高压输电线路无人机全程自主巡检系统

周秋延

摘要：科学技术的发展带动了电力行业建设的发展。架空输电线路是现代电力系统中的主要设施，随着社会人群对电能的需求越来越大，该线路数量大幅增长，整体架构也变得更加复杂，这时线路运维、检修工作的难度大幅增长，以往普遍使用的人工巡检模式已经无法满足工作要求。为此，架空输电线路管理部门引进了无人机巡检技术，该项技术成功弥补了人工巡检模式的不足，能够帮助人工了解架空输电线路情况，做好运维、检修工作。

关键词：高压输电线路;无人机全程;自主巡检系统

引言

近年来，随着我国电网建设的快速发展，传统的人工巡检受地形、交通等因素的影响，存在安全性差、效率低、漏检率高等局限，已无法满足输电线路大规模定期巡检的应用需求。无人机机动灵活、机身轻巧可靠、结构紧凑、性能卓越，特别适合在复杂环境执行任务，可定期对输电线路通道内树木、违章建筑等进行重点排查、清理，确保输电线路零缺陷投运。

1无人机的控制巡检技术

无人机的飞控系统是相当精密的，它所建立的无人机平台拥有分系统，其中包含了大量的飞控计算机核心组件，其性能优劣与整个飞控系统的性能关存在直接关联关系。一般来说，无人机的飞控计算机性能表现都十分强劲，如此才能保障无人机安全稳定飞行。在这里，飞控系统就承担了两大重要责任：信息采集以及无人机飞行参数传输，它们合理有序控制了无人机的飞行速率，可实现对飞行路线的有针对性解算与控制，基于路线相关模块发送指令，完成飞行任务管理与调度工作内容。在无人机进行架空输电线路巡检过程中，它主要运用到了多余度飞控系统，该系统可满足无人机飞行需求，建立多部件与系统协调体系，确保在统一协调机制背景下完成同一任务内容。在建立余度结构过程中，还需要对架空输电线路中的二余度、三余度内容进行分析，保证顺利完成巡检任务。而在架空输电线路巡检过程中，无人机主要利用飞控计算机建立双余度结构，如此可保证简化结构复杂性，实施针对监控输电线路巡检过程中的主从机控制，降低系统故障覆盖率。

2无人机在电力行业的应用特点

无人机巡检在基建线路选址、输电线路通道检测、灾后应急评估、杆塔故障及缺陷检测等方面有着广泛的应用，具备以下特点。（1）使用成本低。无人机体积小、重量轻、成本低，经过专业培训即可上岗操作，大大缩减了对人工的依赖。（2）作业效率高。可突破地形、地势限制，到达人员、车辆无法到达的地方进行数据采集，效率是人工走线检测的数十倍。（3）安全性高。可以避免人工登塔作业、带电作业等可能造成的伤亡。（4）远距离、无接触。可高效准确地采集相关數据，避免与当地居民、利益相关人发生接触，为后续选址、规划、拆迁、施工等提供基础数据。（5）地勤保障要求低，机动性强。无人机起降条件和维修保障要求低，且更加灵活。（6）满足定制化需求。可根据电力行业的需求进行定制化开发，快速提供满足要求的解决方案。

3架空输电线路无人机巡检关键技术研究进展

3.1自主巡检技术

自主巡检技术是架空输电线路无人机巡检技术研究中的重点课题，该项技术在理论上能够让无人机自主飞行、运作，基本可以摆脱人工。根据现有研究成果可知，可以使用激光雷达、实时动态高精度定位技术来实现无人机自主巡检，其中激光雷达技术能够自动获取飞行线路的高精度三维点云数据，由此能对飞行线路进行规划，而实时动态高精度定位技术能够对无人机实际飞行路线进行控制，确保无人机飞行路线与规划路线吻合。现实情况中自主巡检技术尚处于研究阶段，因为该项技术的实施涉及到无人机飞行时的航高、坐标、惯性等多种不确定的因素，所以该项技术在目前研究中的成本会比较高。同时，无人机在对架空输电线路进行巡检时要考虑到杆塔巡检的精细程度，而激光雷达技术在这方面还不够成熟，无法投入实际运用，这是该项技术未来的研究方向。

3.2作业安全管控

无人机巡检技术在任何应用领域中都需要得到安全管控，这一点在架空输电线路巡检中更加重要，稍有不慎是可能损害电路的，甚至会引起一些灾害。针对安全管控问题，现代无人机巡检技术都是严格依照国家提出的安全作业标准来实施的，此举确实大幅提升了技术实施的安全性，但也导致无人机巡检技术的功效未能充分发挥。这一条件下，为了同时兼顾作业安全管控与无人机应用价值的充分发挥，国内相关组织通过研发得出了无人机可视化综合管理系统，该系统具备无人机视频实时回传、无人机实时管理、远程操控等功能，能让无人机在巡检中保持良好的安全性。但该系统提出的时间比较短，只适用于型号特定的无人机上，且此类无人机一般不满足架空输电线路巡检要求。

3.3问题识别技术

在相对较早的无人机巡检技术应用中可知，架空输电线路巡检人员一般是操作无人机，利用无人机搭载的摄像设备对线路局部进行拍摄，随后人工对拍摄图像进行分析，最终得出判断结果，确认问题位置、类型、规模等。这种方式确实行之有效，但依旧依赖人工，在人工不稳定性的影响下有可能作出错误判断，同时无人机拍摄图像存在清晰度等方面的缺陷，人工不一定能作出判断。因此，在现代无人机巡检技术研发中提出了问题识别技术概念，该项技术主要就是让无人机系统具备自主判断问题的能力，根据当前研究成果可知，该项技术已初具雏形，即近些年国家电网公司在物联网技术支撑下，结合深度神经网络算法、大数据和图像识别技术等实现了问题识别技术，使得无人机系统能够自动分析架空输电线路上的问题，并生成巡检报告，免去了人工分析的环节。该项技术的研发时间很短，目前还存在很多缺陷：问题识别中，有相当一部分问题还无法被量化判定，现在使用的深度神经网络算法在识别问题时容易受问题类型相似性干扰，最终出现误判，如绝缘子问题识别中，假设绝缘子上有明显污迹，算法就会根据污迹是否存在、污迹存在位置特征来进行判断，这时绝缘子附近的污迹也可能被列入算法范围，受非绝缘子上的污迹影响，算法可能会认为绝缘子上存在污迹，需要进行清理，此类现象还有很多，说明该项技术有待完善;问题分类。

4结语

针对架空输电线路的巡检工作需要采用到无人机巡检安全技术，该技术所建立的系统规模庞大，技术内容丰富，可实现高精度的数据采集与检测过程，提高架空输电线路整体巡检工作效率。

参考文献

[1]罗仁及.架空输电线路无人机巡检技术的应用[J].名城绘，2018，3.

[2]任晓龙，陈亚文.无人机在架空输电线路巡检中的应用研究[J].商品与质量，2020，1.