浅析固定翼无人机在输电线路巡视中的应用

刘大伟

摘 要：随着当前我国社会经济的快速发展，整体社会的电力需求量日渐增大，高压输电线路数量也不断增多，传统的人工巡视方法已经逐步被新型固定翼无人机巡视所取代。这主要是由于采用新型固定翼无人机巡视输电线路，不但有助于提高巡视效率与质量，同时还可促进输电线路管理与控制的安全性得以全面提升。本文简要介绍了固定翼无人机巡视的功能定位，并就其在输电线路巡视中的具体应用展开了具体分析。

关键词：固定翼无人机；输电线路巡视；功能；应用

中图分类号：TM723 文献标识码：A

近些年来，受到我国社会经济的高速发展影响，使得电力工业所面临的困难挑战越来越大。为实现更加安全、稳定的电力供应，针对输电线路所开展的日常维护工作其重要性愈发凸显。通过人工进行巡检的方式，在面对日渐增大的工作量以及艰难的巡视环境时显得越来越力不从心，尤其是在一些地质险要山区当中开展线路巡视困难重重，部分巡检项目单纯凭借常规方法几乎是无法完成的。而随着近年来无人机技术愈发趋向于成熟化，其正以高速的灵活、便利、高效性被广泛应用于输电线路巡视工作中，据此，本文将就固定翼无人机在输电线路巡视中的应用展开探究。

一、固定翼无人机巡视功能定位

固定翼无人机本身便具有滞空时间长、飞行速度快且半径大的优势特点，其主要可被应用于以下几方面的线路巡视工作中：

（1）基础建设线路位置选取可取代人工实地勘察，有助于促进线路选址效率的全面提升。

（2）在开展灾后应急评估时，能够给予抢险救灾工作提供详实的现场信息，促使在做出决策部署安排时能够更加符合于实际情况。

（3）输电杆塔、线路机械发生故障问题，针对局部放电及热缺陷等情况予以监测。

（4）输电线路走廊实施全面核查，可及时发现线路走廊当中所存在的违规建筑与大型树木。

确定了对于固定翼无人机巡检系统的功能定位后，能够使之与有人直升机巡视达到功能互补，从而更好的实现对多种现场功能的充分满足，这同时也体现了输电领域的智能化发展。

二、固定翼无人机在输电线路巡视中的具体应用

（一）飞控系统

（1）应用飞控系统可实现对飞行速度、高度及航线的设定，并且可控制无人机实现自动化起飞、盘旋，并依据航线来实现降落，在飞行阶段还可对飞行任务随时做出调整，并自主控制相机进行拍摄并且对照片拍摄地点信息也可进行记录。飞控系统的构成主要就包括了卫星导航模块、飞行控制模块、电源模块、速度控制模块、通信模块、地面站软件系统等，通过将这些系统组合并予以应用来实现无人机自动驾驶。

（2）地面遥控系统主要是基于PC设备、监控台、引导设备、外部接口设备的支持之下，来实现针对无人机目标的追踪与遥控指令的执行。遥控指令与数据产生在具体执行控制前大都需提前制定，遥控计划在无人机上经由地面站上空，前往与之所对应的监控站，在无人机进到地面站所覆盖区域之时，便须向内地向人员发出控制指令并予以执行，使其能够完成各项动作并实现对既定任务的达成，并最终达到预期目标。这一系统的构成主要就包括了指令编码器、载波调制器、监控台、发射天线、副载波调制器以及地面检测接收设备等。

（3）具备有电子地图功能的地面站软件能够实现在无人机执行任务的过程中，临时改变任务目标及航线，能够及时做出半自助式遥控，同时实现对飞行数据与离线回放的精准记录。其中就包括了自动驾驶仪供电电压监测，电动飞机动力电压监测及电流监测、卫星定位精度监测、自动驾驶温度控制检测等。需先进行巡视地图的制作，并将之加载到地面站软件当中，而后仅需在屏幕当中拖拽一个矩形，将卫星导航点输入其中便可自主生成无人机飞行航线。地面站能够将无人机的飞行速度、姿态、高度、所在坐标等信息予以详细的显示，以便于技术人员能够及时掌握其飞行状况。同时还可借助于地面站来对其实施具体操控，如自动返航、盘旋、一键开伞等。

（二）图像收集与处理

无人机可搭载单相机，并可在低空条件下取得高分辨率影像、在阴天云下取得光学影像，能够在高位环境下进行飞行探测，可实现长距离飞行。对无人机增添空速管，有助于实现对飞行速度的精确控制，以促使无人机可在航行阶段实现中等距离图像摄影，以促使所拍摄图像的重叠率超过40%。并且应用飞控系统还能够给予图片新增POS信息，把所搜集到的图片实施加工处理便可发现线路中所存在着的外破隐患。应用计算机软件系统来实施图片拼接处理便可获得完整的线路图像，更易于管理。

三、技术应用效益评估

首先，通过在输电线路巡视中应用固定翼无人机技术能够大大降低安全事故的发生几率，保障巡视安全。在传统的人工线路巡视工作中，需要应用到大量的巡线人员深入到各种复杂的地质环境当中去开展线路巡视及故障排查工作。在此过程当中极易造成严重的意外事故发生。而应用无人机巡视方法则可大幅度减少人工登杆的次数，降低意外事故的发生率。

其次，固定翼无人机被应用于输电线路巡视工作中，亦可实现对巡线效率的大幅度提升，节省时间成本。假定某线路出现跳闸重合闸不成功现象，该线路共有基杆塔120个，而排查范围则需依据故障录波位置，需在录波前后各排查25基杆塔，共50基杆塔，线路档距为350m，需巡视线路长度15kn，相应的正常巡视路径则基本为线路长度的4倍，即60km。依据当前输电运行及维护班组的人员配备，一般巡视人员大都不超过6人，分组排查每组不少于两人，则至多可分成3组，而在山区等复杂的地质环境中人工巡视速度一般不超过5km/h，若采用无人机巡视其速度则可超过80km/h，飞行前准备及飞行后图像处理各需30min。

（1）人工巡视时间成本=路径÷组数÷速度=60km÷3组÷5 km/h=4h。

（2）无人机巡视时间成本=巡视线路长度×往返÷速度+飞行前准备+飞行后图像处理=15 km×2次÷80 km/h+0.5h+0.5h≈1.4h

（3）节约的巡视时间成本=人工巡视时间成本-无人机巡视时间成本=4h-1.4h=2.6h。

结语

总而言之，伴随着当前科技的快速发展与进步，无人机应用技术也越来越成熟，并且已經被应用到人类生活的多个领域当中。应用无人机在电力系统当中开展高压线路巡视，不但会大大降低传统人工巡视所面临的风险，同时也可大幅度提升巡线效率，降低运维成本。鉴于此，应用无人机开展输电线路巡视工作，具有极高的经济性与安全性，相信其将会得到越来越广泛的应用。

参考文献

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