梁嘉伟
中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局广西百色533000
摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，电力行业发展迅速，电力线路的安全巡检工作对于电网的安全稳定运行有着极为重要的作用，随着无人机技术的成熟化，电网安全工作人员开始把越来越多的无人机应用于电力线路巡检工作。将无人机技术运用到电力线路巡检工作中，以其便利性与灵活性，能为电网系统节省大批的人力资源，促进电力系统安全运行的可持续发展。本文就无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义、无人机电力线路安全巡检系统具体内容、无人机电力线路安全巡检系统的关键技术展开论述与探讨。
关键词：无人机；电力；巡检；系统研究
引言
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。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无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义
我国幅员辽阔、地大物博，很多电力线路架设在环境恶劣的地区，且电力线路多是暴露在外，未经任何保护措施，长期经受风吹日晒与自然灾害影响，很容易产生一系列故障，这要求电力企业定期对电力线路进行巡检工作，以及时发现问题并解决问题。但是以前多采用人工巡检的方法，对电力线路进行巡检工作，但是受环境因素影响，巡检效率一直不高，且容易忽略掉很多细微的问题，导致出现用电安全问题。无人机技术兴起之后，电力系统安全方面人员开始将无人机技术应用于电力线路巡检工作，通过无人机搭载巡检设备完成巡检工作，相对于传统的人力巡检方式有着多方面的积极意义，主要表现在三个方面：其一，将无人机技术应用在电力线路巡检工作中，能够有效避免恶劣环境对巡检人员的伤害，极具安全性；其二，在任何时候都能进行巡检工作，排查电力系统中的问题，极具便利性；其三，无人机巡检速度最快可达一小时数十公里，相比于传统形式的人工建立巡检工作，极具高效性。虽然无人机技术应用还处于起步和发展阶段，有着诸多的不足，但是随着科技的发展，这些问题都将得到解决，且如今的无人机电力线路安全巡检系统有效结合了电子通讯技术、雷达定位技术、信息化分析技术等，让无人机在电力线路安全巡检中的应用焕发出更强的生命力。
2无人机电力巡检系统研究
2.1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。
2.2无人机技术
无人机简单来讲就是无人驾驶的航空设备，其以无线电遥控技术为基础，采用适配性比较强的程度来进行控制，完成特定的飞行任务。无人机往往需要和控制站、通信设备以及设备保障系统相互配合，才能够充分地发挥无人机的作用，其目前在许多的行业发挥着越来越重要的作用。无人机和普通的飞行器相同，在外形的设计上必须满足流体力学的基本原理，这样才能够确保无人机在复杂的空域环境中稳定飞行，完成特定的飞行任务要求。无人机在不同行业的应用必须搭建和行业应用向匹配的设备，这样才能发挥无人机的作用。从这个角度上来讲，无人机必须具备搭载一定负载的能力，这样才能够完成特定的功能需求。例如无人机电力巡检系统，其必须搭载倾斜摄像机，才能够采集地物影像。另外，实现无人机电力巡检的功能要求必须将采集到的多角度影像进行传输，同时对采集影像的位置进行定位。控制站是无人机的核心部分，通过控制站来控制无人机的飞行状态。无人机的控制站承担飞行航线的规划、任务执行控制、数据收集等功能，确保无人机的安全、稳定飞行。无人机通信系统的功能是实现无人机和控制站之间的信息传递，控制站发布控制指令，借助通信系统传输给无人机，实现对无人机飞行的控制，同时无人机采集到的各种影像信息借助通信系统传输给控制站，从而实现无人机和控制站之间的双向通信。无人机的设备保障系统是为无人机提供后勤保障的系统，如电力能源、燃料供给等。
2.3无人机飞行姿态控制技术
无人机电力线路巡检工作一般应用于户外，受天气、地理环境的影响，其中强风、强雨、雷电等天气对其影响尤其大，因此如何控制无人机的飞行姿态，使之在电力线路巡检工作中能够有效避免这些危险因素，是目前的无人机研究者需要重点思索的问题。且目前关于无人机飞行姿态控制技术已经取得了初步的突破，并在不断的发展中，比如LQG无人机控制技术可以实现无人机俯仰、翻转等动作控制，PID无人机控制器可以有效地改变无人机的航道，这些技术都可以应用在无人机的风险规避方面。无人机飞行姿态控制技术还处于发展阶段，需要无人机研发者根据电力线路巡检工作进行不断改进与完善。
2.4故障检测技术
在进行故障检测前，还需要对接收到的图像和视频数据进行预处理，否则会大大影响故障检测的精度。巡检任务中，所拍摄图像质量的好坏，除了受拍摄设备本身性能的影响，还会因为无人机机身或搭载设备的抖动、偏移导致图像变得模糊，因为复杂、多变的背景导致拍摄部位和背景难以区分等。合适的图像去模糊技术、图像分割技术以及红外温度校准技术能减小系统对于图像识别的难度，更加准确地进行缺陷和故障的判断。通过分析经过预处理的红外图像，可以判断线夹、绝缘子和线路是否存在异常发热和高温，通过分析经过预处理的可见光图像，可以判断是否有线路破损、杆塔异物和导线断股等缺陷存在，从而发现输电线路中的故障并进行报警，提醒地面工作人员尽快进行排查和检修，减少可能存在的安全隐患和经济损失。
结语
综上所述可知，随着电力行业的高速发展，电力线路数量的增长，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检中的比例。实现无人机在电力线路安全巡检工作中的合理运用，需要相关工作者结合电力线路安全巡检实际情况与无人机现状进行不断的探索与改革，进而促进两者的高速融合，提升电力线路安全巡检质量与效率，保障电力行业的可持续发展。
参考文献
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