无人机在特高压输电线路巡检中的应用

宋小光

摘  要：随着我国经济的快速发展，我国电力产业的发展步伐也随之加快，全国各地在较短时间内完成了输电线路的大量新建工作。由于新建输电线路所处环境较为严峻，走线地势高低环形复杂，存在较多的交叉与横跨现象，随着时间的流逝，发生线路故障或者跳闸的现象越来越多。基于此，本文针对无人机在特高压输电线路巡检中的应用进行了研究。

关键词：无人机;特高压输电线路;巡检

引言

无人机可高频次线路区段内搭载高清摄像机、红外测温仪，获得全方位输电线路设备影像资料，迅速确定故障点，无死角的进行输电线路缺陷巡视，而这些线路区段主要是巡视人员难以到达的地方;此外，通过超声波测距，交叉跨越处导线净空距离的测量数据较为准确，具有一定参考价值。无人机的主要优势是运行费用低，灵活性强，安全性高，体积小等。

1.特高压输电线路各类巡线无人机的特点

1.1固定翼无人机

固定翼无人机的最大优势在于飞行速度快，一般能够达到 100km/h～200km/h之间，并且，固定翼无人机的另一优势在于续航能力强，适合于进行大面积、大范围并且长距离的巡检任务。固定翼无人机可以选择手动控制飞行或者全自动飞行模式，飞行过程不需要工作人员过多设置与更改，在飞行过程中进行间断性拍摄操作，反应灵敏快速且机动性强。另外，固定翼无人机还具备实际载重量大的优势，能够在相同条件下搭载多台巡检设备进行飞行作业任务。但是，固定翼无人机同样具备一定缺点，其不能悬停的功能成为一个弊端，固定翼无人机只能按照任务设置进行单方向的巡检，将固定翼无人机放置在巡检特高压输电线路的正上方进行俯视拍摄，或者按照固定翼无人机的飞行特点降低其飞行高度与飞行速度，进行沿线的仔细巡查。

1.2电动多旋翼无人机

电动多旋翼无人机使用旋翼旋转时产生的动力飞行，采用多支对称的旋翼旋转抵消旋翼的自旋扭力，通过调整每只旋翼的转速可以控制电动多旋翼无人机的飞行动作，包括前进动作、后退动作以及转向动作。电动多旋翼無人机的驱动力为电力，体积小且重量轻，方便工作与运输，内部结构简单，方便操控人员的安装与控制。另外，电力功能更为节能环保，适合可持续发展。电动多旋翼无人机的主要特点在于占据空间小，其旋翼可折叠安放，所有控制部件集中在无人机的中部，四周分布的主要是驱动系统，虽然在待机时，电动多旋翼无人机的旋翼是折叠存放的，但是，一旦开机，其反应非常灵敏，五分钟内即能完成旋翼的伸展并准备作业。电动多旋翼无人机的另一个特点在于使用方便、操作简单，其操作系统极易上手进行操作，因此能够快速的应用到特高压输电线路巡视工作中。

2.无人机在特高压输电线路巡检中的应用研究

无人机在特高压输电线路巡视中的应用方式较为统一，一般情况下，操控人员会将作业过程中会用到的较小的摄像机、照相机固定在无人机机体吊舱内，由副控人员全程负责，将无人机作业过程中拍摄到的影像资料全部记录下来，并在无人机返航后对影响资料进行检查与分析。飞行稳定是对无人作业技术的关键性要求，但是，根据目前发展情况，无人机在作业过程中仍会发生不定时的抖动，这就导致照相机不易对焦成功，拍摄出的影响资料分辨率较低。对于线路断线、杆塔倾倒以及绝缘子损坏等故障，较易从巡视资料中看出，但是对于线路温度异常、电缆老化等问题，仅通过无人机航拍作业仍然难以辨别。

在无人机进行飞行作业过程中，常使用数据链传输功能将航拍得到的影响资料实时投射到地面监控站的系统屏幕上，负责飞行控制的主控工作人员与负责监控图像的副控工作人员互相配合，主控工作人员规划好无人机飞行路线后进行实时操作，防止无人机飞行过程中出现偏离航线、停机返仓等意外，副控工作人员实时监控无人机传回的画面，一旦观测到异常情况，立即通知主控操作人员更改无人机飞行路线，对异常地区进行重点巡查，要求两位操作人员配合密切。

如果是进行可见光模式下的特高压输电线路巡视作业，要求巡查当日阳光明媚，较好的天气情况有助于提高拍摄资料的清晰度;如果是进行红外模式下的线路拍摄作业，要求避开日光充足的时间段，选择日落之后、日出之前或者多云时进行作业，才能够更好的拍摄到线路异常区段并进行分析。

无人机的航线选择一般较为固定，通常在所巡查的特高压输电线路上方的一段距离内，飞行过程应当与线路保持平行，由于光线会对拍摄效果造成影响，无人机在飞行过程中应当时刻保持与阳光同侧，拍摄的角度同样有一定要求，镜头轴线需要保持适当倾斜，与输电线路的距离保持在百米之内。由于无人机飞行过程中不能更改镜头拍摄方向，要求操控人员在作业前必须调整好镜头的指向，无人机飞行过程中只能通过更改飞行线路的方式改变镜头指向。根据目前发展进程，相关人员已经研制出解决这一问题的先进设备，即螺旋稳定系统操控平台，通过这一平台可以自由调整无人机拍摄设备的朝向，使无人机的巡视效果更为准确。

无人机必须具备线路杆塔自动跟踪功能、GPS 自主线路导航控制功能，才能投入到实际的生产工作中并在最短时间内完成特高压输电线路的全部巡查工作。无人机要能够稳定飞行，才能够拍摄到高清无抖画面。无人机装载的拍摄设备能在飞行作业的过程中快速识别杆塔位置、线路信息与树木等障碍，产生可见影像与红外影像，具备自动跟踪识别的快速摄像功能，使无人机在特高压输电线路巡视中的应用向更为自动化的方向发展。

无人机必须具备以下关键技术，才能够应用到全天性的特高压输电线路巡视作业中。

首先，无人机需要具有自动飞行控制的相关功能与技术，才能够完成自动化巡视相关工作。一般情况下，特高压输电线路长度能够达到百公里级别，输电线路与公路的距离也能够达到数十公里，因此，要求无人机的遥控距离达到 30 公里。为了实现无人机的遥控功能，要求无人机必须具备线路杆塔自动跟踪功能、GPS 自主线路导航控制功能，才能在最短时间内完成特高压输电线路的全部巡查工作。

其次，无人机需要具有能够稳定飞行的相关功能与技术，才能够拍摄到高清无抖画面并完成巡查工作。在飞行作业过程中，无人机必须保持稳定，无人机会携带高清摄像装备进行巡查工作，如果飞行不稳定，一是会对高精度仪器造成损伤，二是会影响拍摄图像的分辨率与清晰度，导致实时传输的图像资料模糊不清，难以查找线路中的故障点。

最后，无人机需要具有自动识别跟踪以及快速对焦成像的相关功能与技术，才能够快速准确的找到故障点。无人机装载的拍摄设备应当具备快速曝光的摄像功能并应用最为先进的测绘技术，才能在飞行作业的过程中快速识别杆塔位置、线路信息与树木等障碍，产生可见影像与红外影像。具备自动跟踪识别的快速摄像功能，能够使无人机的整体作业带来巨大便利。

结语

总是所述，若想完成巡线作业任务，无人机必须保证其在飞行功能、通讯功能、任务功能、安全保护功能以及监控显示功能方面的需求，需要具备自动飞行控制的相关功能与技术、能够稳定飞行的相关功能与技术、自动识别跟踪以及快速对焦成像的相关功能与技术才能够真正应用到高压输电线路的巡视作业之中。

参考文献

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