无人机输电线路智能巡检技术探究

胡丁丁　梁翀

【摘  要】本文主要是对无人机巡检技术的相关内容进行探究，首先对电力无人机进行简单介绍，然后分析遥感承载平台，了解各种遥感方式，最后阐述无人机电力巡检的智能化需求，希望此项技术能够得到良好的发展，满足人们的需求。

【关键词】无人机;输电线路巡检;巡检技术

前言：巡检是确保输电线路正常使用的有效方法，随着输电线路的增长，导致线路巡检工作面临着非常多的问题，而以往人工巡视方法已经难以满足要求，此时便引进了无人机技术，在一定程度上了实现了巡检工作的自动化，解决了一定的巡检问题。

一、电力无人机的简介

以无人机自身的机体结构为基础，一帮会将其划分以下三种类型：（1）无人直升机。此类型无人机通常需要有人对其操控，也是很早用于进行巡检的方式。因为无人机本身体积很大，在操控上存在非常高的难度，当其和电力装备发生了碰撞容易发生严重的后果，而且其本身在成本也非常高，如今已经很少再使用此种方式对线路进行巡检。（2）固定翼无人机。此类型无人机通常是借助旋翼旋转而产生向上的升力，此时可以通过对旋翼进行控制而改变无人机的飞行状态，由于其本身较为灵活、悬停精准等优势，在线路巡检上得到了应用，但也存在很多不足，主要体现在续航时间相对较短、飞行高度较低等等，这使得此类型无人机主要是用于精细作业中。（3）固定翼无人机。该无人机主要是通过涡轮发动机为其提供所需要的动力，其优点在于巡航速度很快，具有相对较长的续航时间，但是难以实现直接起飞，常常需要跑道助飞，并且难以在空中悬停，所以在巡检时主要是用于对远程以及范围较大的情形下。由于每种无人机本身都有着独特特点，这使得利用人无人机在巡检时也有一定的侧重。

二、遥感承载平台的分析

遥感检测主要借助遥感器对目标物进行记录，将电磁波所产生的反射、辐射等方面的信息转变为影像，然后对目标物进行详细分析，这些都是非接触式检测方法。在实际应用过程中，遥感检测一般情况是用于对关键部位进行检测，而采用的遥感检测手段主要包括以下四种。

（一）红外遥感

该此遥感主要用于对设备在运行过程中出现过热问题进行检查较为常用的手段，工作原理为利用红外热像仪捕捉热辐射信号，获取温度的具体分布情况，并形成热像图，再对热像图所具有的特点进行判断，以此来了解设备在运行过程中具体情形。利用红外遥感不会受到电磁场所产生的干扰，而且具有非常高的安全性与效率，主要是用于对发电站、变电站中相关设备是是否存在异常发热的情况进行巡检。在巡检时主要是用于架空线路巡检中，装备在旋翼无人机上，虽然此项技术已经十分成熟，然而却没有得到大规模应用。

（二）紫外遥感

紫外遥感的作用在于对电力设施是否存在局部闪络或是电晕放电的情况进行检测。如果存在放电问题将会产生紫外光信号，通过探测该信号形成放电紫外图像，将图像光子数当作是用于对放电强度进行衡量的重要参数，这一方法相较于红外成像法擁有明显优势，主要体现在具有非常高的灵敏度，而且还不会受到环境所带来的干扰。但是，紫外遥感设备在价格上偏高，限制了其在无人机上的使用，对其所进行的研究也处于初始阶段。

（三）激光雷达

激光雷达主要是通过发射激光束探测目标各种参数，如位置等等，其在定位以及地理测绘方面得到了普及使用。当对输电线路进行巡检时，通常的是用在架空线路测绘通道环境上，或是进行三维重建，是现阶段检测线路走廊环境十分有效的方法。在方法在应用过程中所采用的原理在于利用激光雷达对通道进行扫描，然后根据所探测到的数据建立相应的三维模型，再以此为基础对危险点进行分析，再与导线、微气象等方面进行有效结合，对于输电线路本身所存在的缺陷进行预警。因为多旋翼无人机本身会受到航程的限制，所以激光雷达主要是用于固定翼无人机上，也有部分小型激光雷达是用于旋翼无人机，主要作用是进行简单且精细的建模，截止到目前为止还没有得到大规模使用。

（四）可见光遥感

此种巡检技术是通过利用各种可见光采集设施对肉眼能够发现的电力设备所具有的性质及发生的变化进行检测，其在设备检测上相对较为简单，所检测缺陷也较多，被用于无人机巡检中。因为无人机在性能上所存在的不同，将可见光遥感用于不同类型无人机上也存在不同。对于旋翼无人机来说，应用其进行巡检替代了原本的人工巡检，无人机上安装可见光遥感主要是检测架空线路及其附近线路是否存在安全隐患与缺陷。固定翼无人机则是通过对线路不断进行拍照最终形成全景图或是影像，检测对象主要是线路附近环境、线路通道等，同时还能够检测肉眼可观察的设备问题。

三、无人机电力巡检的智能化需求

截止到2017年年底，我国输电线路长度为68.8万公里，而且在每一百公里中使用无人机进行巡检的操作人员数量为20人，巡检时间达到了160小时。当对架空线路进行巡检时，一般是由专业人员对某一部位的数据进行采集，然后再通过人工观看的形式检查是否存在缺陷，然后对其标注与处理。所以，在开展巡检作业时一般每一百公里所产生的图片达到了8万多，在后期需要人工进行观看的资料大小为500GB，之所以会采用此种方式主要在于便携式无人机设备在分辨率、屏幕等方面存在不足，难以准确查看现场存在的缺陷，而且存储空间和续航能力也非常有限，难以保证检测工作的开展。

如今，无人机巡检逐渐朝向智能化的方向发展，不仅能够降低后期在数据处理上的工作量，而且还能够巡检工作过于依赖专业人员，从而实现无人机自主完成巡检工作。如果巡检系统能够实现全自主，那么还能够确保巡检流程更加标准，最大程度避免由于人为原因而导致出现巡检问题，影响巡检质量，在数据采集上也变得更加规范，大大降低了在后期对数据进行处理的难度。然而，从技术层面上来讲，彻底实现自主巡检将会涉及到众多技术，所产生的约束条件也非常多，具有非常高的难度，也是影响无人机巡检智能化的重要因素。

总结：如今，高速增涨的输电线路大大增加了巡检压力，这使得电网引进了无人机技术，提升巡检工作的效率，但同样也带来了新的问题，如海量数据处理等等，所以巡检技术智能化发展成为了解决这些问题的有效方法，也是其未来的重要的发展方向。

参考文献：

[1]张永，李德波，吴翔，et al.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报，2013（08）：91-92.

[2]董素河.输电线路智能无人机巡检的研究及应用[J].石化技术，2019（8）.

基金项目：

国网信产集团安徽继远软件有限公司综合计划项目：基于蜂群算法的无人机群协同作业关键技术研究与应用

（作者单位：安徽继远软件有限公司）