無人機在輸電線路巡檢中的應用

羅昳昀，米 立，王 原

（國網宜昌供電公司檢修分公司，湖北 宜昌 443001）

0 引 言

使用無人機巡檢技術，需要了解無人機巡檢工作現狀，事前規劃好巡檢路徑，然后將無人機導入導航系統，按照規劃好的路徑行駛，從而將人為差錯引起的安全隱患降到最低。利用無人機的懸停、起降等能力進行輸電線路巡檢，可以對相應的輸電線路目標進行視頻跟進，借助模塊化設計，大大降低工作人員的負擔。同時，可以根據實際工作需要有效地進行部件更換，從而降低運行維護成本，避免輸電線路的運行故障。

1 輸電線路巡檢工作內容

輸電線路巡檢工作主要是對線路本體、附屬設施等進行有效檢查和巡視，明確輸電線路的運行狀態，便于及時發現輸電線路運行中出現的問題。輸電線路巡檢工作分為正常巡視、故障巡視和特殊巡視三種模式。它們都采用人工地面巡檢的基本形式。不同類型的巡檢工作有不同的工作要求，需要合理安排無人機巡檢路徑[1]。為更好地滿足輸電線路巡檢工作要求，要了解線路的運行情況，綜合性分析各方面影響因素，實現對現有資源的科學運用，以此保證輸電線路運行的穩定性和安全性。

2 無人機巡檢系統的介紹

無人機巡檢系統由無人機動力系統、無人機定位系統和機載任務系統等構成。其中，機載任務系統包括圖像采集模塊、云臺及控制模塊、空地通信模塊和機載供電模塊等[2]。無人機巡檢系統的核心是低速、低空、長距離航行、長航行時間行進，在其日常運行中，需要充分借助微型氣象數據采集平臺、信息處理系統和陀螺穩定平臺等完成相應線路的巡檢工作。比如巡檢中，要掌握以下專業內容：（1）明確無人機的主要技術參數，掌握無人機的性能指標，便于控制無人機的飛行距離。（2）高壓輸電線路運行的情況下，將無人機飛行距離控制在10 km以上，測控范圍不小于2 km。（3）在無遮擋情況下，將無人機飛行距離控制在2 km以上[3]，在可測控范圍內，充分利用控制系統操控無人機實現遠程控制，此過程可以傳遞大量監測信息，保障了視頻跟進的及時性。圖1為輸電線路無人機巡檢技術的操作原理。

圖1 為輸電線路無人機巡檢技術的操作原理

3 輸電線路巡檢工作對無人機的技術要求

在風向夾角小于30°、起降風速10 m/s以下、環境溫度為-40～52 ℃的環境中，無人機可以實現穩定飛行。無人機的限定高度為5 000 m。在飛行導航控制系統運行中，無人機主要采用自穩定能力的攝像云臺，同時將紅外成像儀、彩色攝像機和紫外線成像儀等作為輔助設施。保持無人機穩定的自動控制攝像功能，在采用先進技術的基礎上，可以快速拍攝地面線路桿塔的高分辨航空圖像，并有效地拍攝并保存相應的圖像信息[4]。采用自駕駛系統控制無人機飛行，實時接收無人機的飛行信息和實現穩定操作，快速發出飛控指令，同時生成高清晰的地面桿塔等可見成像。

4 無人機巡檢新技術在輸電線路運行存在的主要問題和相關運用

效滲透無人機抗干擾技術，且管理人員與基層員工共同見證了無人機抗干擾技術在輸電線路巡檢中的運用。雙天線側向技術，使得飛行更穩定，具有很好的抗磁干擾能力，即使在惡劣的環境下也能可靠運行，在遇到碰撞時會自動懸停，同時飛行中可實時采集紅外數據和可見光，改變以往爬山涉水的巡檢模式，大大提升了輸電巡檢效率[6]。

4.1 存在的主要問題

無人機巡檢技術在輸電線路運維工作中得到了合理運用，但是需要進行無人機技術的再次改造，并重視無人機巡檢過程中的安全管理問題。在分析安全隱患時發現，主要風險有項目安全風險、技術風險和管理風險。但是，部分人員沒有及時分析項目管理中存在的主要風險，缺乏對安全風險因素的重點分析，如無線電環境、地理環境和氣象環境等。在無線電環境下，僅依靠頻譜儀進行無線電距離測試。測試環節發現，電磁環境影響較大，導致任務管理存在一定難度，無法快速、有效地完成無線電距離測試工作[5]。

4.2 無人機技術的運用

4.2.1 目標跟蹤技術的運用

輸電線路運行過程中，加強對目標跟蹤技術的運用，要有特定的電力巡檢目標，快速進行電力巡檢的跟蹤和定位，實現自動導航，并以均值漂移的思想預測圖像中某一視頻序列的具體位置，促進全局搜索問題向局部搜索問題快速轉換。無人機技術建立在圖像處理技術和自動控制技術之上，為快速完成目標跟蹤任務，工作人員需及時進行以下操作：利用無人機搭建計算平臺，及時掌握目標圖像信息，以此實現目標的檢測；利用控制飛行器，穩定飛行到目標的正面位置，借助目標檢測算法確定目標初始位置，由此實現多目標同步跟蹤；結合地面攝像頭數據，利用跟蹤系統自動識別指定目標，從而實現高強度的無人機自動化跟蹤。

4.2.2 姿態控制技術的運用

廣泛運用無人機進行輸電線路的檢查和巡視，精確控制無人機的飛行姿態，使線路運行路徑穩定，有效減少了外界信息的干擾，保證了整個系統的穩定運行。例如，輸電線路巡檢中，相應人員將無人機姿態控制技術歸納為：（1）利用加速計、磁羅盤、陀螺儀等姿態傳感器，采集相應的工作信息，充分發揮無人機跟蹤精度高、穩定性強等特點，同時分析姿態控制技術要點；（2）借助地面站、遙控器等來設置姿態控制模式；（3）根據地面站、遙控器等指令信息，有效控制無人機的飛行姿態。圖2為無人機巡檢輸電線路示意圖。

4.2.3 抗干擾技術的運用

為提升無人測控系統的抗干擾能力，加快數據傳輸，采用空中信道減少輸電線路和桿塔磁場對傳輸信號的影響，采取抗頻抗干擾措施強化干擾信息處理，全面掌握濾波器輸出的信噪比，科學控制信號功率；及時整合圖像信息和遙測信息，提高下行信道的抗干擾能力，采用有效的抑制干擾法，促進輸電巡檢工作的順利開展。例如，某人員在巡檢輸電線路環節，有

圖2 為利用無人機巡檢輸電線路

4.2.4 圖像處理技術的運用

充分運用圖像預處理技術和圖像數據優化技術，檢查輸電線路運行中的桿塔和線路故障，積極掌握圖像處理技術，不斷提高巡檢技術，快速進行巡檢信息采集和處理。例如，采用無人機收集相應的工作信息，檢查輸電線路運行中的故障。掌握不斷變化的輸電線路走廊地貌，在復雜的外界環境中運用高精度的無人機技術識別圖像信息，及時解決肉眼難以辨別的問題。運用圖像處理技術，便于管理人員有效存儲相應的巡檢視頻和照片，尤其是對懸掛異物、絕緣子破損、閃絡痕跡等現象作出綜合性考慮，實時掌握輸電線路巡檢工作進度，減少線路故障，保證輸電線路運行過程的可靠性。

5 結 論

明確輸電線路巡檢工作內容，及時了解無人機巡檢系統的基本特點，掌握輸電線路巡檢工作對無人機的技術要求，以加強對無人機技術的運用。具體地，可將目標跟蹤技術、姿態控制技術、抗干擾技術、圖像處理技術等廣泛運用，如運用目標跟蹤技術快速定位巡檢位置，明確電力巡檢路線，實現自動導航，同時在高頻率作業環境下實現目標定位，便于掌握輸電線路巡檢工作進度，提前做好故障排查，促進輸電線路的穩定運行。