魏飞
国网通辽供电公司新城输电工区，内蒙古 通辽 028000
摘要：近年来，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。
关键词：智能巡检管理系统；输电线路运维；应用分析
引言
为了保证输电线路的安全稳定运行，各电力巡检系统都需要对输电线路进行定期巡檢。传统输电线路的巡检主要依靠人工巡线，存在巡线周期长、效率低、成本高等缺点，已不能满足大规模电网的巡线需求，而恶劣的环境、艰苦的条件也给人工巡检带来了很大的限制。轻便的无人机给输电线路巡检带来了质的改变，解决了机载相机无法准确得到输电线路通道内地物至电力线距离的问题。
1输电线路无人机智能巡检现状
无人机智能巡检技术是一种由飞手远程操控无人机，通过机载传感设备对架空高压输电线路进行巡查和检修的技术。根据无人机机体结构的不同，可将无人机分为无人直升机、多旋翼无人机、固定翼无人机和复合翼无人机。其中，无人直升机体积较大，控制难度和使用成本较高，已很少应用于输电线路巡检中;多旋翼无人机小巧灵活，可垂直起降、精准悬停，但它可承受的负载较小，机动性和飞行高度较低，且续航时间较短;固定翼无人机巡航速度较快，且续航时间长，但需要跑道起降，也无法悬停;结合了多旋翼和固定翼的复合翼无人机兼具多旋翼和固定翼无人机的优势，但其成本较高，尚未在高压输电线路巡检中使用。在输电线路无人机巡检中，无人机是承载监测输电线路运行状态遥感设备的平台。常用的遥感检测手段包括可见光成像、紫外成像、红外热成像、激光雷达电能等。其中，可见光遥感检测利用相机等可见光采集设备，检查肉见可见的输电线路及其附属电力设备的特性和性质变化，已被广泛应用输电线路无人机巡检工作中;紫外遥感检测主要利用紫外遥感设备，检测输电线路和电力设备是否发生电晕放电或局部闪络的现象。由于成本较高，紫外遥感检测尚未在输电线路无人机巡检中被广泛使用;红外遥感检测主要利用红外热像仪等设备，检测运行中的电力设备是否出现过热缺陷的现象;激光雷达检测主要用于输电线路的地理信息测绘和定位导航中。无人机在巡检输电线路的过程中，会拍摄大量的输电线路和附属电力设备的图片数据。由于这些图片的智能处理还处于研究阶段，后期还是需要人工处理。此外，现有输电线路巡检无人机还不能做到完全自主巡检，巡检质量严重依赖的无人机巡检人员专业水平。
2输电线路智能巡检的应用
2.1自主巡检技术
与人工操控无人机相比，无人机自主巡检技术能实现无人机自动飞行、自动定点、精准拍摄等功能，减少了人员参与度，进一步提高巡检的质量和效率。常规技术路线主要有两种：示教航线学习和建模与定位技术。示教航线学习由熟悉输电线路的无人机巡检作业人员操控无人机对输电线路进行巡检。在巡检过程中，无人机会记录作业的精準航点位置信息和相应姿态，储存于任务列表中。下次巡检调取并执行相应的任务时，无人机根据储存的信息，自动完成巡检任务。建模与定位技术基于RTK技术，通过三维点云航迹规划，实现无人机自主巡检。点云采集可由激光雷达扫描或倾斜摄影实现，激光雷达扫描技术具有精度高、全天候、数据处理快、采集方式多样等优势。通过激光雷达扫描，得到高精度激光点云，构建三维地图模型，并提取关键特征的空间参数。基于三维地图模型进行航迹规划，利用深度学习算法能自动选定精细化巡检的精准航点。
无人机根据规划航迹，在RTK定位技术下就可以实现自主巡检。此外，基于AI航线预测与AI目标识别的输电线路全自主飞行技术已研究并应用。数据采集系统装有机载AI边缘计算模块，集成5G模块，实现前端AI目标识别与跟踪、高清图像及视频实时传输、远程控制等功能，能够基于航线预测，实现自主跟踪巡检。随着无人机自主巡检技术应用和发展，采用人工示教、点云规划等方式逐步组建自主巡检航线库，并逐步推进航线自动生成与调用、“一键作业”及标准化巡检拍摄等功能实用化。结合前端智能识别模块、5G、边缘计算等技术，无人机能全自主规划航线，根据识别构件及环境自主选择拍照的距离和角度，实现全自主巡检，解放人员“生产力”，做到去人化甚至无人化，无人机自主作业质量和效率将得到有效提升.
2.2线路故障巡视
由于我国输电线路规模较大且错综复杂，容易受到恶劣天气、地形地貌、施工、异物等因素的影响而产生故障。例如：输电线路受到雷击导致漏电、断线等状况;异物掉落在输电线路上造成线路短路等局面，这些都会影响到输电线路正常运行，也会影响人们的正常生活和工作。当输电线路出现故障时，通常情况下自然环境都会比较恶劣，虽然技术人员会及时完成运检维修工作，但是他们的工作量非常大，并且带电作业、高空作业存在着较高的危险性，对工作人员的人身安全无法得到保障。使用无人机进行巡检工作，就不会受到地形地貌以及自然条件的影响，无论是暴雨、暴雪、雷电都不会影响无人机的运行。无人机挂载的设备与系统，可以对故障点进行准确定位，并根据定位点规划精准航线，及时准确的解决线路故障，有效降低风险等级，为线路故障巡视提供了方便。
2.3确定巡检项目
一般来说，巡检主要是对线路的主体、通道还有其他附加设备进行检查，也就是说，巡检包含了对线路的精细巡检、对点位的巡检、对线路范围的检查三部分内容。无人机巡检主要依靠红外成像仪和高清相机进行，红外成像仪能对设备发热作出及时的反应，从而辨别设备是否存在故障，而高清相机能清晰记录输电线路及其附属设备的运作，能及时掌握异常情况。巡检作业不仅包含了对线路通道内的总体检查（如施工情况，构筑物情况，可能存在的地质灾害），还包含了对导线、基础、杆塔等零件及标示牌、防雷及监测装置等外在装置的巡检。
2.4作业流程
目前无人机设备在线路巡检工作中的作业流程趋于统一化，具体包括以下步骤。第一，空域申报，工作人员在开展线路巡检工作的前一周，工作人员应对巡检空域的使用进行申报，申报内容包括飞行空域、飞行计划等，所申报的飞行区域应与其他空域的水平间距应超过20千米，垂直间距则应超过2000米。第二，计划编制，工作人员可根据安质部门、运行单位、省调巡检对架空线路所提出的建议以及输电线路对无人机巡检工作的实际要求来确定巡检内容，包括全线、定点、定线等路线设定。第三，巡检准备，为了可以最大限度上确保巡检作业能够顺利完成，工作人员应在巡检之前做好充分地准备工作，如无人机设备检查。通信传输回路检查、机载巡检设备校验、控制模块检验、动力装置启动等等。第四，巡检执行，无人机技术在巡检过程中需严格按照《技术导则》《技术规程》等相关标准进行规范化操作。第五，巡检报告，在巡检时工作人员还应及时地对线路巡检相关的数据信息进行整理，为该输电电路后续的运行维护提供数据参考。
结语
本文概述了输电线路无人机智能巡检技术的应用现状，指出了这项技术的工作模式和特点，分析了输电线路无人机智能巡检技术的技术需求，引出了其存在的四个尚未解决的关键科学和技术问题，并针对这些关键问题，探讨了潜在的解决方案，也对未来输电线路无人机智能巡检技术发展进行了展望，可为输电线路无人机智能巡检技术的快速发展和相关研究一定的有益参考。
参考文献
[1]赵琛,方圣,陈兆.无人值守变电站智能巡检机器人的应用与运维[J].安徽电力,2020,149(1):36-38.