齐颂
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摘要:随着我国高压输电线路的快速建设，传统效率较低的人工巡检模式已难以跟上和满足其巡检需求。无人机智能巡检技术在这种背景下应运而生，并且得到了一定程度的发展。然而，该智能巡检技术涉及多个专业领域，而如何将这些领域的方法和技术合理、高效地应用于其中，尚存在一定的困难和挑战。基于此，本文针对输电线路无人机智能巡检技术进行探讨分析，以供参考。
关键词:输电线路;无人机;巡检技术
引言
为了满足人们的电力需求，传输线的数量不断增加，分布范围越来越广。许多输电线位于地形复杂且环境恶劣的区域，显著增加了传输线出现问题的可能性。为了确保正常供电，必须及时维修或更换出现问题的传输线，因此确保输电线路检查工作的效率非常重要。无人机在输电线路检查工作中具有很大的应用优势，检查人员可以通过无人机检查输电线路的故障，显著减少了塔架攀登高空作业，有效地减少了工作量。
1无人机检查的优缺点
将无人机设备应用于电网输电线路检查可以有效改变以往效率低下和人力资源浪费的问题。目前，无人机检查处于发展的初级阶段，在实际应用中仍然存在一些弊端。一方面，无人机设备的体积小和电容量低，缩短了检查时间，且难以用于远距离传输线检查。另一方面，无人机设备的远程控制范围小，存在距离限制，且系统相对便宜，因此不能自动识别传输线的缺陷[1]。但是，与传统的手动检查方法相比，使用无人机检查传输线具有一定的优势。首先，无人机设备的基础是自主悬停技术和自定义导航技术，可以防止与传输线碰撞，并提高检查的安全性。其次，它可以有效地分析恶劣天气下输电线路中出现的问题，并找出发生问题的地方，以快速解决问题并恢复电路系统。最后，无人机设备分为两种类型———手动和自动驾驶，使用时可以根据需要选择合适的类型。在某些应用中，两种操作方法都可以减少人员的使用，这也提高了检查的速度和电力公司的经济效益。
2输电线路无人机智能巡检技术
2.1图像数据处理
无人机巡检图像数据主要来源于光学影像数据和激光雷达点云数据。其中，激光雷达点云数据的处理已具有较高的智能自动化处理水平，应用商业软件再加上少量的人工干预即可。而光学影像数据，包括可见光影像、红外影像等数据的智能化处理尚不成熟，还在处在初步研究阶段。目前，可将光影像数据智能化处理是输电线路无人机巡检图像处理领域的热门研究方向。传统的电力设备图像数据处理方法是基于人工设计特征提取的机器学习图像目标检测方法。然而，该方法存在检测对象单一的问题，且存在漏检、错检的风险。在输电线路巡检中，有将近900多种常规缺陷，并且电力设备的型号众多，设备之间外形差异较大，基于上述传统图像处理方法仅能检测单一或少数几种电力设备，缺乏基本的通用性和较高的可靠性，因而实际工程应用价值较低。随着计算机性能的不断提升和智能算法的不断发展，有学者提出可建立大型的数据集，将深度学习算法引入输电线路无人机巡检图像的数据处理中[2]。从现有研究来看，深度学习技术在该领域中确实具有更大的优势和发展潜力。但是，目前还难以建立起比较完善的数据集，制约了深度学习技术在输电线路无人机巡检图像数据智能处理中的发展。未来可通过不同单位和公司的合作方式，建立完善的电力设备缺陷数据集，将深度学习技术的优势在无人机巡检图像数据智能处理中的优势发挥出来。
2.2无人机自主巡航
无人机自主巡航是输电线路无人机智能巡检技术的核心组成部分。其巡航的区域主要分为塔间区域和近塔区域。目前，输电线路无人机巡检并不具备自主或自动巡检能力，通常采用的方式是:人工预先设定运行的轨迹，然后基于GPS按预定轨迹飞行。该方法存在明显的不足:(1)无法适应检测目标或者周围环境随时间可能发生的变化，容易发生安全事故。
例如，当树木生长至输电线路附近时，无人机有较大可能撞上树木，造成无人机坠毁。(2)该方法对无人机定位的精度有着较高的要求。然而，常用的民用无人机GPS的定位误差可高达10m。虽然利用载波相位差分技术能克服这一问题，但是该技术需要建立较多的基站，以覆盖输电线路所处的较为广阔的范围，因而将该项技术应用于输电线路无人机自主巡航的成本太高，并不切合工程实际[3]。目前，机器视觉技术是解决上述问题的潜在解决方式，也成为了该领域的研究热点。此外，采用GPS和机器视觉辅助技术的组合导航系统是输电线路无人机智能巡检的未来发展趋势。
2.3无人机续航
无人机续航能力不足是输电线路无人机智能巡检技术中存在的另一关键问题，已严重制约了输电线路巡检的效率。目前，无人机续航时间通常为30min左右。为解决无人机的续航问题，部分地区已开始采用了设置无人机机巢的方法。无人机机巢主要有巡检车改装而成的移动式机巢和固定于杆塔顶部的固定式机巢。其中，移动式机巢可在一定程度上提高无人机巡检的续航时间，但并不适应无人机自主巡航的发展趋势，并且人工、维护等成本较高;而固定式机巢仅需少量的人工干预，更加契合无人机自主巡检的要求，因而具有较好的应用前景。然而，如何将固定式机巢完备地融合于输电线路无人机智能巡检技术中，还有诸多技术难点需要攻克[4]。此外，对无人机进行动态充能是一种更加理想的解决方案。通常这种方式，可直接提高无人机的续航能力，但也存在着一些需要解决的关键技术问题。例如，供能端如何获取能量问题、供能的稳定性如何保证问题、供能存在的其他风险如何避免问题等。利用输电线路电磁场为无人机动态充能也是一种潜在方案，但目前还处于探索阶段。
2.4无人机检查航线规划
在使用无人机设备检查之前，有必要规划路线。常见路径包括三角形路径和直线路径。其中，三角路径更适合无人机设备起飞地点的水平输出线，且齿轮距离较大，使无人机设备难以进入传输线的保护区域，且不会影响飞行。但是，如果将这些路线计划方法用于实际生产线检查工作，则会增加设备控制的难度。对此，操作员必须精通设备控制技术，并能够作出准确的判断和调整。与三角航线不同，直线航线更适用于起飞区域平坦且俯仰相对较小的航线。如果使用无人机设备拍摄，则路线必须平整。
2.5无人机巡检方法和规程
当前，输电线路无人机巡检作业仍处于试验阶段，相关方法和技术并不成熟，整个巡检作业流程尚未形成统一的行业规范。根据传统的巡检方法和现有的巡检经验，可将输电线路无人机巡检作业按照巡检内容主要分为线路本体、附属设施、通道及电力保护区三大部分。在无人机巡检作业中，涉及人员配备、作业前准备、无人机准备、巡线工作、图像视频传输、图像处理等多个步骤。提出一种标准、规范的输电线路无人机智能巡检方法和规程是应用输电线路无人机智能巡检技术的关键一步。
结束语
总体而言，在输电线路检查工作中，无人飞行器具有很大的应用优势，有效地代替了人力，能进行高效、准确的检查工作，显著降低了检查人员的工作强度，有效减少了输电线故障。准确、快速的调查减少了人力、物力的投入，有效地保证了输电线路检查工作的安全，极大地促进了电力领域的技术创新。
参考文献
[1]卢锐.输电线路智能无人机巡检及应用[J].低碳世界,2019,9(12):106-107.
[2]陈剑刚,姚璞,杨俊武,龙涛,何畏.无人机在架空输电线路巡检中的应用研究[J].湖南电力,2019,39(05):74-77.
[3]万力,刘军.无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].中国新通信,2019,21(17):107.
[4]刘军,刘健辉.无人机在输电线路巡检中应用的探索[J].中国新通信,2019,21(17):109.