无人机在山区架空输电线路巡检中应用的探讨

摘 要：近年来，随着科技进步和管理要求的提升，架空输电线路的运检工作不断引进先进技术和智能设备，无人机在架空输电线路巡检中已经广泛应用。无人机巡检大大减少人工成本和降低人身安全风险，具备可视化、检测等多项应用功能，越来越得到架空输电线路运检人员的青睐。该文主要分析了恩施山区架空输电线路的主要特点，深入探讨了无人机在山区架空输电线路巡检中存在的难点，并结合实际提出了建议和措施，最后展望了无人机在山区架空输电线路巡检中应用前景，对大力推广无人机在山区架空输电线路运检中的应用有一定参考意义。

关键词：无人机  山区  架空输电线路  巡检

中图分类号：TM75文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）10（c）-0000-00

On the Application of UAV in Overhead Transmission Line Inspection in Mountainous Areas

ZENG Fantao

（Enshi Power Supply Company of State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd.，

Enshi， Hubei Province， 445000 China）

Abstract： In recent years， with the progress of science and technology and the improvement of management requirements， advanced technology and intelligent equipment have been introduced into the overhead transmission line maintenance and repair work. UAV has been widely used in overhead transmission line inspection. The application of UAV reduces the cost of manpower and the risk of personal safety. UAV has many functions， such as photo-taking and detection， etc. This paper analyzes the main characteristics of overhead transmission lines in Ensh Mountain area， probes into the difficulties existing in the operation and maintenance of UAVs on overhead transmission lines in mountain area， and puts forward some suggestions and measures according to the actual situation， finally， the application prospect of UAVs in the inspection of overhead transmission lines in mountainous areas is prospected， which has certain reference significance for popularizing the application of UAVs in the operation and maintenance of overhead transmission lines in mountainous areas.

Key Words： UAV; Mountainous area; Overhead transmission lines; Inspection

近年來，随着电网建设的加快，架空输电线路的公里数在逐年增加，运维人员却逐渐减少并趋于老龄化，而且对架空输电线路设备的巡检精细度要求越来越高。无人机在架空输电线路巡检中的应用，大力推进了架空输电线路的巡检模式面临着由人工巡检向人机协同巡检转变，最终向智能巡检发展。同时无人机作为建设智慧全景输电线的信息采集层和运行设备的状态监控层，拥有广阔的发展前景。

1无人机输电线路巡检中的应用现状

目前，无人机在架空输电线路巡检中的应用已经较为广泛，利用无人机搭载可见光巡视架空输电设备的技术逐渐成熟，从无人机巡视拍摄定位点及拍摄的角度等都形成相对固定的流程，对拍摄的图片进行缺陷自动识别，识别率达80%以上，极大地提高了架空输电线路巡视的效率和质量[1-2]。无人机巡线时具备独特视野，搭载的红外测温仪、可见光照相机等先进检测设备，无人机清晰地拍摄杆塔、导地线、绝缘子金具上存在的销钉级缺陷，减少了人员登塔巡视。同时巡视人员不用到塔位，可操控无人机进行杆塔巡检，具有快速便捷，效率高，巡视安全风险低，缺陷发现率高的优点。其他应用方面，喷火无人机应用于架空输电线路导地线异物消缺[3-4]，采用无人机携带检测设备对输电线路线夹进行带电X光检测，并克服了电磁干扰对无人机的影响。利用固定翼无人机对架空输电线路的通道进行巡检，对违章建筑或树木，以及跨江河、高山等巡检难度大的线路进行巡检[5-6]。

山区架空输电线路存在地形复杂、自然环境恶劣，传统的人工巡检危险性高，效率低下等特点，现有文献分析了无人机在山区巡检工作的影响因素，提出了无人机在山区巡检的应用策略以及巡检工作中的注意事项，主要从提高巡检质量和巡检安全性方面开展了研究 ，对于高山、树木等障碍物阻隔无人机通信信号，研究了借助信号中继无人机通信链路的策略[7-8]。

現有文献未综合分析山区架空输电线路无人巡检的现状、存在的主要问题及改进措施建议，未结合未来架空输电线路的发展趋势分析无人机在巡检工作中的重要性。

2恩施山区架空输电线路的特点

恩施境内大部分为山区和丘陵地带，呈现喀斯特地貌，海拔从400～2000 m不等，恩施地区架空输电线路所处的地理环境特殊，从城市、郊区、高山大岭无人区等线路途径环境复杂，其中以山区为主，巡检难度大，山区的架空输电线路大都处于海拔较高、地势险要、交通不便的山顶或半山腰，地形险要，给工作人员的检修、巡视工作带来极大的困难和不便。

山区的架空输电线路巡检效率低，塔位多处于崇山峻岭中，大多数塔位没有道路，工作人员巡检线路需维护巡视道，部分塔位处于陡峭的山上，巡检上下山的难度大花费时间长。巡检工作受天气气候影响大，山区气候多变，雨天较多，雨后道路泥泞湿滑，不利于巡检工作开展。同时还极易出现山体塌方、滑坡现象，巡检人员与车辆无法及时抵达现场，并存在人身安全风险大，因此对巡检交通工具要求高。由于山区的公路状况差，存在坡陡弯急，一般需配置四驱越野车，同时，在汛期山体滑坡导致道路阻塞现象多，冬天寒冷期间长，随着积雪的增加，道路结冰，巡检人员很难进入现场，还存在交通事故的安全风险较大。为提高工作效率，降低人身安全风险，提高山区架空输电线路的安全运行水平，利用无人机的山区架空输电线路开展巡检的必要性非常迫切。

3无人机在山区架空输电线路巡检中的困难及建议

3.1存在的主要问题

一是无人机在山区巡检架空输电线路存在通信信号不稳定或范围小的问题。山区输电线路往往架设在崇山峻岭之上，由于山体、树木遮蔽等原因，无人机的通信信号受到阻挡，通信距离缩短。目前无人机的通信范围通常在2 km以内，在山区开展巡检容易丢失信号，影响无人机正常巡检工作的开展。

二是无人机在山区巡检架空输电线路存在电池的续航时间短的问题。山区架空输电线路杆塔存在高差，无人机巡检时需频繁升降，另外山区空气稀薄、密度低，无人机螺旋桨的运行推力降低，影响无人机的效率。山区气温相对较低，电池放电的效率就会降低影响电池续航时间，每块电池巡检时间20min左右，巡检过程中更换电池占用时间较长，影响巡检效率。

三是无人机在山区巡检架空输电线路受地形气象影响大。山区由于地形因素，微地形微气象区域较多，比如：地形抬升区、峡谷风道等区域，同时山区气象变化复杂，直接影响到无人机的正常巡检工作。在复杂气象条件下开展巡检工作，极有可能出现坠机等不良状况，造成的损失。

3.2主要措施和建议

从无人机本身设备出发研制通信信号强，发射距离远，抗干扰能力强的无人机通信装置，配置续航能力强的电池设备、搭载质量更轻的任务设备，在无人机的桨叶方面着手，研究适用山区特征的螺旋桨以保证无人机在巡检中的可靠运行。改建地面控制平台，比如：用车辆改建为控制平台，便于移动到作业现场，将通信设备、视频监控、移动电源等设备有效地集成起来，延长巡检的距离，增加无人机在山区高压输电线路巡检的便利性。

加强无人机应用人才培养，一线人员熟悉无人机操控技巧，建立无人机操控技术探讨交流长效机制，加强无人机在山区架空输电线路日常巡检中的应用，总结提升工作经验，提高无人机巡检杆塔数量和质量。优化作业流程，合理选择无人机起降点，结合无人机续航时间和作业任务，规划无人机固定起降点，多人协作，避免无人机往返飞行耗时耗电。

4无人机在恩施山区架空输电线路巡检中的应用前景

4.1全面深入应用无人机智慧巡检

熟练使用无人机开展线路本体和通道巡视，无人机调用已规划的航线，输电线路自主巡检，广泛应用于无人机开展线路红外侧测温、本体精细巡检和通道巡视。实现无人机自主巡检常态化、规模化应用。全面结合点云模型及无人机学习模式，规划自主巡检航线，不断优化拍摄位置与角度，确保拍摄部位准确、清楚，缺陷、隐患能够清晰识别。建立标准化电铁线路自主巡检航线库，便于后期航线调用、执行以及缺陷、隐患对比分析，实现无人机巡检自主作业、数据智能分析、业务线上管控[9-10]。

利用无人机搭载激光扫描设备获取剩余输电线路点云数据，构建点云模型，规划自主巡检航线。建立输电线路三维智能化巡检平台，实现工作计划编制、巡检航线规划、作业任务派发、飞行状态监控、采集图像回传、实时自动识别缺陷等功能。现场作业人员负责按照定位拍摄规范开展标准化图像拍摄并上传至互联网大区无人机样本归集中心，完成初步标注后同步至管理信息大区，同时配合研发单位进行算法现场验证及应用效果提升。利用现有技术、设备优化、更新各输电线路三维模型，提升航线精确度。

4.2进一步拓展无人机在线路巡检中的应用

利用无人机测量和可见光巡检技术，在山区输电线路新建验收环节，为验收提供极大的便利，降本增效，可有效提高山区输电线路验收的工作效率，为线路是否具备投运条件提供依据，确保线路零缺陷投运，从源头提高线路运行可靠性。扩展无人机应用范围，推动无人机带电检测规模化应用，深化无人机辅助带电检修，提升线路检测检修作业智能化水平。深化应用自主巡检技术，加快缺陷智能识别技术应用，规范无人机作业工作机制，优化巡视周期。全面实现无人机自主巡检的“三化”目标（管理规范化、作业智能化、业务数字化），夯实装备配置及人才队伍基础，用无人机全面助力建成智慧全景线路。

5结语

无人机在架空输电线路巡检中的广泛应用，大大降低了人工成本和安全风险。结合山区架空输电线路巡检难度大、受地形影响等的特点，探讨了无人机在山区架空输电线路巡检中存在的通信、续航以及微地形微气象影响等问题，并提出了相关的建议和措施，展望了无人机在架空输电线路巡检中应用的美好前景。

参考文献

[1] 许家文，阴酉龙，刘小双，等.输电线路人机协同巡检模式的研究与应用[J].电气时代，2021（5）：24-29.

[2] 邢景尧，赵辉，佟明，等.无人机在输电线路运行中的应用分析[J].电工技术，2021（9）：79-81，85.

[3] 曹国文.山区输电线路巡检方式探讨[J].内蒙古电力技术，2009，27（2）：43-45.

[4] 万康.无人机在山区高压输电线路隐患巡检中的应用[J].南方农机，2019，50（23）：269-270.

[5] 李彦锋，高梓瑞，梁江涛，等.喷火无人机在线路导地线异物消缺的应用分析[J].云南电力技术，2021，49（1）：10-13.

[6] 张国鲲，刘家鹏，石立民，等.线夹带电X光检测用无人机电磁防护技术及应用[J].自动化与仪表，2021，36（4）：79-82，103.

[7] 黄武浩，徐昱，陈炜，等.多山环境超视距无人机智能巡检关键技术的研究与应用[J].电工技术，2019（3）：112-115.

[8] 金鑫，刘铎，褚夫飞，等.无人机技术在架空输电线路通道巡检中的应用[J].电工技术，2021（7）：60-62，65.

[9] 高挺超.配电网架空线中无人机巡视应用分析[J].科技资讯，2019，17（18）：46-47.

[10] 李宗谕.无人机巡检集中管控系统设计[D].济南：山东大学，2021.

作者简介：曾凡涛（1986—），男，硕士，工程师，研究方向为输电线路运维检修。