高压输电线路的无人机电力巡检技术

刘志敏

摘要：高压输电线路在电力巡检过程中广泛运用无人机进行电力巡检，因此，对无人机电力巡检技术的研究具有重要的现实意义。本文通过分析无人机技术目前的发展情况，在结合实际案例分析的基础上，对无人机技术在高压输电线路中在电力巡检中的发展前景作出分析，并为后期的相关研究提供参考。

关键词：高压输电线路;技术;电力巡检;无人机

随着我国社会经济的不断发展，对电力的需求量逐年增加，对高压输电线路的需求也不断增加。高压输电线路的巡检工作如果仅靠传统的人工电力检测执行，需要花费大量的人力物力与财力，在这种情况下，无人机电力巡检技术开始受到业界的关注。但是，在实际运用无人机技术进行电力巡检的过程中也出现了许多问题，当前阶段的无人机技术与输电线路巡检要求不相符合，因此，有必要对其进行深入的研究。

1 无人机技术

无人机是指无人驾驶飞行器，是兼具快速光谱照相功能、红外感应功能以及故障监控功能等多种功能为一体，能够实时监控一些较为复杂或危险的区域并进行拍照，计算机端能够接收照片，便于操纵者及时掌控施工环境，并制定合理的施工方案。无人机的特点在于智能、遥控、高空，是高度机电一体化的产品。在管理范围大且受自然环境影响较大的工程来说具有明显的优势，能够有效控制企业施工成本，从人力、物力、财力等各方面实现成本节约。目前，军事领域已充分运用无人机技术，经济领域也已经开始使用无人机技术，电力巡检过程中也开始引入无人机技术，尤其是在高压输电线路巡检中的运用较多。

无人机施工要保障其准确性与安全性，需要庞大的系统支撑，在巡检过程中，需要使用到通信技术、数字监控、信息技术、红外遥感、GPS、GIS、遥控等多种技术，在这些先进的技术支撑下无人机才能够根据操纵命令完成检修等工作。其中最重要的是对设备状态进行监控，从而判断故障，并为维修人员制定详细的维修方案。

2 高压输电线路巡检

高压输电线路巡检重点是故障检测，包括铁塔故障、支架故障以及一些附带设备故障等，有利于保持高压输电线路供电的可靠性，保持电路通畅。高压输电线路巡检的特点有巡检范围广且受到天气影响较大，在巡检过程中还存在较大的危险性。尤其是偏远山区的高压输电线路巡检工作十分艰巨，对巡检人员的体力要求很高。无人机的引入对于巡检人员来说十分便利的，其安全性与快捷性使电力巡检工作效率更高，且巡检结果更加精准，修检质量也更高。无人机还可以将这些巡检数据进行回传，有利于电力企业对电网进行更加全面的综合管理。

3 目前无人机巡检模式及其改进措施

无人机巡检形式一般分为四种，一是通道监测，监测管道周围的工程以及具体出现的故障;二是精细扫描，对输电线路或者其他具体的目标进行精准扫描;三是故障排查，通过故障点巡查，对其损伤程度以及出现故障的具体原因进行分析;四是特殊任务，在自然灾害中调查输电线路受损情况，并通过检测设备辅助人类战胜自然灾害。通过通道检测结果、扫描结果以及监控对象状况决定巡检工作频次，故障排查与特殊任务是根据具体的特殊情况和故障展开的。

目前，无人机巡检还存在较多的问题，包括巡检手段单一、人工操作为主，无人机要不断进行调整，在接近目标之后再进行拍摄，因此，这种信息获取方式也存在一定的不足，首先，在人工操作下，操作者的无人机技术水平会直接影响无人机效果，操作不当容易出现电线擦挂，伤害线路，无人机工作存在较大的不确定性;其次，可见光光波是形成信息的主要方式，信息采集容易出现地理信息不完整，数据信息无法进行量化等情况，与实际巡检存在较大的差距;最后，在实际操作过程中，无人机获取到的图像等资料管理手段落后，导致所收集的信息无法在实际操作中发挥作用。针对这些问题，笔者认为可从三个方面进行解决，第一，使用无人机进行数据采集时可引入GIS技术并对摄像角度进行转动;第二，根据不同的巡检对象要涉及不同的GPS，使飞行器进行定向飞行，并形成正射影像，便于测量;第三，对数据库进行管理，分类存放所有的数据资料，便于企业能够快速查找数据，随时调用，便于展开工作。

4 无人机电力巡检技术流程

4.1 通道监测

通道检测主要是对围绕对象目标一定半径内进行检测，观察是否存在违规建筑或违规工程。高压电信通道是否存在严重污染或者排水防洪设施被损坏、铁路桥梁变形等情况。无人机检测拍摄的图像或视频往往难以满足电力企业的数据资料需求，也不能根据这些数据制定合理的解决方案。因此，无人机通道监测工作不仅是收集影像，同时还要制定相应的航飞数据，便于生成正射影像，有利于电力企业根据影像测量面积与距离等，便于检修人员判断通道内的真实情况，使故障处理效率得到提高。另外，无人机拍摄的所有数据也是落实具体责任的证据，有利于降低纠纷。

4.2 管理与运用无人机巡检数据

无人机拍摄角度灵活且像素高，同時还能将相关数据进行储存。通过统一管理收集到的影像数据，使其应用效率得到有效提升。第一，使用GIS系统将无人机地理位置信息进行收集，使具体设备与其数据形成对照关系，便于后期确认故障点;第二，综合运用无人机拍照影像与具体设备以及地理位置信息等，获取具体的坐标信息，提高管理水平;第三，每一次无人机巡检收集到的数据要与前期的数据进行对比分析，确保整条电信以及整个电网的信息保持时效性，始终处于最新状态;第四，无人机获取到的历史资料要根据时间顺序进行储存，便于对电网发生故障的规章进行了解;第五，对杆塔数据进行判断，对其中存在的隐患进行分析，并确认具体位置、具体编号以及线路路径等，使杆塔管理水平得到提升。

4.3 精细扫描

精细扫描的目的是保障整体线路安全，比如一些精细的小型设备，包括接地装置、绝缘子等，要得UI器状况进行确认就必须要经过充分的检查。精细扫面要将相关信息指标，包括地理位置、铁塔高度等在无人机系统中全部输入，时传统手工操作存在的一些弊端都能够充分解决，使图片收集与数据采集更加精细。要使无人机能够充分接近电线电网，还要充分结合智能与人工的操作方式。首先要使用GPS和GIS技术，使无人机能够飞到目标对象上方15米的位置，然后对云台角度精细人工调整，从而接近目标，最终根据具体的巡检任务采集相应的图片信息或视频信息等。这种智能结合人工的操作方式使巡检速度与巡检效率能够有效提升，同时也使无人机操作更加安全，缓解巡检人员的工作压力。

4.4 故障排查与特殊任务

这两种模式的巡检工作是根据具体发生的故障与特殊任务而展开工作，与日常巡检存在较大的区别。线路巡检要求具有现实性与针对性作用，这两大要求使巡检工作存在较大的难度。在具体操作中，要采用智能操作结合人工操作的模式确定存在的缺陷，通过正射影像记录具有的环境信息，并进行数据在线传输，使选件人员能够第一时间掌握现场情况，便于巡检人员及时做出正确的检修方案。

5 结束语

无人机巡检的运用使传统巡检存在的各种弊端得到有效解决，在未来的高压输电线路巡检中必定会更加普及，无人机巡检技术会更加先进。但是，现阶段的无人机技术水平还较低，无人机运用存在较多的不足之处，因此，有必要针对电力系统研究出一款综合性能强的无人机设备。

参考文献：

[1]陈景尚.对无人机电力线路安全巡检系统及关键技术的探讨[J].科技创新与应用，2019（02）：158-159.

[2]罗隆福，李冬，钟杭.基于改进RRT的无人机电力杆塔巡检路径规划[J].湖南大学学报（自然科学版），2018，45（10）：80-86.