多旋翼无人机线路巡视模式

黄世权

电网规模的日益扩大，使得巡线工作量快速增加。无人机应用于输电线路巡视，可极大地提高巡线的效率。本文集中阐述了无人机巡视线路的作业方法、流程及作业过程中遇到外界干扰的处理方式，如无人机受强电场电磁干扰的处理方式和無人机起、降、飞行过程中出现异常的解决办法等。坚持“安全高效、简洁实用”的宗旨，以“方法管理、过程把控”为手段，开展百色局多旋翼无人机线路巡视模式的深层次研究探讨，为“机器解放人”的无人机更好地服务于线路维护提出合理化建议。

【关键词】无人机 输电线路 巡视模式 多旋翼无人机

根据南方电网“十三五”输电线路“机巡+人巡”协同巡检推进方案内容要求，到2020年底，基本实现“机巡为主、人巡为辅”的协同巡检模式。直升机、无人机巡检作业成为功能定位清晰、标准体系健全、运营模式科学、装备配置合理、作业效果显著的线路巡检常态化业务。

为积极配合中国南方电网有限责任公司提出的“协同巡检模式”的要求，南方电网超高压输电公司百色局大力发展无人机事业并已正式开始第三条管辖线路全线无人机巡视。百色局通过自主培养发展无人机操作手取得一定成效，计划近期内完成每班配置两名无人机操作手的目标，目前已有多名新操作手投入线路巡视中。百色局各条线路管辖区段分布多位于高山峻岭，交通不便地区，复杂气候微气象区域较多，造成了诸多问题，为无人机巡视工作带来了较大的难度，迫切需要一套“安全高效、简洁实用”的巡视模式操作方法以应对无人机巡视过程中遇到的各类问题。本文主要针对百色局线路实际情况，从现有无人机的种类数量、操作手数量、车次需求等方面展开无人机线路巡视模式、作业方法的探讨。

1 百色局机巡业务现状

1.1 目前现有无人机种类数量及适用场合

如表1所示。

1.1.1 无人机配置概况

现有的各类无人机可实现山火监控、防汛监控、防外力破坏监控、缺陷核实、故障查找、线路巡视等功能，一部分不能满足实际现场要求的机型用作教学使用。使用率最高的机型为大疆精灵4Pro，搭载可见光相机总体重量较轻，方便携带，十分适用于线路巡视。今后也将重点采用大疆精灵4Pro作为线路巡视的主要机型。

1.1.2 无人机功能概况

无人机功能定位发展趋势应具备：输电线路红外缺陷检测与可见光典型缺陷智能识别和快速检索能力；对交叉跨越、对地距离以及树障等外部隐患的精确判断与预警能力；检修灾情普查应急抢修能力。目前百色局正有计划地购买相关设备，逐步实现各项功能，顺应趋势发展。

1.2 现有操作手组成结构与车辆需求

1.2.1 操作手配置概况

百色局现有6名持证无人机驾驶员、2名经验丰富的操作手及7名第一批次自主培养的新操作手，上述人员具有一定技术能力，可投入线路无人机巡视。同时，无人机线路巡视与第二批次自主培养同时开展，将进一步达成每班至少配备两名无人机操作手的目标。

1.2.2 车辆配置概况

生产用车较为紧张，往往供不应求。目前车辆供应采取“无人机协会+所巡线路管辖班组”的“1+1”模式，由协会和班组分别提供一辆车，暂时能够满足巡视要求。

2 百色局无人机巡视作业要求

2.1 注意事项

（1）无人机在执行作业任务过程中，可根据终端地图对应塔号与现场实际塔号核实对比来保证作业地点的准确。

（2）无人机执行任务过程中，任何部分与带电导线最小安全距离应满足：500kV交流5米、±500kV直流6.8米，±800kV直流10.1米的安全距离，尽量避免无人机进入强电场作业。

（3）无人机巡线应沿线路走向在线路外侧或正下方，与线路保持相对平行。

（4）无人机图传信号、遥控信号、GPS信号很弱时（搜索到的卫星大于七颗方能起飞），不能强行飞行作业，必要时可直接返航。

（5）作业时需两人一组采取“观察手+操作手”协同巡视模式，操作手负责操控无人机进行作业，观察手负责实时监控无人机方位配合作业。两人轮换角色有效减少作业疲劳，在恶劣环境下互相照应也降低了人身风险。

2.2 作业要求与作业方法

（1）500kV交流巡视作业需要拍摄耐张塔10张（直线塔8张）图片、±500kV、±800kV直流需要拍8张（直线塔6张）图片。分别为：杆塔正面、杆塔侧面、杆塔左右地线挂点、导线端金具图片（含完整绝缘子串）各一张（交流三相、直流两相）。拍摄过程中在保证无人机与塔身、导线满足安全距离的条件下尽可能保证图片的质量，能清晰地反映图片内容，供工作人员进行参考。

（2）拍摄杆塔及通道视频，要求能清楚反应杆塔所处地形地貌、基础、及杆塔整体情况，视频能清晰反映出通道及线路保护区内情况及杆塔周围外力破坏情况。必须便于后期监盘时直观而有效地核对缺陷及隐患。到达作业点后无人机应位于杆塔斜45°合适位置，对杆塔本体、基础、塔头进行全程录像（塔头画面静止两秒、塔身画面静止两秒、基础画面静止两面），接着沿线路下方飞行，受干扰较强时沿外侧飞行（保持无人机在导线下方），发现通道内存在疑似树障隐患时，现场操作人员须操作无人机变化多个方位对树木进行观察（方位一般为垂直顺线路方向）以到达下一基杆塔附近，同样位于杆塔斜45°合适位置，对杆塔本体、基础、塔头再次画面静止拍摄，然后结束录制。两基塔一档通道的视频就算录制完成了，用同样的方法继续进行视频拍摄。

（3）根据年度直升机巡视计划确定无人机巡视的作业流程。在年度直升机巡视计划中的线路一律只进行通道视频的拍摄，未在年度直升机巡视计划中的线路需进行无人机巡视图片与通道视频的拍摄。

3 百色局无人机巡视过程中面临的难题及解决措施

3.1 地形限制

（1）当前无人机巡视受地形限制较为严重，为尽量避免信号中断失去连接，无人机起降点需保证操作手可视范围内囊括杆塔整体或部分及完整的通道。endprint

（2）若无法找到合适的起降点应尽量选择视野较广、海拔较高的位置进行起降。

3.2 电磁干扰

大负荷运行线路及直流、紧凑型线路电磁干扰严重。拍摄图片与录制通道视频的过程中，为保证拍摄效果，往往需进入强电场，承担电磁干扰的风险。电磁干扰较小时多为图形传输中断，干扰较大时遥控器容易断开连接甚至是无人机以不受控姿态模式飞行，这些都加大了无人机不可控的风险。解决措施如下：

（1）无人机拍摄图片过程中因受电磁干扰出现中断图传、遥控器断开连接等状况。观察手用望远镜实时观察无人机动态，及时汇报无人机方位，操作手应保持冷静暂停操作，首先调整天线增强信号接收等候图传连接恢复。若未能快速恢复，应操作无人机水平后撤并视情况缓慢上升或下降，从而减小无人机撞、碰、刮塔身或树木的风险，待图传连接恢复后再继续进行操作。

（2）若无人机出现姿态模式失控飞行，已经完全不受控制时，视情况紧急停转无人机电机令无人机能掉落在观察手可视范围且易寻找的位置（如：塔身附近）降低无人机彻底失联的风险。

3.3 气候影响

雨雪天气、风速大于10m/s天气、大雾天气等，严禁起飞。飞行过程中若遭遇大雾降雨等恶劣气候变化应立即停止作业，迅速返航待天气状况改善再继续进行作业。

3.4 辅助软件的局限性

现行DJI GO APP（无人机平板操作系统）仍未能很好地满足无人机巡视需求，机巡现场图传中断、限距离、限高度或其他需要返厂维修等问题时有发生。工作现场往往网络较差，若遇到无人机和遥控器提示“需要升级”，必须连接网络方能进行升级，否则无人机无法起飞，需转移至其他能够提供较好网络环境的地点才能顺利升级或提前进行升级防止此类事情的发生。

4 结语

目前而言百色局无人机发展态势较好，自主探索研究巡视模式为今后无人机巡视常态化提供了坚实的基础，积累了宝贵的经验，也印证了自主培养模式具有强大的生命力。做好一件事非朝夕之间，需要投入大量的时间与精力，一步步探索修正巡视模式、方法，走出一条具有百色局特色的无人机事业之路。后续还需从自身条件与客观因素、外部限制等方面综合考虑，为推进无人机巡视常态化的发展继续努力。

参考文献

[1]《南方电网公司关于全面推进“十三五”改革发展的若干意见》（南方电网办〔2016〕1号）.

[2]《南方电网“十三五”输电线路“机巡+人巡”协同巡检推进方案》.

[3]《南方电网输电线路“机巡+人巡”协同巡检工作指导意见》.

[4]《南方电网输电线路“机巡+人巡”协同巡检工作方案》.

[5]《百色局输电线路多旋翼无人机精细巡视作业指导书》.

[6]付昱玮，李字明，姜洪.无人機巡线的发展和应用研究[J].黑龙江科技信息，2014（03）：25-27.

[7]张捷，严维欣.配电线路采用无人机巡线的应用分析[J].电力与能源，2013，34（04）：365-368.

作者单位

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西壮族自治区百色市 533000endprint