无人机在输电线路运维检修应用研究

袁叶叶

【摘 要】随着时代的不断发展，科学技术的不断进步，科技产品的应用已经覆盖到各行各业中。在电力行业中，电力线路的覆盖范围广，所处的地形相对比较复杂，部分地区自然环境极其恶劣，电力巡检部门每年都需要花费大量的人力物力对线路进行巡检，部分线路所处区域人迹罕至、交通不便，难以进行检修工作。此时，运用无人机进行电力线路巡检成为了我国当前输电线路巡检的一种重要的方式。无人机巡检的安全系数高，对输电线路的图像显示清晰明了，可以发现杆塔、导地线等部件的运行状态、快捷方便、实用性强。本文主要分析VR无人机的应用，低空摄影技术的应用，研究无人机在输电线路运维检修的选用原则，推动电力巡检工作现代化发展。

【關键词】无人机；输电线路；运维检修

0 前言

无人机电力巡检高效、便捷、安全的特点使其成为了我国当前高压输电线路巡检的一种重要方式。通过对无人机航拍采集的图像信息进行分析和整理，我们可以从中发现线路中的技术缺陷和故障问题，图像显示和低空摄影技术替代了人工观察检查，在行业发展的蓝图中具有十分重要的现实意义。

1 VR技术无人机

VR技术就是虚拟现实技术，是一种可以创建虚拟世界的体验式的计算机系统，利用先进的摄像技术在计算机上形成三维环境，呈现出身临其境的视觉感受。将无人机和VR技术相结合是当下很新颖的课题。全景影像通过无人机——卫星——佩戴者这一过程，在进行电网巡检时只需要连接好设备，佩戴眼镜或者头盔即可[1]。

VR无人机在电网巡检中体现出了高度的安全性，只需要对无人机进行操作即可。传统无人机容易撞毁，在探测障碍物方面不是很优秀，但是VR无人机就能很好的解决这一问题，立体化的感官换面对距离、位置的判断有着生物优势。在使用无人机巡检过程中，通过卫星来检查、监视设备运行状况，VR无人机能够快速、准确的发现设备中的故障和缺陷，其效率高于卫星，极大地节约了人力资源，减少了故障处理时间。无人机的操作只需要工作人员遥控手柄就可以实现，随着后期技术的不断发展，未来无人机可能会脱离手柄的控制，直接通过VR设备接受操作者的头部动作来实现智能飞行[2]。

2 图像处理技术

图像处理在电力巡检的应用中会遇到很多因素的干扰，对输电线路检修造成了很多困扰。在光学系统中，存在远轴区产生的像素偏差，会严重的影响图像的质量，导致检修过程中对设备、部件的细节检修准确率低。利用传感器对部门的反射，辐射的失真就是遥感图像的失真，影响对图像的判断和分析。无人机在飞行过程中受运动状态、动作变化、机械振动的影响比较大，运动模糊对无人机电力巡检的干扰尤为严重。输电线路附近的自然环境和镜像的不断变化，会使输电线路及部件的图像背景变得十分复杂，给内容辨识提高了难度。

图像处理在电力巡检中的应用首先表现在图像预处理，针对这些干扰因素，首先会对无人机采集的图像进行一系列相关的处理，调整图像的亮度。转换到颜色空间调整、线性调整、曲线调整，扩大或减少图像中阴暗区域的差异。在雾霾、阴雨能见度低的天气下，能够去除天气因素的影响，恢复真实背景。无人机在飞行过程中承重有限，机载摄像机的分辨率很有限，所以导致拍摄场景越大，图片分辨率越低。现在的技术手段没办法在大场景的图像中提升图像的分辨率，所以要对图像进行拼接[3]。

拍摄环境的复杂多变，为了满足巡检工作的需要，只能通过轮廓特征、模型匹配和频域图像匹配这三种图像匹配方法解决图像问题。不直接使用图像像素值，从图像的特种中导出像素，取出有效特征作为参考，匹配图像叠加区域特征区域。

3 无人机选用原则

3.1 无人机选型原则

无人机在人们日常生活中是作为“玩具”存在，但是一旦无人机具备了电力检修的使命，其功能、性质就发生了根本性的变化。无人机在电力线路巡检作业中应该具备良好的续航时间、抗风能力，而且要能够搭载光学任务系统吊舱。中型无人机和固定翼机性能对比。详见表1.

表1 无人直升机与翼机对比表

无人直升机能够自主的进行升降，其升降功能为内控自动飞行过程，不需要人工进行操作，减少了外空操作出现意外的风险。综合上述因素，在电力线路检修作用工作中，无人直升机的优势大于固定翼机。要根据地形的不同、气候的不同，对不同的巡检要求，选择不同的无人机类型[4]。

3.2 无人机模式应用

无人机进行电力线路检修作业过程中，要选择好其飞行方式，避免无人机在极端恶劣天气情况下坠毁造成损失。无人机在进行巡检时，要和线路保持一定的安全距离，光学任务吊舱系统处于无人机的下方，为了保证巡视质量，避免电磁干扰，要保证无人机的飞行空间，要在线路的斜上方飞行。光学吊舱具有足够的扫描视角时，无人机可以进行单方向的巡视，在较高电压等级线路中，无人机就需要在线路两侧进行往返巡视。

通信链路系统是满足无人机进行电力线路巡检工作的重要环节，在无人机距离地面测控车比较近，且没有障碍物阻挡的情况下，通信链路一般为直通模式，即无人机直接与地面测控车进行信号数据通信。但是很多线路处于山区，其中的山峰、树木等障碍物众多，会对无人机传送的信号产生比较严重的干扰。就需要实现无人机在超距条件下作业，通信方式就可以采用地面中继模式或者空中中继模式。地面中继模式是在将通信俩路系统中的中继设备安装在线路杆塔上，这种方式成本比较低，但是工作模式复杂，需要工作人员对特殊地形下的地面中继点进行规划，在实际安装过程中很可能受到当地自然环境因素的影响[5]。

要注意电路巡视工作中的不同要求，将不同的无人机类型、设备组成不同的巡检模式。中型无人机加上地面中继模式就很适合无人机无法直接与地面测控车进行通信的情况，无人机距离地面控制车超过了直视范围，或者存在障碍物阻碍。无人机采集到的图像和信号会首先通过无线发送给塔架中继终端，中继终端再转发给地面的测控车。地面测控车发出的指令发送到中继终端，然后在通过中继终端转发给无人机。

4 结语

输电线路故障将会导致大面积的停网断电，可能会导致交通拥堵、铁路停电、生产制造厂的停工，严重影响人们的正常生活和经济效益。因此，为了保证电力系统的安全运行，及时发现异常现象和潜在故障具有十分重要的意义。无人机电力巡检已经成为了我国线路检测的重要方式，所以我们应该大力推动中国无人机电力巡检的发展，保护中国电力系统的正常运行。

【参考文献】

[1]张天翼，杨忠，韩家明，宋佳蓉，等.基于连续自适应均值漂移和立体视觉的无人机目标跟踪方法[J].应用科技：1-6.

[2]徐丹，李伟，王安文，范浩楠，龚晓庆，陈晓江，房鼎益.OnValueGet：一种基于数据价值的无人机数据收集方法[J].软件学报：1-15.

[3]高林，杨贵军，李红军，李振海，冯海宽，王磊，董锦绘，贺鹏.基于无人机数码影像的冬小麦叶面积指数探测研究[J].中国生态农业学报，2016，（09）：1254-1264.

[4]徐博，陈立平，谭彧，徐旻.基于无人机航向的不规则区域作业航线规划算法与验证[J].农业工程学报，2015，11（23）：173-178.

[5]王道波，王寅，蒋婉玥，蒲黄中.基于化学反应优化的多无人机地面移动目标协同观测航迹规划[J].中国科学：技术科学，2015，08（06）：583-594.endprint