卢鹏铭 纪俊渊
国网漳州供电公司 邮编：363000
摘要：随着技术的不断提高，我国在电力巡检领域已经得到了长足的发展，将无人机应用于输电线路巡检工作当中能够解决之前处理数据难以及人工操作难等多方面的问题，但此种模式需要专业人员的操作水平能够与工作要求相匹配，因此应当改变巡检工作的模式，使其朝着智能化的方向发展。基于以上背景，本文将重点探究输电线路无人机巡检技术的应用情况，结合应用的效果明确目前所存在的问题，从而给出对应的发展方向，以期通过本文的阐释能够奠定该模式应用的基础。
关键词：输电线路；无人机巡检技术；应用；问题
引言
传统人工巡检的过程中，由于受到线路环境以及作业周期等多方面的影响，使得人工巡视的方法已经逐步被淘汰，加入无人机巡检技术能够提升工作的自动化水平，进而通过专业人员操控无人机达到巡检效果。此种方式具备着视野良好、成本低廉以及操作灵活等多方面的优势，降低了损伤线路的几率。因此在我国电力公司的推动下，将无人机巡检与人工巡检相结合起到了提升作业效率和质量的作用，值得广泛推行。
1 输电线路无人机巡检技术概述
结合目前无人机巡检技术的应用来看，其形态多为固定翼、多旋翼和无人直升机三种，对于电力巡检工作都起到了一定的促进效果。但三种机型承担的任务有所差别，对于固定翼无人机来讲，能够提供前进动力的是涡轮发动机和螺旋桨，其通过与空气间接触，机翼相对运动使得升力可作用于无人机。此种机型具备着巡航速度快、长时间续航的优势，但在实际应用当中也存在一定的问题，例如无法悬停起降、需要跑道等，更为适合航程高、范围广的任务。对于多旋翼无人机，产生升力的动力结构是旋翼，通过将旋翼状态改变起到控制飞行器的作用，此种机型具备着精准悬停和小巧灵活的特点，为此在应用过程中其能够负责塔干精细化建模或小范围精细作业中。同样多旋翼无人机也存在一定的缺陷，其续航时间短、飞行高度较低，因而在应用当中要有所侧重。对于无人直升机来讲，其是早期对无人机巡检技术应用的尝试，体积较大，整体操控难度高，因此已经逐渐退出了输电线路巡检领域[1]。
2 输电线路无人机巡检技术的应用现状
2.1 巡检任务载荷
无人机巡检作业的终端是消缺载荷，其与成像载荷及遥感搭载平台共同作用，从而实现清障消缺的目标。操控此类载荷时要根据对应的工作原理，将其分成激光消缺、喷火消缺以及多功用机械臂消缺三种。首先对于激光消缺来讲，其所使用的发射器为高强度激光，可消缺清除树枝障碍和导线异物，清除残余耐高温异物的作业当中，此种办法整体安全性较高，且效率相较于其他方式更为高效，已经成为目前补充消缺的重要方式之一，但此种方法在应用的过程中会受到风力作用的影响，因此要选择风力作用较小的时间段进行工作。对于喷火消缺来讲，同样属于异物清除的类型，作为目前应用最为普遍的方式，其所搭载的装置能够将薄膜、风筝等清除，保证输电线路的整洁性，具备着风险小、作业时间短的优势，但应用的覆盖面相对较窄，场景过于单一[2]。对于多功用消缺机械臂而言，其可置于起落架和无人机机体之间，制作此种设备的材料，包括玻璃、纤维环氧树脂等。在机械臂前端可放置激光发射器螺栓等多种设备，进而保证异物清除以及发射激光的效果，同时也可加载零值检测仪、验电器等拓展巡检的作用范围。通过对多功用消缺机械臂具体应用情况的描述，可以发现其具备着范围广、受影响程度低以及功能全的特点，是目前无人机巡检技术应用当中研究的重点。
2.2 遥感承载平台
搭载遥感检测设备，能够根据电磁波反射和辐射所形成的信息，进而形成目标物影像，相关人员可直接获取到目标物特性以及其变化的有关数据，此种非接触式测量办法已经被广泛应用于输电线路巡检当中。无人机巡检技术的应用集中体现在遥感承载平台的构建上，目前常用的检测手段涵盖激光雷达、可见光成像、红外热成像和紫外成像等。对于激光雷达而言，其是定位和地理信息测绘主要应用的方式，通过发射激光术将目标物的速度和位置充分感知，并且利用三维重建和通道环境测绘的办法，在输电线路巡检过程中可就其走廊通道环境给出对应的检测结果。通过应用无人机技术将激光雷达扫描设备予以搭载，其能够将所获取的点云数据形成三维模型，由此分析外部缺陷、线距缺陷和数量缺陷等，依据通道可视化管控的结果，说明在此条件下是否存在着覆冰、弧垂等问题，对导线工况进行预警。紫外遥感可作用于表面局部闪络和电晕放电的检测环节当中，此种方法能够检测到波段在240~280纳米间的紫外光信号，形成紫外图像，并将图像光子数转变为确定放电强度的参数。此种方式具备不易受干扰、灵敏度高的优点，但由于造价相对较高，应用处于初始阶段。可见光遥感是搭载相机、稳像仪等设备，能够检测出电力设备的特征性质变化，此种应用体现出对无人机线路巡检技术的落实。在应用当中要关注到无人机性能的差别，分清固定翼和旋翼无人机工作时的侧重点。对于固定翼来讲起要搭建临时的起飞点并设定既定航线，在航线飞行的过程当中将线路通道周边环境的情况拍摄成视频录像或通道全景图，而旋翼无人机则要确定巡查地点，搭载可见光影像设，进而检测架空线路本体确定其是否存在缺陷[3]。
3 输电线路无人机巡检技术应用问题研究
3.1 数据处理方面
光学影像数据和激光雷达点云数据是无人机巡检技术应用中需要进行处理的两大数据类型。激光雷达点云数据，在处理过程中需要借助三维分析与重建的技术，并且在软件的支持下，其自动化水平相较之前已经有了很大程度的提升，而光学影像数据处理则需要借助图像目标检测技术，通过处理特定影像区域并找出特定设备的方式使得数据处理具备一定的精度。可见光影像电力目标检测作为目前较为热门的方向，其在处理过程中应当针对特定曲线和关键电力部件给出大型数据集建立和计算机性能提升的办法，从而结合有关研究运用深度学习技术展现出所具备的泛用性和准确率高的特点。但此种方式仍旧处于研发阶段，需要在图像测距等多个方法的支撑下，保证数据处理的效果[4]。红外影像处理则集中在异象发热区检测、目标检测、分割以及热象图降噪增强的层面上，通过应用盲元块补偿算法构建数据集，有效补偿红外图像盲元块，进而将边缘弥散现象消除。对于异常发热区域检测可应用电网络法，基于绝缘子串电压分布的情况生成发热模型，进而给出最终的分析处理诊断办法[5]。
3.2 自主导航方面
自主导航是实现智能化巡检的必经之路，现阶段依旧以人工示教与航迹复现的模式为主，需要首先设定预定轨迹，在GPS技术的支持下，沿特定轨迹飞行，从而实现起降和飞行的目标。但此种方式存在明显的不足，为克服这一问题应当对此展开研究。结合磁传感等多方面的理论，无人机自动巡航的目标可得以实现。
结束语
综上所述，我国现已经对输电线路巡检工作引入了无人机巡航技术，在此种技术的支撑下能够实现架空线路巡检作业的目标。通过引入智能化技术，使得人工巡检工作的作业量得以降低，但目前仍旧存在着数据智能处理、自主导航等多方面的问题，仍旧要在研究人员日益迫切的研究下提出对应的解决办法，由此实现电力无人机巡检智能化与自动化飞速发展的愿景，为我国电力领域的长足进步奠定基础。
参考文献：
[1]缪希仁,刘志颖,鄢齐晨.无人机输电线路智能巡检技术综述[J].福州大学学报(自然科学版),2020,4802:198-209.
[2]邵瑰玮,刘壮,付晶,谈家英,陈怡,周立玮.架空输电线路无人机巡检技术研究进展[J].高电压技术,2020,4601:14-22.
[3]侯飞.电力专用无人机的巡检技术应用分析[D].华北电力大学(北京),2017.
[4]李建峰,段宇涵,王仓继,王西鹏,郭鹏,张友民.无人机在输电线路巡检中的应用[J].电网与清洁能源,2017,3308:62-65+70.
[5]张志鹏.面向电力杆塔的无人机自主巡检系统设计与实现[D].电子科技大学,2020.