无人机输电线路巡线系统及应用研究

张继财

摘 要：今时不同往日，如今人们在电力方面越来越紧需，这直接促进了电力行业的飞速发展。而电力的输出则需要输电线路的支持，就我国而言，地理环境各有特色，形色不一，因此在不同地区的输电线路也各有千秋，传统的人工的输电线路巡线很难再满足所需。尤其是南方地区，输电线路较多分布在高山密林当中，更增加了人工巡线的工作难度。而无人机却可以实现空中飞行，并且能够灵活操作，可以有效解决输电线路人工巡线所面临的障碍。因此本文首先对无人机输电线路巡线系统进行了介绍，其次对其应用进行了研究。

关键词：无人机;输电线路;巡线系统;应用

无人机如今已经在多个领域方面都实现了应用，它可以实现空中拍摄检测功能，如果能够将其运用于输电线路巡线工作中，那么必将对我国的电力发展具有促进作用。传统的人工巡线方法很难适应我国复杂的地理环境，而且在天气较为恶劣的情况下还极容易引发各种危险事故，而将无人机利用到输电线路巡线工作中，便可以有效预防这一隐患问题的发生。所以对此必须要对无人机输电线路巡线系统进行深刻的认识，如此才能够提高巡线的工作效率。

1 无人机输电线路巡线系统

1.1 工作原理

无人机输电线路巡线系统是以无人机为主要载体进行实现的，首先，需要在无人机上对高清的摄像头进行安装，或者安装特定的单人设备，通过对无人机进行操纵，使它能够在空中对线路图像进行拍摄，以视频的形式进行呈现，然后再对获取到的视频信号进行压缩，最终将其传输至调制器，最后在将其送之至载波进行加载，而微波接收机则负责将获得的信号进行解调，并将其呈送给监视器上，以此达到来达到空中巡线的目的。其系统示意图如下图图1所示。

无人机需要获取到遥控指令，才能在空中飞行录像，而遥控指令一般经录像机进行送出，然后编码接口模块又会对送达的遥控指令进行编码操作，并将其传输至发射机，同时全向天线会通过编码频率方式传达辐射，目的地为监视前端。而定向天线则会对指令进行接收，并且再对数字信号采取解调操作，以用来对镜头的旋转等操作进行控制。另外，由于我国的地理环境复杂，因此在实际作业中，可能会存在某些高型建筑物会对信号传输造成一定的影响，而中继站的建立会使得信号强度得以增强，有利于信号的稳定传输。此外，监控中心所使用到的录像机，其容量比普通录像机大很多，而且还可以多画面呈现，并且它还能够实现一天24小时全天检测。

1.2 实施方案

⑴视频音频方案。无人机输电线路巡线系统主要是通过呈像的方式来开展巡线工作，因此必须要保证视频或者音频在传输过程中的质量问题，避免发生严重的失真问题。所以为了有效预防这一问题，该系统融入了一系列的相关技术，比如ROD断线保护技术、ARQ丢包重传技术、FEC纠错技术等等，这些技术能够从根本上解决传输质量的问题，同时也提高了系统的纠错能力，也就是说即使有5%的数据发生丢包问题，也不会对图像的质量造成过于明显的影响。而断线保护技术则是依赖网络摄像机完成相应工作的，它能够对系统的网络状况进行实时检测，一旦检测到断网现状，那么它会自动的对摄像内容进行保存。除此以外，在对视频信号进行传输的过程中，还会受到多种因素的干扰，会对视频质量造成影响，所以对此系统还采用了视频缓冲技术，如果发生短暂性断线，那么它依然可以保证视频信号的正常传输。

⑵数据传输方案。数据传输方案与视频音频方案存在的不同之处在于二者的传输主体不同，数据传输方案主要是针对于数据传输而言的，通过一系列可行的方案来达到提高质量的目的。在无人机输电线路巡线系统中，为提高数据的传输性能，对此特别采用了中频可以发送350MHZ，并接收140MHZ的解决方案，而该方案主要是依赖耐张塔对系统进行搭建的。针对数据传输，有以下几方面的特性：①耐张塔距离服务器光纤链路可达200千米，并且能够进行双向传输，对于任一方向的数据传输，其带宽都要在150Mbps以上。②耐张塔链路与无人飞行平台相隔最远距离为十六千米，并且耐张塔还会为无人飞行平台提供大小为2Mbps的控制和反馈信息。③地面指挥车距离耐张塔链路同样长达16㎞，但是它可以双向传输，无论处于哪个方向的传输，其带宽大小都高达100Mbps以上。

1.3 巡线通讯系统

输电线路巡线工作必须要保证数据的精准性，因此对视频的最低要求便是高清，而高清视频则必须要求高带宽，然而对于无人飞行平台和单人而言，它的承载能力有限，所以对此采用单链路耐张塔，并且对于同一系统，二者不能同时进行使用。除耐张塔以外，指挥车也采用单链路系统，在对无人机的拍摄情况进行观看时，需要通过服务器进行点播，而服务器则位于供电公司的总部。另外，为提高光缆传输性能，可以将光网桥技术应用其中，并且要求能够进行双向传输，其宽带大小应高于100Mbps;语音服务在一定程度上也实现了创新，它主要采用VOIP模式，并且能够通过语音网关实现传统语音与新型语音服务的转换;将传统电话与指挥车IP语言相互联通，当拨打电话时，只需要将号码和IP地址映射在电话网关上即可。而单人拨打电话时，可以采用热线方式直接呼叫调度中心。

2 无人机在输电线路巡线中的应用

2.1 红外热像检测

如果在某一时刻，输电线路发生问题故障，那么此时便会导致接触电阻增大，同时产生一定的负荷电流，使得输电线路产生严重的热现象。此外，当绝缘子的值接近于零时，那么会导致线路电压的增大，同时会导致热现象的产生。并且，在发热的部位还会产生红外图像，并且相比于正常效率，更加明显，而无人机则可以利用红外热像检测仪，能够准确的判断出故障发生的具体位置。

2.2 电子光学检测

在输电线路中，分布有多个绝缘子，而对于不同的绝缘子其分布的电压也存在差别，一般来说，越接近导线的绝缘子，其产生的压将也就越为明显，当降到0值时，电压又会重新进行分布，此时越接近导线的绝缘子所分布的电压就越高，进而会产生局部放电的现象。而无人机对电子光学检测技术加以应用，对放电位置的辐射情况进行检测，通过对检测结果进行分析便可以分辨出绝缘子的绝缘性能，并进一步断定是否有故障发生。

2.3 激光振动检测

绝缘子在工作中可能发生开裂现象，如果不能够及时采取正确的判断，那么将会对系统造成影响。而相比于正常的绝缘子，开裂的绝缘子的振动频率相对来说较小，所以针对绝缘子的这一特性，可以将超声发生器安装在无人机上，通过对绝缘子的振动信息来分别出开裂的绝缘子。

3 结束语

综上所述，随着国家对电网建设工作的重视程度，输电线路巡线作业也随之面临着更高的要求，以人工巡线与无人机巡线相比，显而易见，无人机巡线更具有明显的发展优势，它可以实现空中录像功能来达到输电线路巡线的目的，可以有效克服人工巡线中所面临的各种问题，通过上文分析可知，无人机输电线路巡线系统具有光明的发展前景，希望从事电网工作的相关人员能够对它加以更广泛的应用。

参考文献：

[1]王龙飞. 无人机在输电线路巡线的研究及应用[D].华北电力大学，2018.

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[3]杨忠炯，王卉，董栋.无人机输电线路巡线系统及应用研究[J].电子设计工程，2017，25（04）：162-166.