王志刚
宁夏送变电工程有限公司， 宁夏 银川 750001
摘 要：无人机被逐渐利用到了输电线路的巡检系统中，以代替人工巡检，然而，市面上大部分无人机产品，其功能还达不到输电线路巡检要求。为了使无人机满足巡检输电线路的要求，需要无人机具有更长的续航时间、更强的抗电磁干扰能力、更好的地形适应能力、更远的控制距离、更轻的质量、更佳的拍照性能，提高输电线路巡检的效率和质量。
关键词:输电线路巡检；多旋翼无人机；人工巡检
1 无人机巡检技术概述
1.1 基本概述
无人机巡检技术主要是指工作人员通过对无人机进行远程操作，利用无人机中的传感设备来高效、高质地完成对电力工程中架空输电线路的自动巡检工作。与传统的人工巡检方式相比，该技术可以将巡检效率提升八至十倍，且具有成本低廉、安全高效、操作简单、机动灵活、视野良好、无须线路改造等应用优势。虽然目前我国线路巡检工作中人工巡检和无人机巡检各占一半，但显而易见，随着无人机巡检技术的不断优化，想必其所占比例也会随之增加，成为未来电网巡检的重要支柱。
1.2 系统组成
(1)无人机平台。目前市场上比较常见的无人机设备有三种:第一种是无人直升机，与传统形式的直升机结构相似，区别则为工作人员可对其进行远程操控，与其他两种无人机相比劣势相对明显，如体积偏大、操作难度系数高、造价成本高等。第二种是多旋翼无人机，由多个旋翼构成，工作人员可通过改变旋翼速度来实现对其飞行姿态的控制，常应用于架空线路中的精细巡查作业中。第三种是固定翼无人机，通常将涡轮发动机或者螺旋桨作为源动力，续航时间相对较长，常应用于架空线路中大范围、高航程的巡查作业中。(2)数据获取系统。无人机平台的主要作用是为了搭载传感器、POS、稳定平台、避障系统等机械设备。具体如下:第一，传感器，如红外成像、激光扫描、光学相机、之外成像等;第二，POS，可帮助工作人员对无人机设备的具体位置进行测定，同时可对多次巡检作业所获取的数据信息在同一空间坐标时间线上进行历史对比;第三，稳定平台，主要用于将无人机设备处于正常飞行状态时外界的扰动因素进行隔离，提高设备飞行稳定性，从而保障最终的成像质量;第四，避障系统，通过雷达传感器对飞行路线中的障碍物位置进行准确的定位探测，以规避飞行过程中潜在的风险因素。(3)地面测控站。主要功能如下:第一，辅助工作人员对无人机的飞行状态进行实时监测和操作控制;第二，控制传感器对数据信息的获取方式;第三，为无人机进行领航。(4)数据通信链。通常包括机载的信号接收和信号发射设备、地面测控站中的信号接收和信号发射设备、通信中继设备等。主要作用为保障无人机设备与地面测控站之间的数据通信的可靠性。(5)数据处理系统。该系统通常是利用遥感数据处理或者摄影测量的方式来完成对无人机设备所采集的影响。视频、数据、点云、坐标等信息进行高效处理，从而对输电线路的运行情况进行准确掌握。
2 多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用
2.1 多旋翼无人机的巡线特点
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。
2.2 多旋翼无人机的巡线作业流程
2.2.1 准备阶段
在多旋翼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。
2.2.2 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。
2.3 巡线数据处理方法
对于现在的无人机来说，采集到的图像信息需要经过人工分析。工作人员根据无人机拍摄的图片进行分析，找出杆塔所存在的安全隐患。这样的方式会受到很多干扰因素的影响，例如大雾天以及阴天等因素，对无人机拍摄的画面都具有一定的影响。目前，浙江的电力公司在线路巡检时利用无人机搭载SAＲ雷达进行巡视，可以解决在大雾环境下的导线断线巡视[1]。要加强无人机的巡检效率，就需要尽快应用无人机图像处理的系统程序。这种程序可以对图像进行降噪，避免图像模糊，使无人机拍摄的图片更加清楚。
3 输电用的多旋翼无人机未来发展方向
3.1 拍照的性能更优
无人机巡检输电杆塔上的各种金具大多具有较小的体型、不易发现等特点。由于输电线路周围的电磁干扰较强，无人机工作时无法靠得太近，这就需要无人机在设计时一定要具备更加优秀的拍照技能和变焦的能力，使得拍出的图片非常清晰，提高巡检的效率和质量。
3.2 抗电磁干扰能力更强
由于输电线路的周围具有较强的电磁干扰，而在巡视输电线路时无人机需要近距离拍摄，因此需要无人机具备较高的抗电磁干扰能力，使无人机能够不受干扰继续执行任务。
3.3 地形适应力更好
输电线路建设的地线通常在丘陵、山地等地形复杂的地区，没有合适的升降无人机的区域，限制了无人机的使用。技术人员可以开发一种较为简单的、适合携带的无人机升降平台，为无人机的升降带来一定的便利，从而适应各种地形。
3.4 控制距离更远
市面上的无人机可以控制的距离大约在2000ITI，与我国的输电线路距离作比较，差不多为3－4个输电线路杆塔。随着用电量的不断增加，输电线路的规模也越来越大，使巡检的工作量不断增加，需要不断提高无人机的控制距离。技术人员可以对地面站的信号收发能力进行提升，使无人机的控制范围得到扩大。
3.5 抗风性能更高
我国输电线路杆塔的高度和跨度都在不断地增加，市面上很多多旋翼无人机作业的风速还无法达到巡检的要求，超过了无人机的承受范围[3]。因此，需要对无人机的风控系统进行改进，使无人机能够适应高强度大风中工作，这对无人机的发展具有非常重要的作用。
3.6 质量更轻
随着我国输电线路规模的不断扩大，线路巡检的作业量也不断地增加。由于很多的输电线路杆塔所在的地形比较复杂，多在山地、丘陵等地带，一些质量比较大的无人机就成了巡检输电线路的负担，对巡检的效率和质量有着不利的影响[4]。为了增强无人机在输电线路巡检中的功用，需要对无人机的质量进行降低。
结 语：
为了使无人机满足巡检输电线路的要求，需要无人机具有更长的续航时间、更强的抗电磁干扰能力、更好的地形适应能力、更远的控制距离、更轻的质量、更佳的拍照性能，以此提高输电线路巡检效率和质量。
参考文献：
[1]万 康. 无人机在山区高压输电线路隐患巡检中的应用[J].南方农机,2019,50(23):269-270.
[2]艾红卫. 张忠宜. 输电线路巡检无人机飞控系统抗干扰关键技术[J].黑龙江电力,2019,41(06):471-474.
[3]兰昊. 米珂. 程帅. 张思青.无人机用于输电线路巡检的作业流程及应用[J].能源研究与信息,2019,35(04):241-246.
[4]冯薇玺. 李清. 周子强. 输电线路无人机巡检智能管理系统的研究与应用[J].数字技术与应用,2019,37(11):105+107.