输电线路无人机巡检路径规划应用研究

包东睿

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的输电线路工程建设的发展也有了进步。我国的输电线路分布非常广，大多处于自然环境恶劣的区域，恶劣的巡检环境也不利于人员操作，所以在航空和信息技术快速发展下，无人机巡检逐渐开始替代人工巡检，并成为当前输电线路巡检工作的研究热点。无人机能够适应低空下的各种环境，并且体积小、重量轻、携带方便、操作简单，可以支持多种巡检模式，能够对输电线路进行全方位巡检。无人机在巡检中，可以按照既定的航线进行自主巡检，或者人工操纵巡检，通过搭载在无人机上的摄像头和传感器等硬件，实现实时传输线路图像实况。地面控制站人员能够同步观察输电线路状态以及周边环境变化情况，并根据无人机传输回的信息，能够分析判断输电线路存在的安全隐患问题。随着无人机巡检应用，输电线路巡检需要的成本大幅度降低，同时巡检导致的人员伤亡也降低到零，但巡检效率大大提高。本文基于无人机巡检工作，研究采用固定翼无人机对输电线路的巡检。

关键词：输电线路;无人机巡检;路径规划应用研究

引言

随着我国电网建设水平不断提高，长距离、高海拔、大跨越等高建设难度的输电线路也越来越多，这些输电线路在提高广大人民群众用电质量的同时也大幅度增加了运维巡检人员的工作难度。为了有效地解决这一问题，缓解线路巡检人员的工作压力，无人机巡检技术逐渐发挥了其应有的作用价值，这也是笔者将要重点阐述的主要内容。

1系统组成

（1）无人机平台。目前市场上比较常见的无人机设备有三种：第一种是无人直升机，与传统形式的直升机结构相似，区别则为工作人员可对其进行远程操控，与其他两种无人机相比劣势相对明显，如体积偏大、操作难度系数高、造价成本高等。第二种是多旋翼无人机，由多个旋翼构成，工作人员可通过改变旋翼速度来实现对其飞行姿态的控制，常应用于架空线路中的精细巡查作业中。第三种是固定翼无人机，通常将涡轮发动机或者螺旋桨作为源动力，续航时间相对较长，常应用于架空线路中大范围、高航程的巡查作业中。（2）数据获取系统。无人机平台的主要作用是为了搭载传感器、POS、稳定平台、避障系统等机械设备。具体如下：第一，传感器，如红外成像、激光扫描、光学相机、之外成像等;第二，POS，可帮助工作人员对无人机设备的具体位置进行测定，同时可对多次巡检作业所获取的数据信息在同一空间坐标时间线上进行历史对比;第三，稳定平台，主要用于将无人机设备处于正常飞行状态时外界的扰动因素进行隔离，提高设备飞行稳定性，从而保障最终的成像质量;第四，避障系统，通过雷达传感器对飞行路线中的障碍物位置进行准确的定位探测，以规避飞行过程中潜在的风险因素。（3）地面测控站。主要功能如下：第一，辅助工作人员对无人机的飞行状态进行实时监测和操作控制;第二，控制传感器对数据信息的获取方式;第三，为无人机进行领航。（4）数据通信链。通常包括机载的信号接收和信号发射设备、地面测控站中的信号接收和信号发射设备、通信中继设备等。主要作用为保障无人机设备与地面测控站之间的数据通信的可靠性。

2输电线路无人机巡检路径规划应用

2.1确定巡检项目

对输电线路进行巡检主要依靠无人机进行。在巡检过程中，首先要确定巡检范围及内容，并对巡检内容进行细分，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。

2.2巡检流程

（1）勘察作业区域。利用无人机进行巡检前，首先要对巡检线路的周边环境进行调查，通过仔细勘察确定周边环境是否符合无人机的操作要求。比如，首先要对地标物等相关数据进行记录，查看其是否符合规范，其次要对无人机所需场所进行考量，看其面积及环境是否满足降落需求，要保证无人机起落的场所面积大于4平方米，且周边没有电路干扰。（2）准备起飞。现场环境勘察完后，要做好无人机起飞的准备工作。比如，要对当前的天气情况进行判断，确保周边天气状况能满足起飛条件，避免受到大风、大雨、大雾的影响;其次，应制定好详细的飞行方案，要提前对无人机飞行的路线进行设计，避免飞行过程中偏离场所的情况;最后，要进行调试和试运行，确保无人机运行正常，避免故障发生。一切就绪后，设置好警戒线，安排起飞。（3）操作人员确认一切无误后，便可对无人机进行起飞操作。无人机升空时间及飞行时间要准确记录，以便后续用于数据统计及分析。无人机升空后，操作人员要在地面通过遥控器对无人机进行指挥，确保其进入前期规划好的线路，待无人机正常进入线路后，再对无人机的飞行速度进行控制，飞行速度一般在7m/s左右。如若需要进行精细机升空，巡检时就需要降低无人机的飞行速度，使高清相机能有足够的时间记录线路情况，飞行速度大概控制在3m/s即可。此时如果相机的角度无法捕捉到关键镜头，就需要通过调整云台角度来完成。无人机升空后若不能进入设定的线路，操作人员必须终止此次飞行。

3结语

监测和评估输电线路的状态是智能网络的重要组成部分。互联网对象技术的引入有助于提高输电线路的监控、诊断、操作和管理水平，促进智能电网的发展。互联网技术及其特点，利用物联网技术在交通网络的结构，分析了无人机巡检自动监控技术和技术动态，有助于输电线路的稳定性，使输电线路的对象在互联网上通过参考网络进行跟踪研究。

参考文献

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