架空输电线路上无人机的有效运用

国网常州供电公司 王 则

1 导言

在电力系统中，架空输电线路存在十分重要的意义，也是一项重要的设施，当今随着社会经济的快速发展，使人们对电力能源的需求量不断的提高，这样使架空输电线路的数量也随之增大，整体的结构和框架也越来越复杂，这时对线路进行运维和检修会十分困难，难度也相对比较大，传统人工进行巡检模式无法满足现如今的工作需要。因此对于架空输电线路的管理部门而言，合理的对无人机技术进行应用，可以对传统人工巡检中存在的不足进行完善，在一定程度上更好地去帮助人工了解架空输电线路的收集情况，做好运维和检修方面的工作，保证其各项工作的开展得到顺利实施[1]。

2 分析无人机的技术和核心组成

对于无人机而言，并不需要通过驾驶人员在机舱内进行操作完成驾驶的飞机，通过借助遥控技术或者是自动驾驶的技术完成飞行的载具，通过和载人飞机进行对比能够发现，无人机的操作是十分简单，自身体积比较小，自重比较轻，在应用的过程中成本很低，在早期时，无人机主要应用在军事领域中，但是伴随着技术的飞速发展，无人机在民事领域中的应用也十分广泛。现如今无人机在电网企业中的应用包括了以下方面：一是固定翼无人机；二是多旋翼无人机；三是无人直升机。固定翼无人机的飞行速度很快，存在一定的续航里程，通过搭载可见光的传感器，在输电线路进行巡视观察中，其应用较多，但是对于多旋翼的无人机而言，自身具有十分灵活的飞行模式，能够随时的进行悬停，并且可以完成短距离的观测和摄影，但是因为受到外部环境影响，自身续航相对较短。

除此之外当今无人机的核心组成内容则是包括了无人机飞控系统和导航系统及数据链，在这之中，无人机的飞控系统作为核心的内容，和载人飞机中的驾驶员地位相当，无人机要想完成启动和升空以及飞行等方面操作，需要根据飞控系统进行控制，在飞控系统中，则包括微型计算机和传感器以及伺服系统等，飞机在半空中的悬停和紧急控制都是通过这些装置来进行完成的[2]。然而无人机的导航系统相当于驾驶员的眼睛，在导航系统中，需要预设好相关的路线，这时候无人机则需要根据设定好的路线进行操作，并且导航系统也会向着地面操作人员实时发送无人机的相关位置信息，使其能够让地面操作人员准确的获得无人机坐标。

3 分析无人机的应用技术

3.1 分析无人机遥感技术的应用

对于无人机的遥感技术而言，在进行应用的时候，主要是通过将无人机和遥感探测以及GPS 定位技术等有效的结合到一起，通过对无人机遥感技术进行合理应用，可以更加高效和准确的获得空间遥感信息，在这之中主要包括了地理信息和环境信息以及资源信息等。与此同时无人机遥感技术存在成本低和风险低等优势，在各行各业中具有广泛的应用。在此之外架空输电线路进行应用的时候，因为无人机遥感技术存在较高的分辨率和机动灵活性能，可以对线路存在的问题和隐患进行合理勘测，保证线路巡检效率得到提高[3]。

3.2 分析无人机测绘摄影技术的应用

通过和卫星测绘以及大飞机测绘获得的影像进行对比，该技术的应用可以通过借助于无人机自身体积比较小和自重轻等方面的优势，通过合理的搭载长焦距以及高分辨率的一些摄影设备，保证实现低空飞行拍摄的工作，对拍摄范围进行缩小，在此基础上绘制出高精度的测绘影像。除此之外对于一些地形复杂的地区中，架空输电线路航拍测绘中所存在的复杂问题也可以应用无人机测绘摄影技术，保证相邻航测区重叠度可以满足实际需要，对无人机测绘分辨率进行提高，最终促进架空输电线路工程勘测的效率[4]。

3.3 分析无人机超声波距技术的应用

对于这种技术而言，在架空输电线路进行巡检的过程中，其优点明显好于传统人工测量的方式，可以实现在高空对测量区域进行相应的测量处理，进而快速地得到测绘的距离信息内容。比如在应用无人机超声波距离进行架空输电线路树障问题解决的过程中，对带电导线下方树障距离进行测量时，可以将搭载超声波仪器的无人机飞到和架空输电线路保持一定安全距离位置上，之后通过对其高清摄像头进行应用，向地面的操作人员实时传输图像内容，此时操作人员便可以将摄像中心点中线设置水平，然而对于带电的导线而言，可以采用超声波测距仪向垂直地面发出超声波的信号，这个时候通过结合信号返回的第一次时间信息内容，对数据传输系统进行应用，直接向地面进行传输，保证可以获得无人机和正下方树障的距离。

3.4 分析无人机激光雷达技术的应用

对于无人机来说，在实际应用中合理的搭载激光雷达系统和高清摄像机，能够对架空输电线路走廊中的高精度激光点云数据和数据影像数据内容进行精确的采集，并且在此基础之上，通过对三维建模的技术进行应用，可以及时地得到线路走廊地物和地形地貌以及设备空间距离内容。除此之外无人机激光雷达策略技术也是可以通过自动提取带电的导线点，进而对其曲线进行整合以及优化，这样可以得到连续架空线路的走廊影像内容，从而合理的去解决导电导线和树障测量中存在的一些问题，最终保证输电线路巡检工作效率得到全面的提高[5]。

3.5 分析无人机红外测温技术的应用

对于架空输电线路而言，在实际运行的过程中，其环境是相对比较复杂和恶劣的，并且加上长时间的运行，必然会导致出现设备老化的问题，也容易出现线路破损和连接位置发热等方面的一些问题，对线路安全稳定的运行带来直接的影响。与此同时无人机红外测温的技术是可以对架空输电线路中早期所存在的缺陷隐患和绝缘性作出科学以及准确的预判，这样便可以根据故障作为导向的线路维修工作，转变成为根据预防作为导向的线路维护，不断地提高架空输电线路运行过程中的安全性以及稳定性，使线路更加安全和可靠。在此之外通过合理的借助于红外测温的技术，此时无人机是可以通过在被测点附近进行悬停，不会存在接触和取样以及破坏被测点的情况，实时对被测点进行合理的监控和测量，通过应用无人机也是可以近距离的靠近被测点，满足红外测温仪使用过程中的距离要求，保证测温效果得到提高，及时发现输电线路所存在的温度异常情况，方便对隐患问题进行排查，最终降低线路出现故障的概率。

4 分析架空输电线路无人机巡检技术

4.1 分析自主巡检技术

所谓的自主巡检技术是无人机在架空输电线路巡检中的重要组成内容，这项技术在理论上可以保证无人机能够自主的飞行，同时也是可以摆脱人工操作，使其巡检工作可以充分发挥出自身的效果，通过结合现如今的情况进行分析，可以选择使用激光雷达和实施动态高精度的定位技术，进而实现自主巡检工作。在这之中，激光雷达的技术便能够自动的获取飞行线路高度三维点云数据，因此便可以对飞机的飞行线路进行合理的规划，并且实施动态更精度的定位技术，在一定程度上保证无人机的实际飞行线路得到合理的控制，最终保证其无人机的飞行线路和规划路径相互吻合[6]。

4.2 分析作业安全管控

对于无人机的巡检技术，在任何的一个应用领域中都需要进行合理的安全管控，这一点在架空输电线路进行巡检的过程中十分的关键和重要，如果存在一点问题，甚至会导致电路出现损坏，进而引起一些灾害问题的出现。对于安全管控方面的问题，现代无人机的巡检技术则需要严格根据国家所提出来的标准进行实施，保证有关技术在进行应用的过程中具有一定安全性，但是这些内容也会导致其无人机巡检技术的整体功效无法得到充分发挥。因此在这种情况下为了保证无人机作业的安全性和自身价值，需要加强对无人机可视化管理系统的研究，在该系统之中，可以实现无人机视频实时回转和无人机管理，保证无人机在实际应用中具有良好的安全性。但是因为该系统所出现的时间很短，仅仅只适合应用到一些特定型号的无人机上，同时这种类型的无人机也无法满足架空线路的实际巡检需要。

5 无人机在架空输电线路巡检中的应用

5.1 建立起完善的无人机综合巡检平台

一是在架空线路中进行无人机巡检的过程中，要合理的选择无人机的型号。当今在我国无人机技术飞速发展的过程中，在架空输电线路中，轻型无人机存在较多的应用优势，因为其存在着体积比较小和自重较轻，十分灵活的特点，能够更好的满足架空输电线路所处于的复杂环境，或是在狭小的空间中进行线路巡检工作。二是在对无人机的结构进行设计的过程中，必须要做好各方面的设计，其中也包括壳体以及悬臂和云台等。然而对于无人机的壳体设计工作来说，必须要保证其可以适应一些复杂的地形和多变天气环境，保证自身存在着良好的适应能力，提高自身的流线型，对飞行中的摩擦阻力进行降低，保证无人机的续航时间得到一定的延长。此外对无人机悬臂设计中，可以通过快速折叠锁紧机构，有效的解决悬臂在高空中出现的振动情况，这样做的目的能够最大限度上避免出现折叠卡死等问题。但是对于无人机云台来讲，一般情况下是可以搭载摄影设备，通过提高对云台的合理性设计，保证设备搭载得到相应的优化，实现无人机轻型化和模块化设计工作顺利开展，最终在一定程度上提高无人机的灵活性[7]。

5.2 分析无人机巡检搭载设备

针对于架空输电线路而言，其线路巡检工作的实际情况，必须要合理的选择搭载的设备，使其可以保证巡检工作得到有序的完成。一是高速成像模块。在无人机的搭载设备之中，其高速成像模块可以实时的记录飞机移动时的视频，并且在应用的过程中，通过增加电子稳像技术和场景锁定等技术，在一些比较恶劣的天气中能够得到高清晰的图像和视频，并且在这些高清图像之中，通过对画中画等功能进行增加，可以不断的去提高系统探测能力，同时简化了视频跟踪以及处理。二是红外线成像和紫外线成像传感模块。无人机合理的搭载红外成像可以结合其探测器以及光学的成像物镜，及时获取红外线成像图，进而对其输电线路的热斑情况作出合理的检查，同时将其热成像图可以向一个或者是多个监控器进行传输，在架空输电线路之中，巡检所发现的一些不正常发热情况，必须要做到及时的检测，保证可以提高故障检测过程中的准确性。然而对于无人机紫外线成像仪而言，则是要求存在较高的灵敏度，能够应对一些复杂的地形环境，这样便可以准确的得到光子技术方面的信息内容，在紫外线传感器的模块进行选择过程中，则是需要能够做到兼顾成本和开发周期方面的需要。三是三维激光扫描的模块。对于架空输电线路而言，在实际进行巡检的时候，三维激光模块能够对其线路杆塔作出全面的扫描，进而确定出其经纬度的实际位置，最终能够输出全方位的立体图片，在一定程度上能够保证其为架空输电线路的故障巡检排查提供出相应的依据。

结合上述分析发现，对于架空输电线路而言，必须要加强其运行和维护的工作，这也是作为保证电力系统稳定可靠运行的重要前提。目前在我国无人机技术快速发展和进步的同时，对架空输电线路进行巡检时，合理的应用无人机技术，使其检修效率得到提升，促进巡检过程中的精确性，有效的降低巡检难度，并且也是可以对劳动力进行缓解，保证巡检工作的经济效益和社会效益得到全面提高。因此实际对架空输电线路巡视中，无人机具有广泛的应用前景。