俞文俊
云南凯胜电力监理咨询有限公司 云南省昆明市 650000
摘要：由于近些年我国配电网监控线路的规模不断扩张，我国过去使用的无人机监控技术所具有的局限性以及作业环境复杂性等弊端开始显露出来，同时还阻碍了无人机巡检技术的进一步发展。为了解决这种问题，本篇文章便对过去所使用的无人机巡检技术存在的安全隐患进行了简单阐述，并由无人机的控制、无人机避障和作业环境的适应性等方面入手，对无人机综合巡检技术进行了深入分析，希望借此可以有效提升无人机综合巡检技术在飞行时的安全性。
关键词：无人机；配网架空线路；综合巡检技术
引言：随着近些年，信息处理、遥感还有自动化控制等新型技术不断的发展，我国诸多行业（例如铁路、石油化工以及交通物流等等）都开始广泛应用无人机技术，并且电力行业也开始对无人机综合巡检技术进行深入的研究以及应用。目前，配电网设施的运行与维修效率以及技术能力相对低下，缺少配电网设施的停电试验工程，日常的巡视与检查变成了当前最为关键的一个设备运行管控方式。因此将无人机综合巡检技术应用到输电线路的检查与检测中有着极为重要的作用。
一、对无人机综合巡检技术安全隐患的分析
现阶段，在通过无人机进行精细化的线路巡视与检查工作时，一定要开展悬停检查，同时为了确保巡检准确性，输电线路以及无人机之间的距离也不能过远，否则可能会出现输电线路、飞鸟以及周围的建筑物和树木误撞无人机等问题。就目前来看，利用设计来保证无人机实现安全飞行是解决飞行安全等问题最主要的途径，下面我们便由无人机的控制技术还有避障技术作为切入点进行深入分析，通过技术手段来实现配网架空输电线路中无人机综合巡检技术的安全运行。
1.控制技术
（1）多余度的飞控系统
电子器件是飞控计算机中最主要的硬件结构，同时集成电路也已经被广泛的应用到了飞控领域之中，但是因为现阶段工艺制造能力的约束，因此元器件的质量还有可靠性等比较低，通过传统的设计方案进行设计很难再去满足系统可靠性等要求。而为了解决上述问题，余度技术便随之出现。余度技术可以通过两个及以上的同类型的部件与系统，协调且准确的完成同一个任务，从而达到系统可靠性与故障容限等要求。目前二余度以及三余度是应用较为广泛的两种余度结构。就目前实际的应用情况来看，因为飞控计算机的性能还有单机的可靠性在不断提升，所以在未来，二余度将成为无人机的小型化设计领域中最为核心且主流的余度结构。
（2）控制技术
现阶段，主要通过以下两种方式来对无人机的飞行进行控制，首先是人工控制，这种方式是目前无人机飞行中最为基本的一个控制方案，操控人员利用地面站对无人机的飞行进行远程的操控与管理；其次是自主化控制，该方案主要是借助机载的飞控计算机还有通信链以及其它的任务荷载等完成自主化飞行的目标。
2.避障技术
在通过无人机对输电线路进行巡检时，通道走廊中存在的数目、周围的建筑物还有线路与杆塔等都有可能会对无人机的飞行安全造成直接影响，因此如何实时检测障碍物，并进行及时规避是当前无人机综合巡检技术急需解决的一个问题。对于无人机的自主化避障技术而言，其主要是借助障碍物的感知，然后利用获取到的障碍物深度图像，来对障碍物具体的轮廓进行精准感知，从而自主的绕开附近的障碍物，进而通过路径搜索以及场景建模等方式，规划处最为合理的巡检路线。目前超声波技术、激光雷达还有双目摄像机等是较为常见的几类障碍物检测装置。
二、无人机综合巡检技术的分析
1.巡检平台的构建
（1）选型
当前在电网巡检中应用的无人机主要依据平台来进行分类，其中主要包含以下几类，分别是固定翼、大中小型的无人机（通常是电动多旋翼）。飞行时的速度比较快、续航的时间比较长且有着极广的作业范围是固定翼无人机最主要的特点，而其缺点即很难实现定点悬停的观测与照相，并且起降的条件也较为苛刻。现阶段，可靠且成熟的大中型无人机较为稀缺，但是电动多旋翼的无人机因集成技术的难度比较低，所以我国此类机型的生产厂家相对要更多，并且该无人机有着低成本、易携带、高集成和易维护等优点，缺点则为载荷偏小且巡航时长相对较短。
因为我国配电系统中设备数量较多且设备之间的距离比较小，同时系统的结构过于复杂，所以借助小型的无人直升机来进行配电网架空输电线路的无人机综合巡检有着极为显著的优势。
（2）结构分析以及设计
①壳体的设计
因为在配电网中无人机巡检的工作环境存在较大的差异，同时还有可能会遇到一些极端恶劣的环境，因此在对无人机的壳体进行研究时一定要结合非常规的空气动力学，并在一定程度上确保无人机实际的性能、稳定性还有操作性等，以此保证无人机在飞行时拥有更小的阻力以及更少的动力消耗，从而在同等电池容量下，能够运行更长的时间。
②云台的设计
云台是电动多旋翼式无人机中用于搭载任务的装置，当前三轴稳增型云台是较为常见的设计形式，它还在保证无人机可以实现自主化飞行以及低空作业基础上，让影像拍摄的质量得到了有效提升。
2.巡检模块的配置
（1）高速图像
在飞行状态下的可见光视频图像的采集主要借助这一模块来实现，利用无人机上搭载的超高分辨率的可见光相机拍摄出的图像，能够检测出在配网线路中导线出现的绝缘子脱落、断股还有毛刺等问题。同时为了保证巡检的质量与效果，可见光传感器有效的像素数应当大于1000万，在拍摄时的速度要大于25帧/s，并且还需具有4倍光学变焦的功能。
（2）紫外以及红外的成像传感模块
当导线接头还有线夹等位置出现的发热问题后，需要借助红外的成像传感模块进行检测；而紫外的成像传感模块则通常被用于检测线路和电气设备的电晕放电等情况。而为了确保检测的质量，红外热像装置有效的像素需要大于30万，具备自动化对焦等功能，能够对影像中的最高温度进行实时显现；紫外探测模组则需要保证体积不能过大，重量不能超过1.5kg，并且具备出色的探测灵敏度以及可以获取到光子计数信息等能力。
3.巡检功能的实现以及测试
环境的适应性、巡检功能还有测控性能等是当前最为重要的几个测试指标。
在对环境的适应性进行检测时，主要是测试无人机在低温、高温还有不同海拔处的飞行性能，经测试无人机可以通过海拔为2000米的环境适应性测试，而且当环境温度处于-20到45℃时，无人机依旧能够实现正常巡检。
在对测控性能进行测试时，巡航的时间、悬停控制的进度还有测控的距离是主要的检测项目。最终的测试结果表明，在正常工作状态下，巡航时间在30min左右，测控数据以及图像传输之间的距离约2km，而悬停的控制精度在垂直方向上为±0.5m，在水平方向上则为±1.0m，可以精准的达到全自动降落与起飞、绕点飞行还有定点悬停等诸多任务。
在对巡检功能进行测试时，云台的转动、可见光还有紫外与红外传感模块等设备的性能是主要的检测项目。最终的测试结果为云台具备水平与俯仰等方向的转动性能，其平转时的范围为360°，而俯仰的转动范围则是-60°+30°，无人机能够搭载红外、超声波、紫外以及可见光等传感装置，通常借助插拔式的连接方案来进行载荷。
结束语
由于近些年科学技术不断的发展，无人机综合巡检技术已经在配网架空输电线路中得到了广泛的应用，而在此过程中无人机出现意外的飞行事故等潜在的风险也开始显现出来，因此如何完善无人机的综合巡检技术，防止意外事故出现是当前相关单位急需解决的一个问题。而为了有效解决上述问题，本篇文章就结合当前输电线路中的巡检需求，设计出了以小型的无人机平台为基础的配网架空输电线路无人机综合巡检技术，同时还对该技术进行了全面分析与测试，希望借此可以让我国无人机综合巡检技术得到进一步优化与推广。
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