基于物联网的无人机输电线路巡检系统

张靖 田艳艳 崔冰嫱

摘要：随着输配电技术的迅速发展，输配电基建的日益普及，越来越多的高压输电线路故障问题也变得更加棘手，如绝缘子击穿、电路老化、雷击穿和垃圾缠绕等等，由于输电线路输送距离长、塔架高并可能穿越大量自然条件复杂多变的深山大河，甚至是无人区，当出现故障时，目前常见是大量采用人工地面观察或登杆（塔）排查等传统手段检查输电线路运行状态，这不仅受自然条件制约，而且劳动强度大，人身安全存在隐患，成本高，巡检效率低，

巡检质量难以保证以适应当前大电网安全生产的要求。 关键词：物联网;无人机;输电线路

1 常见的无人机输电线路基础巡线技术

在近些年，检测领域逐漸对无人机技术加以应用，这使得监测遥感图像更容易被获得，同时促进了检测技术快速发展。当前在输电线路巡检过程中，昀常用到的基础技术包括：

1.1 多角度多光谱成像

AMTIS（机载多角度多光谱成像系统）的硬件功能可以有效得到自可见光至热红外共 3个波段的 9个角度相应图像，其属于当今唯一能够得到多角度热红外图像的主要设施。经由拼接和采集图像，对线路走廊三维地形、线路和物体距离图、线下横纵剖面图以及正射影像图等进行查看，从而定位地理，对走廊实际状况加以监视，并且精准定位危险点以及各距离的量测。

1.2 激光振动

通过观察振动频谱，正常情况的中心频率和已开裂绝缘子是不同的。例如借助抛物型的反射镜把超声发生器发出的超声波对准所检测的绝缘子，引发微小的振动，随后利用激光在此对准所检测的绝缘子，继而按照反射信号频谱对绝缘子是否开裂加以判定。

1.3 电子光学

因为在架空输电线路的相应绝缘子串当中，所有的绝缘子电压并没有均刀分布，其中与道线距离昀接近的绝缘子拥有昀大电压。在零值绝缘子出现的时候，其将会沿着绝缘子串对应电压重新进行分布，而此时与导线距离昀近的绝缘子相应电压会提升，从而使表面局部放电整体强度有所增加。此时结合其放电生成的光辐射自身强度，便能够得到绝缘子串自身的绝缘性能。

1.4 红外热像仪

一旦线路接头出现故障，便会增加接触电阻，而在流过负荷电流的时候，将会使局部温度上升，出现过热的问题。此外，在绝缘子串一旦有低零值绝缘子出现，加之电压运行，同样会引发过热问题。上述故障点因为局部发生过热问题，将辐射出强于周边设备的对应红外图像，便可判断出故障点。

2 无人机在输电线路巡线方面的主要应用途径

从设计角度来看，无人机机身较小，能够灵活运动，在应用于输电线路巡线工作后，能够使输电线路整体巡线质量及其管理工作的水准得以有效提升，从而使经济效益以及社会效益实现昀大化。与此同时，将其应用于查找输电线路的故障点工作中，能够实现经由无人机巡检输电线路工作状况，如此便可有效预防发生故障，并且能准确、及时地查找到故障点实际位置。

2.1 采集图片与影像

将小型固定摄像机设置于无人机的吊舱当中，能够拍摄绝缘子串以及导线，此过程仅需要人为操控无人机，其便可以将相应影像信息拍摄下来，随后经由数字转化被有效保存，随后工作人员便可以分析、判别线路实际状况，进而制定对应方案。

2.2 采集与传输数据

在无人机巡视输电线路的过程中，借助红外热像技术把信号传送至地面的检测屏幕上，便于技术人员可以对实时图像以及影像信息进行观察、分析以及处理，随后便可利用这部分信息对输电线路所产生故障的部位进行确定，而地面的工作人员就能够针对性地展开维护、修复，这能够使人为工作有效性以及精确性得到全面提升。

2.3 控制卫星导航

当前也能够将卫星导航控制系统设置到无人机上，经由自动调整地面匹配，可以实现对杆塔以及线路展开自动巡线，借助卫星来及时划定发生故障的设备以及线路，使技术队伍的搜索更加方便。

2.4 应用于常态化巡检

若想确保电力管理工作得以被有效落实，电力部门必须合理制定检查输电线路的方案，重在预防，辅以治理。所以，应该及时巡视输电线路，从而及时预警潜在问题或者在第一时间发现已发生问题。如果巡线区域有着复杂的地理环境，使得认为巡线难以进行下去，就应当即使采用无人机巡线的方式，并且确保此类巡线实现常态化，随后综合分析巡视信息，并且对输电线路工作状况进行全面掌握。

应用于故障点查找

外力破坏

此类检查通常为线路周边发生巨大环境变化时，或者当线路被外力所影响时所展开的。例如在雷电、暴雨、泥石流以及洪水发生时，各种外力便会影响输电线路，继而引发故障或者问题。此时，倘若存在较大的危险性，或者人工不方便进行巡视时，应该随时展开巡视。

2.5.2 诊断性检查输电线路

借助无人机对输电线路工作状况进行检查的时候，应该合理预测输电线路是否正常，并且结合输电线路季节性的工作特征以及环境改变状况等展开有效巡线工作。倘若发现存在问题，则应及时巡检各大故障点，将其准确位置查找出来。结合故障点实际状况，查找故障发生原因，同时对故障点设施被破坏程度加以确定，进而采用相应应急预案，及时抢修或者替换故障设备，以便使线路恢复运行。

3 确保无人机在输电线路巡线方面得以顺利应用的保障措施

3.1 和有关先进技术全面结合

在日常输电线路的巡线过程中应用无人机技术，除了要对传统的人为巡线模式进行替代，还应该在科技水平持续提升的过程中和先进的计算机、数字化以及大数据等技术实现有效结合，可以使智能输电线路的巡线得以实现，从而推动我国电力行业健康、快速发展。

3.2 大力培养应用技术的人才

对于无人机输电系统的巡线工作而言，其核心便在于确保拥有无人机技术应用的相应人才，这主要是因为其除了应该使无人机操控得以被有效实现，同时还应有效预判无人机巡视阶段发生的各类问题，以便远程调整无人机的拍摄以及飞行状况，保证其稳定运行。

3.3 打造专业电力巡视与调度团队

将无人机技术应用于输电线路的巡线工作中，能够及时巡查、检测问题设备、线路，随后向指挥中心传送数据，并且按照无人机的巡线结果来调配人员，使之及时排除故障、解决问题。所以，这就需要有关部门必须打造出一支专业的电力巡视与调度团队，实现对线路的及时养护。

3.4 保证无人机自动跟踪和稳定摄像

无人机在巡线时，需要确保自动跟踪线路杆塔、准确控制其 GPS导航以及地理匹配等关键功能，以便使其在巡线过程中能够按照转角、线路走向以及海拔高度等实行自动跟踪以及贴身巡线。保持无人机稳定飞行，所装载摄像云台应该具备良好的稳定能力，并且配备红外、可见的摄像装置，确保稳定摄像，且拍摄图像具备较高的分辨率。

4 结论

总之，在科技水平持续提升的新时期，先进的无人机技术能够在很大程度上代表我国科学技术的不断进步。总体来看，无人机拥有较小的体型，运用起来便捷、灵活，其实用价值极大。因此，电力企业越来越多地借助无人机技术巡视输电线路，其能够精准查找到故障点，不会受到较大应用限制和影响。

参考文献

[1]刘美万.无人机航迹规划方法研究及在电力巡线中的应用[D].大庆：东北石油大学，2018.

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

[3]张勇.架空输电线路障碍物巡检的无人机低空摄影测量方法研究[D].武汉：武汉大学，2017.