但在飞行过程中易受到如恶劣天气造成无人机姿态异常等因素影响，导致视觉技术的识别率下降。避障技术主要通过视觉技术、红外探测技术和声呐探测技术等结合应用实现，但对于较大或者移动速度较快的障碍物，无人机可能会因为来不及躲避而损坏。因此，无人机自身以及挂载设备的硬件品质和各种软件技术都需要进一步提升，以保证无人机在巡检任务中的安全性和稳定性。
1.2无线通信技术
执行巡检任务时，无人机需要与地面服务器保持实时的无线连接，以保证可以实时回传无人机的状态信息、任务信息和所拍摄的图像、视频等数据文件，以及接收地面服务器发送的控制信号并给予反馈等。但电力巡检的环境往往十分复杂，且充满变化和不确定因素，系统的无线通信技术需要具备很强的抗干扰能力，以及足够的传输速度和带宽来支撑实时信息传输甚至巡视高清视频的直播，以保证整个电力巡检任务完成的及时性和稳定性。
1.3故障检测技术
目前围绕无人机的电力巡检任务主要是通过无人机在巡检过程中挂载相应的摄像设备，拍摄输电线路的相关图像、视频等并进行回传，地面服务器再对接收到的图像、视频等进行处理和分析，得到输电线路的健康状况并判断是否有缺陷或故障。常见的故障分析手段有测温分析、线路外形分析等。影响故障检测准确性的因素主要有：拍摄的角度，图像、视频文件的清晰度，分析技术的精度等，各部分的准确性和稳定性都决定了整个故障检测的准确性，因此都不容忽视。
2、输电线路无人机巡检路径规划分析
2.1无人机巡检路径规划约束条件
考虑到输电线路的种类复杂，包括:城市内部输电线路、发电站至变电站的输电以及城市之间的线路。这必然会产生一系列外部影响，可能会影响电力线线路的线路检查规划。这就减少了外部因素对无人机控制路径规划的影响，因为它规定了对无人机检查路径规划的限制。
2.2无人机目标定位功能
“无人机指定路径”功能的主要目的是查找更好的无人机指定路径。通常，通过找到一个空间点以满足指定威胁的规划限制，可以创建完整的威胁导航路径。
2.3飞行控制
无人机的控制主要是手动控制和自主控制。人员控制是无人机控制的最基本形式，主要通过地面站进行控制和管理。自主控制是通过以下方式实现的:通过载波计算机控制计算机；通过计算机与无人机之间的通信链路；通过无人机飞行任务传输相关信号。此外，手动控制主要依赖于无人机操作人员，如果系统需要识别导致无人机误报、误报或误报的复杂环境，则可能导致飞行事故。使用自主控制机制操纵无人机在参数不确定性、非动态建模、随机干扰、传感器测量噪声、复杂代理信息等方面具有一定的不确定性。
3、无人机在输电线路巡检中的应用
3.1无人机的巡线特点
很多无人机都是应用锂电池来作为自己的动力电源，并开展相关的输电线路巡检工作。由于电池的技术限制，无人机飞行的时间还比较短，一般在空载并且气象条件较好的情况下，利用无人机巡检电路可以飞行半个小时左右。但当天气等因素产生影响时，利用无人机巡检输电线路只能飞行二十分钟左右。为了提高输电线路巡检工作的效率，可以在巡检开始之前制定合理的飞行路径和相关的拍摄部位。
3.2无人机的巡线作业流程
准备阶段在无人机巡视作业之前，工作人员应先做好资料的收集工作，对巡视区域的大致情况进行细致的了解，并了解机场、军事禁飞区等地方的设施情况，获取相应巡视输电线路杆塔的坐标和它的高度。同时，还需要对现场的安全管控措施进行充分的准备，编制相应的飞行安全管控方案和应急方案。实施阶段在准备工作完成后，才可以进入实施阶段。在实施阶段中，各个部分的技术人员应做好自己的本职工作，并且严格按照相关的作业规范开展工作，从而保证人安全和设备的安全。飞控手与程控手之间应相互保持沟通，保证无人机在执行任务的过程中的稳定安全。
3.3搭建无人机巡检系统
为了完成无人机检查，必须建立完整的检查制度。由地面控制站和飞行平台组成的机器人系统。地面控制的主要活动是事先规划巡逻艇，同步显示和控制摩托车路线。无人机附带的飞行面积在收到计划路线上地面控制位置的信号后进行检查，采集监控摄像机的相关数据，并实时返回地面控制站。
3.4确定检查
电力线的检查主要依靠无人机。在这种检查中，首先必须确定巡逻的范围和内容，并加以细化。巡逻通常主要检查电路的主要元件、通道和其他辅助设备，即巡逻包括详细检查电路、点对点墨盒和检查电路区域。无人机巡逻主要由红外传感器和高清摄像头进行，能够对设备的发热情况作出快速反应，以确定设备是否出现故障。高清摄像头可以清晰地记录线路和相关设备，以便在异常情况下快速访问。检查时，不仅要对线路通道进行一般检查(例如b .建筑工程、建筑情况、可能的地质损害，以及电线、土地、钢筋和标签、地雷和监测设施等外部设备。
结束语
无人机巡检在目前输电线路的检修中作用广泛，其智能化程度较高，为输电线路的巡检提供了极大的便利。但是，目前无人机巡检还存在诸多的问题，比如无人机的作业流程没法提前设置，即使提前设置也经常出现各种故障，无人机巡检路径也较难把控等。
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