无人机在输电线路巡检中的应用

罗昳昀，米 立，王 原

（国网宜昌供电公司检修分公司，湖北 宜昌 443001）

0 引 言

使用无人机巡检技术，需要了解无人机巡检工作现状，事前规划好巡检路径，然后将无人机导入导航系统，按照规划好的路径行驶，从而将人为差错引起的安全隐患降到最低。利用无人机的悬停、起降等能力进行输电线路巡检，可以对相应的输电线路目标进行视频跟进，借助模块化设计，大大降低工作人员的负担。同时，可以根据实际工作需要有效地进行部件更换，从而降低运行维护成本，避免输电线路的运行故障。

1 输电线路巡检工作内容

输电线路巡检工作主要是对线路本体、附属设施等进行有效检查和巡视，明确输电线路的运行状态，便于及时发现输电线路运行中出现的问题。输电线路巡检工作分为正常巡视、故障巡视和特殊巡视三种模式。它们都采用人工地面巡检的基本形式。不同类型的巡检工作有不同的工作要求，需要合理安排无人机巡检路径[1]。为更好地满足输电线路巡检工作要求，要了解线路的运行情况，综合性分析各方面影响因素，实现对现有资源的科学运用，以此保证输电线路运行的稳定性和安全性。

2 无人机巡检系统的介绍

无人机巡检系统由无人机动力系统、无人机定位系统和机载任务系统等构成。其中，机载任务系统包括图像采集模块、云台及控制模块、空地通信模块和机载供电模块等[2]。无人机巡检系统的核心是低速、低空、长距离航行、长航行时间行进，在其日常运行中，需要充分借助微型气象数据采集平台、信息处理系统和陀螺稳定平台等完成相应线路的巡检工作。比如巡检中，要掌握以下专业内容：（1）明确无人机的主要技术参数，掌握无人机的性能指标，便于控制无人机的飞行距离。（2）高压输电线路运行的情况下，将无人机飞行距离控制在10 km以上，测控范围不小于2 km。（3）在无遮挡情况下，将无人机飞行距离控制在2 km以上[3]，在可测控范围内，充分利用控制系统操控无人机实现远程控制，此过程可以传递大量监测信息，保障了视频跟进的及时性。图1为输电线路无人机巡检技术的操作原理。

图1 为输电线路无人机巡检技术的操作原理

3 输电线路巡检工作对无人机的技术要求

在风向夹角小于30°、起降风速10 m/s以下、环境温度为-40～52 ℃的环境中，无人机可以实现稳定飞行。无人机的限定高度为5 000 m。在飞行导航控制系统运行中，无人机主要采用自稳定能力的摄像云台，同时将红外成像仪、彩色摄像机和紫外线成像仪等作为辅助设施。保持无人机稳定的自动控制摄像功能，在采用先进技术的基础上，可以快速拍摄地面线路杆塔的高分辨航空图像，并有效地拍摄并保存相应的图像信息[4]。采用自驾驶系统控制无人机飞行，实时接收无人机的飞行信息和实现稳定操作，快速发出飞控指令，同时生成高清晰的地面杆塔等可见成像。

4 无人机巡检新技术在输电线路运行存在的主要问题和相关运用

效渗透无人机抗干扰技术，且管理人员与基层员工共同见证了无人机抗干扰技术在输电线路巡检中的运用。双天线侧向技术，使得飞行更稳定，具有很好的抗磁干扰能力，即使在恶劣的环境下也能可靠运行，在遇到碰撞时会自动悬停，同时飞行中可实时采集红外数据和可见光，改变以往爬山涉水的巡检模式，大大提升了输电巡检效率[6]。

4.1 存在的主要问题

无人机巡检技术在输电线路运维工作中得到了合理运用，但是需要进行无人机技术的再次改造，并重视无人机巡检过程中的安全管理问题。在分析安全隐患时发现，主要风险有项目安全风险、技术风险和管理风险。但是，部分人员没有及时分析项目管理中存在的主要风险，缺乏对安全风险因素的重点分析，如无线电环境、地理环境和气象环境等。在无线电环境下，仅依靠频谱仪进行无线电距离测试。测试环节发现，电磁环境影响较大，导致任务管理存在一定难度，无法快速、有效地完成无线电距离测试工作[5]。

4.2 无人机技术的运用

4.2.1 目标跟踪技术的运用

输电线路运行过程中，加强对目标跟踪技术的运用，要有特定的电力巡检目标，快速进行电力巡检的跟踪和定位，实现自动导航，并以均值漂移的思想预测图像中某一视频序列的具体位置，促进全局搜索问题向局部搜索问题快速转换。无人机技术建立在图像处理技术和自动控制技术之上，为快速完成目标跟踪任务，工作人员需及时进行以下操作：利用无人机搭建计算平台，及时掌握目标图像信息，以此实现目标的检测；利用控制飞行器，稳定飞行到目标的正面位置，借助目标检测算法确定目标初始位置，由此实现多目标同步跟踪；结合地面摄像头数据，利用跟踪系统自动识别指定目标，从而实现高强度的无人机自动化跟踪。

4.2.2 姿态控制技术的运用

广泛运用无人机进行输电线路的检查和巡视，精确控制无人机的飞行姿态，使线路运行路径稳定，有效减少了外界信息的干扰，保证了整个系统的稳定运行。例如，输电线路巡检中，相应人员将无人机姿态控制技术归纳为：（1）利用加速计、磁罗盘、陀螺仪等姿态传感器，采集相应的工作信息，充分发挥无人机跟踪精度高、稳定性强等特点，同时分析姿态控制技术要点；（2）借助地面站、遥控器等来设置姿态控制模式；（3）根据地面站、遥控器等指令信息，有效控制无人机的飞行姿态。图2为无人机巡检输电线路示意图。

4.2.3 抗干扰技术的运用

为提升无人测控系统的抗干扰能力，加快数据传输，采用空中信道减少输电线路和杆塔磁场对传输信号的影响，采取抗频抗干扰措施强化干扰信息处理，全面掌握滤波器输出的信噪比，科学控制信号功率；及时整合图像信息和遥测信息，提高下行信道的抗干扰能力，采用有效的抑制干扰法，促进输电巡检工作的顺利开展。例如，某人员在巡检输电线路环节，有

图2 为利用无人机巡检输电线路

4.2.4 图像处理技术的运用

充分运用图像预处理技术和图像数据优化技术，检查输电线路运行中的杆塔和线路故障，积极掌握图像处理技术，不断提高巡检技术，快速进行巡检信息采集和处理。例如，采用无人机收集相应的工作信息，检查输电线路运行中的故障。掌握不断变化的输电线路走廊地貌，在复杂的外界环境中运用高精度的无人机技术识别图像信息，及时解决肉眼难以辨别的问题。运用图像处理技术，便于管理人员有效存储相应的巡检视频和照片，尤其是对悬挂异物、绝缘子破损、闪络痕迹等现象作出综合性考虑，实时掌握输电线路巡检工作进度，减少线路故障，保证输电线路运行过程的可靠性。

5 结 论

明确输电线路巡检工作内容，及时了解无人机巡检系统的基本特点，掌握输电线路巡检工作对无人机的技术要求，以加强对无人机技术的运用。具体地，可将目标跟踪技术、姿态控制技术、抗干扰技术、图像处理技术等广泛运用，如运用目标跟踪技术快速定位巡检位置，明确电力巡检路线，实现自动导航，同时在高频率作业环境下实现目标定位，便于掌握输电线路巡检工作进度，提前做好故障排查，促进输电线路的稳定运行。