无人机在输电线路巡检中的应用

张星炜

（江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211102）

1 无人机巡检技术

无人机检测系统根据无人机平台的精确定位、GPS与自主飞行能力，搭载高清摄像机等各种感应器，构建多层次、全方位的实时检测输电线。该系统一般由航空飞行平台与地面站控制系统两部分构成。地面滑翔掌控部分重要用作航迹计划、上传、飞行姿势的实时同步表示、机上传感器的控制以及检查结果的表示等。依据上载的计划航线与航线点，对于航线成员展开数据搜集。图1为无人机检查系统。

图1 无人机巡检系统组成

1.1 无人机主要巡检内容

目前，无人机的电源检查重点集中于线路通道、线路主体和设备设施3个部分。依据检查的具体内容，分成范围检查、定点检查和准确检查，可使用高清摄像机检测线主体与辅助设备主体，可通过红外线摄像装置等检测设备的发热异常。无人机的主要检查内容见表1[1]。

2 无人机航测技术在输电线路巡检中的应用优势与不足

2.1 优 势

第一，无人机的体积较小，对于陆地没严格要求，降落与着陆过程相当简单。第二，履行任务时高效且方便。无人机设备在展开运输作业时体积较小，可通过铁路、公路、航空等方式运输，提高检查工作的便利性。第三，直升机搭载高清摄像设备。通过提升摄像设备的分辨率且强化综合技术的应用，取得了较好的航测结果。通常，无人机要装上数码相机的传感器和与全球定位系统相匹配的导航装置。随着技术水平的提高，摄像机与导航设备愈来愈先进，无人机系统的集成度也愈来愈高，获得的图像数据分辨率高。第四，部分输电线地处地势险要、环境险峻的地区，传统的人工作业检查不易抵达，而使用直升机检查可彻底解决这些问题，提高了安全性。

2.2 不 足

无人机的应用在检测过程中也存在缺陷。比如，在巡航时间方面，无人机的巡航时间较短，受限于电池容量；远程掌控范围方面，无人机装置的距离在1 000 m左右；部分无人机设备难以自动展开图像缺陷分析，需将借助计算机，采用适当的程序算法展开人工智能辨识，而人工智能辨识的精度不高，需要很多的人工干扰[2]。

3 无人机巡检新技术在输电线路运行中存在的问题和相关运用

3.1 存在的主要问题

无人机检测技术已经在输电线运行层面获得应用，但是在无人机检测过程中需注意安全管理问题。安全性风险的分析包含项目安全性风险、技术风险与管理风险。但是，部分人员无法立即分析项目管理中的主要风险，欠缺对无线环境、地理环境、气象环境等安全性风险因素的研究。在无线环境中，无线距离测试可以由分光分析仪展开。

3.2 无人机在输电线路中的应用技术

3.2.1 视觉跟踪技术

无人机执勤时有导航功能，通过线塔的视觉跟踪技术可精确躲避障碍物。但是，实际操作过程中，工作环境中的无人机振动，影响相机的稳定性，造成部分图像不够清晰。

3.2.2 无线通信网络技术

无人机检查中会摄制线路影像与关键影像，这一部分的图像需传送到数据接收器。无线通信网络技术构建地面基站计算机与无人机的双向通信。数据交换通过线路检测的智能感测数据，构建无人机的具体位置信息，由控制站计算机发射，以掌控直升机滑翔的各种信息。因为无线通信技术平稳、安全、可信、抗干扰能力强，直升机能于远程巡逻与干扰条件之下构建控制站和无人机间的信息传输。

3.2.3 线路故障探测技术

第一，视觉检查技术。无人机上安装高清摄像机，能实时检测线路装置的表面故障，并且把图像信息储存到上位机。人可通过图像识别算法确认线路设备的缺陷类型。第二，红外线与紫外线探测技术。无人机通过红色与紫外线摄像设备展开检测，依据图像热源可辨别线路中的连接器、绝缘子与夹具存在的问题。通过紫外线接收装置分解紫外线信号图像，确认线路日冕强度与日冕的特定位置，进而辨别线路损伤与绝缘子放电故障[3]。第三，通过包含时隔波振幅雷达与脉冲雷达在内的激光器方向特性，构建激光雷达探测技术。激光测距原理包含用作火箭时隔或是脉冲激光器信号的测距仪。激光器目标碰到目标反射，可精确记录激光器来往时间、测量距离和测量目标距离。

3.3 无人机在输电线路中的应用

3.3.1 电力输电线路全方位巡检中的应用

在输电线路检测过程中，高性能无人机硬件包含地面站与无人机两个组件[5]。几个部分的可视光相机难以加装可视光，相机不能发送路上的全方位摄制。检查员可使用专门的软件即时证实无人机摄制的影像，并且依据无人机摄制的影像辨别传输线路的运行状态。此外，对特定的线路检查要求，检查员可采用遥控器掌控无人机，躲避障碍物，迅速看到故障位置。此外，监视人员可通过遥控器掌控无人机的焦距，使目标位置更清楚，且可通过无人机进一步行进，将检查图像储存到计算机中。

3.3.2 电力输电线路异物清除中的应用

在输电线检查过程中，有时候输电线上常常出现异物。假如这些异物没被立即去除，有可能造成传输线路故障或是触电。为了防止这些问题，检查员需常常清除异物。无人机的出现对输电线中除去异物起到了关键作用。通过无人机去除传送路径中的异物，常规方法是把激光器加装于无人机，软管模块通过光的聚焦作用把异物吹走。由于激光器是平行的，必需采用凸透镜对光展开聚焦，专注后的光必需准确导向于异物[6]。在异物纵火过程中，必需保证异物和无人机维持一定的距离，这样检查人员便可掌控无人机。

3.3.3 电力输电线路故障检测中的应用

在输电线路检测过程中，无人机发挥着关键作用。无人机有3种检测方式[7]：（1）使用雷达检查故障；（2）通过摄制视频检查故障；（3）使用红外线检查故障。雷达探测可提升传输线路的定量测量精度，雷达距离测量装置可精确测定传输线路和四周障碍物间的距离，为传输线路的维持与安装获取数据参考。视觉相机通过无人驾驶飞机或是地面天线传送照片或是视频，计算机通过通信模块采用专门的软件录像观察。在红外线检测方面，该技术帮助检查员展开红外线成像分析，在线路金属探伤方面具备较高的应用价值。

4 结 论

本文通过对相关技术流程的研究，系统阐述无人机检测技术理论，并且通过具体的实践，证明了这项检测技术的低成本、高可靠性与安全性。与传统的手工作业检查相比，优势明显。随着电网规模的扩大，输电线密集，无人机技术需急速转型与成熟。