基于5G技术的无人机在输电线路巡检的应用

陈新桥 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司

一、当前无人机巡检存在的问题

无人机巡检需要运维人员同时具备电力巡检和无人机操控的双重能力，在缺少运维人员的情况下较难实现无人机的广泛应用，同时运维人员综合素质参差不齐，给无人机巡检的质量带来较大不确定性；由于通信技术的限制，当前无人机使用4G、Wi-Fi 或蓝牙等通信方式，带来空域定位精度低、带宽小、高延时和操控范围小等问题，导致传输图像不清晰、无人机误碰高压线和坠机等现象。Wi-Fi 点对点的形式，通信距离一般不超过500 m，图传能力可达到1080P，每秒30 帧左右；4G 网络在网络覆盖的情况下，不受操控距离的限制，图传能力以720P 为主；蓝牙传输则在传输距离和图传能力方面均处于最低水平。因此现阶段无人机无法完全满足输电线路巡检的需求。

二、5G技术特点

5G 具备高速度、大带宽、低功耗、低延时、广连接、高安全和精准定位等特点，使5G 在应用方面具备先天优势。5G 的理论带宽可达到20 Gbps，远高于现在4G 的网络速度，同时能够提供毫秒级的传输时延和厘米级的定位精度。利用5G 的蜂窝通信技术，在5G 覆盖范围内可以与4G 网络同样具有不受操控距离限制的能力，但5G 的高带宽、高速度可以实现的图传能力为4K或8K 超高清视频，真正实现对输电线路细节的感知。5G 网络的低延时能力，提供毫秒级的传输时延，使无人机响应速度更快，同时厘米级的定位精度，也使对无人机的操控更加精准。利用5G 切片技术，能够保障每个接入设备连接的安全、速度和带宽。因此5G 技术与无人机技术相结合，将能够释放更多潜力。

三、5G技术在输电线路无人机巡检的应用

（一）输电线路无人机巡检平台系统架构

1.感知层

通过无人机及其搭载设备实现图像信息和传感信息的采集与汇聚，具备边缘计算和区域自治能力，实现设备采集信息的就地预处理。

2.网络层

即5G 网络节点组成全覆盖的5G 应用网络，为无人机及其搭载设备提供高可靠、高安全、高带宽的数据传输通道。

3.平台层

其将设备管理的专业业务、数据、物联等共性需求沉淀封装成共享服务，支撑前端应用创新，包括电网资源业务中台、数据中台和物联管理平台。

4.应用层

该层基于业务中台和数据中台统一服务，在统一数据模型、技术标准和框架下实现输电专业各类微应用建设。

（二）输电线路无人机巡检平台功能设计

本平台作为基于5G 网络的新型无人机巡检平台，设计了首页、状态概览、巡线管理、无人机巡线、信息管理、资产管理和系统管理7 类功能，实现线路管理、设备管理、权限管理、任务管理等管理需求，且提供无人机巡检的操作及监控能力，同时首页为大屏展示，提供实时图像、数据、告警信息、线路地图等信息的展示。

（三）功能应用

1.无人机全自动巡检

利用5G 无人机的优势，可以实现无人化的全自动巡检。整套无人机巡检装置包括：5G 无人机、全自动机场及在无人机上搭载高倍摄像头、激光、红外线热成像吊舱、电池等设备。同输电线路无人机巡检平台相结合，可以实现无人机全自动巡检。

通过输电线路无人机巡检平台，对无人机进行人工远程操控，记录无人机飞行轨迹及操作动作流程，同时将输电线路以每条线路为基础建立巡检任务。巡检任务的内容包括线路名称、线路所属运维小组、巡检频率和巡检位置等信息。当无人机接到巡检平台下达的巡检指令后，立即从全自动机场起飞，按照存储的飞行轨迹和操作动作指令，完成本次全部飞行任务和操作动作，此过程中无人机可以在线路中间的临时停机场完成电池的自动更换，以达到长时间、长距离巡检的巡检要求。

2.无人机VR 巡检

由于边缘物联代理智能识别准确率和识别场景的限制，运维人员需要对存在问题的图片和视频进行二次审核，同时需要确认输电线路现场情况，此时可以利用VR 技术，通过5G 网络对无人机进行远程操控，实现无人机VR 巡检。

为实现无人机VR 巡检，在无人机上搭载360°全景摄像头。利用5G 网络高速度、大带宽、低延时、高精度的特点，运维人员可以在中心机房通过输电线路无人机巡检平台，对无人机进行远程操控，同时运维人员需要佩戴VR 眼镜，通过5G 网络使现场拍摄视频与VR 眼镜实现同步，自由的进行全方位多角度观看，使运维人员能够身临其境的对输电线路的每个细节进行巡查，并对周围环境进行评估。

四、结语

针对无人机在输电线路巡检方面的短板，本文提出利用5G 技术的高速度、大带宽、低延时、广连接的特点，解决目前无人机巡检存在的精度低、带宽小、高延时和操控范围小等痛点，同时与其他监测设备进行数据共享，实现智能联动等相关高级应用。目前5G 覆盖范围较小，尤其是输电线路横跨的偏远地区，电力公司可以通过与运营商合作加强5G 在电网领域的建设，同时也可以建立小型基站，建立5G 专网，利用5G切片技术按需分配，优化网络使用环境。