关于无人机在输电线路巡视方面的应用探讨
【摘要】输电线路具有所在环境不固定、覆盖区域广以及所在地形复杂多样的特点，为了保证电力系统的稳定可靠运行，巡视工作显得格外重要。

本文首先介绍了人工巡视的不足之处，再从无人机巡视的关键技术以及输电线路巡视无人机平台选型两方面展开具体阐述，以期为无人机在输电线路巡视方面的应用提供参考作用。

【关键词】输电线路；无人机巡视；关键技术；平台选型
引言
随着自动化发展程度不断提高，无人机在输电线路巡视方面较人工巡视的优势越来越受关注。

电路巡视过程比较繁琐复杂，线路长期暴露在恶劣的野外环境，电力元件会出现使用寿命短、容易损坏等因素，同时野外动物、雷电等意外伤害也容易损害线路元件，若不及时对线路进行修复、更换不仅影响本线路还有可能祸及相邻线路，影响电力系统的正常运行。

1 人工巡视的缺点
输电线路巡视检查是保障电网正常运行的必要手段，巡视内容繁琐复杂概括起来主要包括输电线路、附属设施以及架空线路环境通道三方面，人工巡视方式是目前仍普遍存在的保障线路正常运行的方式，但人工巡视的缺点也是不可忽略的。

主要缺点是：劳动强度大、巡视效率低；巡视结果受人为因素影响大，若巡视人员麻痹大意、工作经验不足，容易出现误判漏判的不良情况可能导致严重后果；有些线路地形复杂出现巡视和维修难度大的情况。

无人机巡视技术的发展与应用为电力线路的巡线开辟了全新的移动平台，解决了人工巡视的不足是未来发展的趋势，无人机具有一定承载能力可以搭载巡检设备，与人工巡视方式相比优势明显，体现在降低人工劳动力、受地理因素影响较小、巡视效率高等，例如固定翼无人机50分钟可以巡视30公里完成双回线路共48基杆塔的作业，通过人工巡视却需要3个工作日（按一个工作日工作8小时算，根据经验，人工一个工作日的工作量为15-20基杆塔的任务）。

但是无人机也存在一定不足，就现有技术而言无人机巡视仍受机体载重以及恶劣气候等因素限制，但随着更深入研究无人机技术以上问题必将迎刃而解。

2 无人机巡视的关键技术
2.1 电力线路视觉跟踪技术
无人机巡视过程中自身具备导航、有效躲避障碍物等人工智能，这些功能的实现是依靠对线路杆塔的视觉跟踪技术来完成的。

视觉跟踪技术已经取得了一定成效，但是在具体复杂环境中其运行可靠性还需要进一步提高。

无人机巡线过程
机身会产生一定程度的振动，振动会破坏摄像机稳定性进而导致巡线图像不够清晰，同时电力线相对整个背景来说太细极大地增加了视觉跟踪难度。

另外就现有追踪技术而言，无人机巡视环节若遇到类似电力线路的结构可能出现错误追踪。

2.2 飞行姿态控制技术
无人机巡视时与线路保持较近距离，同时线路所在野外环境复杂有时受强风暴雨等恶劣气候影响，为了确保无人机在不利情况下仍能安全飞行，飞行姿态的稳定性安全性控制具有十分重要的意义。

2.3 无线通迅网络技术
无线通迅网络用于实现地面基站计算机与无人机之间的双向实时数据交流。

主要数据包括，无人机巡视过程定时拍摄的线路视频和部分重要图像，用于线路检测的各智能传感器数据，无人机所在具体位置信息以及由控制站计算机发送的用于控制飞行的各种信息等，无线通信网络必须具备的安全、稳定以及可靠等特点，使无人机在远距离巡视并且有信息干扰情况下能实现与控制站的实时联系，保证电力系统的运行稳定。

2.4 线路故障探测技术
（1）视觉探测技术
又被称为可见光探测，就是无人机上设置清晰度极高的摄像机拍摄巡视现场图片和视频，将图片信息存储或实时传输到控制台计算机，计算机前工作人员根据传输过来的信息判断线路运行状态是否正常，若发生故障可以及时排除。

视觉探测技术可以排除一些在线路表面有所体现的故障，比如导线短路断路、动物植物等异物悬挂、杆塔变形、金具脱落以及绝缘子闪络等，判断的准确定与图片视频的清晰度以及环境天气等因素息息相关。

（2）红外和紫外探测技术
采用无人机上配置红外热/紫外热成像仪进行巡视探测。

红外热成像仪接受物体发出的红外线信号最终生成红外光谱图像，图像中热源分布可以用来判断系统中出线路、接头、线夹以及绝缘子等设备是否发生故障。

紫外成像仪接受设备发出的紫外线信号成像主要用于确定线路光晕强弱以及光晕所在具体位置，从而有效判断出导线外伤以及绝缘子放电等具有放电特征的故障。

（3）激光雷达探测技术
激光雷达探测利用了激光的方向性强特点主要包括连续波相位式测距和脉冲式测距两种方式。

激光测距原理概括为测距仪发射连续或脉冲式激光信号，激光信号遇到目标发生反射，准确记录激光往返时间可以通过计算得到所测距离，其中脉冲式激光测距方式原理与操作更为简单得到广泛应用。

3 输电线路巡视无人机平台选型
3.1 固定翼无人机的特点
固定翼无人机具有巡视速度快、范围广以及距离远的特点，主要用在预防灾害以及应急巡检中。

固定翼无人机的运行速度较其它无人机优势较大，飞速一般在100-200km/h范围，除了飞行速度快而且可持续航行时间长，适合用于巡检电力线路的总体运行是否处于正常状况。

固定翼无人机可实现手动/自动飞行，巡线时无人机一般位在线路的正上方以合适的俯视角度自动定时拍照。

除了可以进行快速巡检无人机也可根据实际情况减小巡线速度和降低巡视高度。

值得注意的是，固定翼无人机可以承受较大载重，可以便捷地运载更多数量的巡检设备与仪器，特别是在偏远地方的巡视应用中相比于其它类型的无人机这是一个巨大的优势。

固定翼无人机不能在空中保持悬停状态，总是处于沿单方向线路进行巡检的状态。

3.2 小型旋翼机的特点
小型旋翼机主要优势是：机体重量小；整体结构简单；采用无线电遥控方式控制飞行；能够实现迅速更换破损元件以及快速充电，为无人机持续巡视提供有效保障；可以实现定点起飞、定点降落以及空中悬停等功能。

小型旋翼机巡视主要缺陷为：飞行速度慢，一般用于短距离巡视和确定故障后进行细节观察的场合；飞机体型小、动力小、重量轻，飞行时风力不能超过三级，大雾天气不仅拍摄照片模糊不清而且无法正常操控飞机；遥控手柄在在零度以下低温无法正常充电。

3.3 无人直升机的特点
不同于固定翼无人机，无人直升机与小型旋翼机一样可以实现定点起飞、定点降落以及空中悬停等功能，飞行速度大多数低于100km/h与固定翼无人机存在一定差距。

无人直升机性能处于小型旋翼机与固定翼无人机之间，连续航行时间不够长大多应用于中短距离的巡视或对已确定的故障段进行悬停式细节检测。

3.4 无人机巡线组合的特点
在已经确定故障所在位子后，可以采用无人直升机和小型旋翼机组合的方式进行线路的近距离悬停式检测，无人机巡线组合具有机型互补、资源使用率高以及巡检更方便精确等特点。

无人机成本极高特别是固定翼无人机与无人机直升机，少则百万多则千万，为了降低电力部门成本，组合方式具有重要意义。

4 结语
现如今无人机在输电线路中的应用没有达到成熟阶段，无人机巡视技术仍在研究改良中，只有努力钻研进一步提高其电力线路视觉跟踪技术、飞行姿态控制技术、无线通迅技术、线路故障探测技术等，才能使用无人机替代人工巡逻实现
巡视短距离线路、定点检查各线路设备等任务。

参考文献：
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