无人机电力巡线智能避障方法研究

李黎明 巨欣悦

【摘  要】我们的生活中较为常见的监测方法之一就是无人机，无人机在检测领域的应用十分广泛。无人机电力巡线既可以监测环境情况获取环境信息，也可以监测电力电线情况，能够及时查看电线的问题。但是在巡线的过程中，可能会遇到障碍，需要结合实际情况并且参考一些关于无人机电力巡线智能避障的方法文献资料，提出可行的解决建议。

【Abstract】One of the more common monitoring methods in our life is unmanned aerial vehicle（UAV）， which is widely used in the field of detection. UAV power line patrol can not only monitor the environmental conditions to obtain environmental information， but also monitor the situation of power lines， which can timely check the problems of power lines. However， obstacles may be encountered in the course of line patrol. It is necessary to combine the actual situation and refer to some literature on intelligent obstacle avoidance methods of UAV power patrol to put forward feasible solutions.

【关键词】无人机;电力巡线;智能避障;方法;建议

【Keywords】UAV; power line patrol; intelligent obstacle avoidance; method; suggestion

【中图分类号】V279;V249                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）07-0192-02

1 引言

夏季来临，用电安全十分重要。通过无人机群电力巡线的方法检查线路的安全隐患，能够帮助在夏季这样的用电高峰期保证用电安全。但是在飞行的过程中，虽然无人机大多数情况是不受地形限制的，可以适用于多种地形地貌。但是也不排除意外情况，还是需要对无人机中飞行可能出现的障碍进行方法分析和总结，保障用电安全排除线路中存在的隐患，并且需要不断更新在监测领域方面的技术，尤其需要展开无人机与其他类型新领域与其他领域的新兴技术的融合，促进无人机电力巡线技术的进步。

2 无人机电力巡线基本情况分析

要对无人机电力巡线的基本特点和优势进行基本了解，深入了解无人机巡线的基本情况，才能够避开巡线过程中存在的障碍。

2.1 无人机电力巡线的特点分析

无人机巡线的特点较为显著。无人机较为便携，操作较为简单，减少了对电力电线的监测人员的需求。另外，无人机电力巡线的精度较高，在巡线过程中的准确性较高，能够提高电力巡线工作的效率。除此之外，无人机电力巡线的适用范围较广，能够适用于多种复杂的地形和恶劣的自然环境，既能够监测出自然损害造成的又能够检测出人为干扰造成的电力巡线破坏。不仅如此，无人机的电力巡线技术可以自主飞行，并且起飞降落对环境的要求较低，反应较为迅速[1]。

2.2 無人机电力巡线的优势分析

无人机电力巡线的特点显著，因此，无人机巡线的优势也较为显著。在检查线路的过程中，能够较为迅速地监测出电力线路中的问题，减少人力物力的消耗，无人机的反应速度快，能够较快发现电力线路中存在的问题，无人机检测的过程中也能够提高电力维修的速度和效率。不仅如此，无人机在常规巡视的过程中能够降低对电力监测人员的需求，减少电力的巡视成本。除此之外，在年度巡线的过程中，无人机的航线巡线能够帮助降低无人机的巡线成本和巡线难度，提高了电力巡线工作的效率[2]。

3 无人机电力巡线的智能避障存在困难

即使无人机电力巡线的技术非常成熟，并且无人机电力巡线适用于多种范围和地形地貌，难免也会在智能避障的过程中存在困难。

3.1 利用超声波技术有较大的局限性

超声波的适用有较大的局限性，在适用的过程中感应速度和精度不够准确。同时还需要主动发射超声波，障碍物较远时，精度也会随着声波的衰弱降低。由于是主动发射超声波对反射物体的要求较高，在大风条件的情况下或者是海绵吸附条件下，超声波技术不能够较好地适用。不仅如此，在主动测距的过程中还会产生机器间的互相干扰，适用前景不够开阔，适用范围也不够广泛[3]。

3.2 激光避障技术不够成熟

激光技术的发展也不够成熟，激光技术也是一维的传感器，只能给出一个距离值，不能实现三维世界的测距方式。并且激光的波束非常窄，技术发展也不够成熟，激光技术的精度和抗干扰能力仍然不够强。但是其激光元件的技术不够高，在目前的发展水平还存在较大的局限性，激光元件的价格十分昂贵，并且体积庞大，不方便在无人机上试用也不方便无人机携带。不仅如此，激光技术的能耗还非常大，提高了激光技术的使用成本[4]。

3.3 红外避障技术易受干扰

红外避障技术对受反射的物体要求也非常高，并且红外线容易被吸收，尤其是一些黑色物体或者会穿透的透明物体，抗干扰能力较弱。这样一来，红外线的避障技术精度较低。不仅如此，红外线的技术也是单点测距，难以获得特定方向上的距离数据。除此之外，红外线的避障技术采取的也是一种主动测距的方式，也会产生两台机器互相干扰的问题。

3.4 “大疆无人机”避障技术发展不够深入

“大疆无人机”中的精灵4Pro上的五向避障技术目前的发展水平还不够深入。难以写出有效的视觉识别或者地图重构的算法，难以在无人机上提高自身的计算能力同时降低功能损耗，无法在无人机上稳定运行。同时“大疆无人机”精灵4Pro上的五向避障技术大大提高了计算和数据储存能力，但是续航能力受到了较大的影响。不仅如此，也难以处理好功能的边界，在视觉受限的情况下，难以保证功能正常运行。

4 解决无人机电力巡线的智能避障建议

针对上述无人机电力巡线在飞行过程中遇到的障碍困难，论文参考一些文献资料，提出以下建议。

4.1 扩大超声波的适用范围

扩大超声波的适用范围，在适用的过程中感应速度和精度都需要提高。尤其在超声波主动测试的过程中，需要提高超声波的精度，避免障碍物较远超声波过弱精度降低。超声波在主动发射时尽量降低对反射物体的要求。尽可能提升超声波的技术，使超声波在大风条件或者是海绵吸附的条件下也能够使用。不仅如此，在主动测试过程中，尽可能提升超声波的技术，避免两台机器之间的相互干扰，扩大超声波的适用范围。

4.2 促进激光技术成熟

需要促进激光技术的发展越来越成熟，激光技术虽然只是位移的传感器，只能给出一个测距值，但也需要尽可能提高激光技术的发展技术水平，尤其是激光技术的波束非常窄，可以通过多个多束激光组成雷达。需要提高激光技术的精度和抗干扰能力，并且尤其是提高激光元件的技术。在目前的发展水平中需要增加与其他国家的技术交流，提升激光元件的技术，避免激光元件价格贵，降低激光技术的使用能耗和激光技术的使用成本。

4.3 减少红外避障技术干扰

红外线的避障技术也需要降低对受反射物体的要求，提高红外线技术，避免红外线容易被吸收。尤其需提高对一些黑色物体或者会穿透的透明物体之间的抗干扰能力。这样一来，才能够提高红外线避障技术的精度。不仅如此，红外线技术虽然只是单点测距获得特定方向上的距离数据，要提高红外线技术的测试水平，除此之外红外线的避障技术虽然也采取了主动测距的方式，但是需要尽可能避免两台机器之间相互产生干扰的问题。

4.4 促进“大疆无人机”避障技术发展深入

促进“大疆无人机”中的精灵4Pro上的五向避障技术的发展水平更加深入。能够写出有效的视觉识别或者地图重构的算法，也能够在无人机上提高自身计算能力的同时降低损耗，保证无人机的稳定运行。同时“大疆无人机”精灵4Pro上的五向避障技术也需要提高计算和数据储存能力，同时提高自身的续航能力。不仅如此，也需要处理好功能的边界，在视觉受限的情况下也需要保证功能正常运行。

5 结语

无人机在电力巡线的过程中可能会存在一些障碍，需要及时排除电力巡线中存在的故障，提高无人机智能避障的水平。帮助在用电高峰期或者是用电的平缓期相应进行一些常规检查。这样一来，也能够提高无人机电力巡线的效率，还能够促进无人机实现技术的提升。在我国对电力需求如此高的情况下，对电力的检修和维护工作也会消耗大量的成本。无人机的使用能够减少电力的维护成本和电力的检修成本。这对于用电安全具有重要意义，也对经济效益具有重要意义。许多无人机的避障方法还需要和无人机自身的技术水平、体积和性能进行综合考虑，这样才能够发挥较好的无人机避障效果。

【參考文献】

【1】杨雪，姜智凯，程燕胜，等.无人机电力巡线任务及航迹智能规划技术研究[J].中国新通信，2019，21（11）：41-42.

【2】米军平.无人机电力巡线任务及航迹智能规划技术研究[J].经济与社会发展研究，2019（2）：226.

【3】张仕民，雷泽宇，刘意，等.基于AI的无人机电网智能巡检方案研析[J].四川电力技术，2019，42（03）：90-94.

【4】侴海洋.基于航线规划与图像识别技术的无人机巡线研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2019.