基于無人機技術的電力線路安全巡檢系統

鐘明亮

【摘? 要】隨著我國經濟在快速發展，社會在不斷進步，我國對于實際的城市建設和社會建設也提出更高的要求。而在此環境之下，我國社會對于用電量卻越發提高，對于用電要求也隨之提高。基于此，當前構建更為高效、穩定的電力線路成為城市建設和社會建設的重要環節和關鍵工程。我國根據社會用電需求，建立了大量的輸電線路，推動著輸電效率和質量的穩步提高。但在此過程中，用電需求雖然得到解決，但是實際的輸電線路運維卻成為當前的主要問題。因此，當前各個單位和部門都投入大量的資金、人力、物力于實際的電力線路運維及檢修工作之中，來推動檢修工作的現代化發展。

【關鍵詞】無人機;電力線路;安全巡檢系統

引言

架空電力線路在電網系統中發揮著重要的作用。架空電力線路覆蓋范圍較廣，線路途徑的區域的地形環境較為復雜。在自然環境與架空電力線路自身因素的共同影響下，導地線斷股、腐蝕及絕緣子破損等故障會引發嚴重的電力事故。為保證電網系統的正常運行，電力部門往往需要耗費大量的人力物力資源開展巡線工作。以人工巡線為主的巡線方式存在著勞動強度大與巡檢效率低下的弊端。無人機技術在電力線路巡檢工作中的應用，可以讓電力線路安全巡檢工作擺脫環境因素的限制，也可以在提升巡檢效率的基礎上，提升線路巡檢工作的安全性。

1無人機在電力系統中輸電線路的巡視的重要性

電力系統通過采用無人機來巡視輸電線路，可產生顯著意義。第一，電力部門無需投入較高的巡檢成本，在巡檢過程中，只需動用小部分人力、物力，巡檢期間需應用各種重機械，還需對一些部件零件進行巡檢。然而，人工巡檢所涉及的范圍比較廣，必須用到較長的高空架線，因此人工巡檢將產生較高的費用。工程企業為了獲取更大的盈利空間，盡可能將消耗降到最低，以此提高巡檢效率。無人機的一小時可達到30公里的巡線路程，飛行架次超過4個時，等于三十位巡線員完成當日工作，地理環境不會對其造成影響。相較于人為巡檢，無人機有效縮短了工作時間。無人機所取得的巡查結果可經得起驗證，且其比較客觀，出現任何問題，相關部門會按照相關標準，認真排查輸電線路出現的問題。此外，無人機可對線路通道周圍的樹木以及建筑進行定期排查，看其是否出現違章現象，以此保證輸電通道足夠安全。可以說，無人機巡視的應用，使得巡視效率變得更高，且輸電線路也擁有更好的質量，可防止惡劣環境對線路巡視工作造成影響。無人機巡視更加全面，能夠從多個角度對線路進行巡視。由此可見，必須深入研究電力系統，尋找有利于巡視輸電線路的更好方法，首當其沖的便是無人機巡視。它可以準確排查出線路故障，若出現雷擊故障，無人機可在高空設置相應的查找點，由此便可知道放電位置，這大大降低了安全風險，而人工巡視只能利用望遠鏡進行排查。經歷了長時間的巡視，人們難免在心理上有所排斥，這大大降低了巡視質量。無人機巡視則避免了這一問題的出現，它可以實現巡視效率的提高，同時還能提升當前的巡視質量，使勞動強度被大大降低。

2無人機技術的電力線路安全巡檢關鍵技術

2.1電力線路故障的探測

電力線路故障問題探測技術是進行電力線路安全巡檢系統的主要技術，對于巡檢系統的合理運行有著重要的幫助作用。該技術主要應用在三個方面，（1）物理檢測方面。物理檢測方面是探測技術的基礎功能，主要是給無人機搭載相應的高清攝像機以及照相機，將相關的線路排查過程進行錄制和拍照，以此傳輸給后臺的工作人員和數據匯總人員，讓該人員根據圖片情況以及視頻情況對電力線路進行故障判斷。（2）紅外線和紫外線檢測技術，該技術充分應用紅、紫外線自身的技術優勢和特點，紅外線能夠檢測到線路周邊的異常發熱狀況，以此來確定線路的發熱點，達到故障檢修的效果。紫外線能夠檢測到線路設備放電后產生的紫外光訊號，并能夠通過相應設備進行成像，讓相關工作人員進行故障排查和判斷。（3）激光雷達探測技術，該技術自身具有極為強大的技術優勢，能夠抗干擾，并且檢測和計量數據都十分精確，能夠對線路周圍的地形和設施進行極為精確的檢測和數據收集，對于電力線路自身的位置和周邊建筑物、與樹木之間的凈空距離、位置也能夠有一個很好的定位，以此方便電力線路的檢修運維和建設工作。

2.2無人機的飛行模式

無人機技術運用在電力線路的巡視作業當中，這項技術在運用的時候需要重點分析無人機的飛行模式，必須保證飛行模式的合理運用，并且符合線路巡視工作的開展要求，然后才能夠開展相應的線路巡視工作，進而真正地提高線路的巡視效果。無人機的飛行模式在實際運用的過程中可以分成幾種模式：（1）使用固定翼的無人機模式，這種模式比較適合用來進行大范圍的巡線工作;（2）使用地面中繼無人機的模式，這種模式比較適合用來在相應的區域內開展小范圍的巡線工作;（3）空中無人機的模式，這種模式通常運用在高空范圍內的線路巡檢工作;（4）空中的中繼模式，這種模式可以有效地記錄巡線過程中的而數據和信息。

2.3數據通信鏈路系統

該子系統是整個系統通信連接的關鍵設備，包括機載和地面測控站的信號接收/發射設備以及無人機通信中繼設備（包括小型無人機載體）等。該子系統主要負責保障地面測控站與無人機飛行平臺之間的數據通訊，特別是在地形復雜的山區等通訊條件惡劣的環境下保障無人機與地面之間的可靠通訊。數據鏈路應首先保證無人機定位定姿數據的實時下傳和控制命令的上傳，以便完成對無人機工作狀態進行跟蹤和控制。數據鏈路的傳輸速率根據實際需求進行定制，一般在4Mbps～8Mbps的速率下，即可實現視頻數據的實時下傳，使地面測控人員直觀了解飛行現場情況。

2.4無人機電力巡視中躲避障礙物

因為無人機設備在電力線路巡視過程中起到了顯著的作用，但是無人機設備運用到電力線路巡視過程中還是要面對較多的環境要素，其中存在著較多的艱難險阻，要清理無人機設備巡線過程中的障礙物，那么巡線人員要根據無人機巡線技術的運用特點，把無人機障礙巡線工作中躲避手段整合成一套系統，然后有效地運用到電力線路的巡視過程中，這樣就可以幫助無人機設備更好地躲避障礙物。另外紅外線感光系統在整個系統中起到了重要作用，如果檢測到障礙物的光源有所變化，此時系統就會發出信號，從而強迫無人機改變之前的路線。

2.5多傳感器高精度時間同步

多傳感器集成聯合應用，需要將同一時刻各傳感器獲得的測量數據關聯起來，特別是在利用 CCD影像進行立體測圖時，必須知道CCD曝光采集時刻攝站點的位置及姿態。關聯應用的關鍵是建立一種統一的時間坐標，實現傳感器的高精度時間同步。GPS接收機最普遍的功能是輸出定位數據（含UTC時間）和1PPS脈沖，脈沖邊沿和輸出定位數據時刻對應，據此可以設計授時型 GPS和時間同步控制器，實現各傳感器數據的同步記錄。方法如下：①將 GPS輸出的時間信號和PPS信號引入至時間同步控制器，對時間同步控制器進行對時。② 同步控制器先給激光掃描儀授時，掃描儀在接收到PPS信號后，將秒計數清零，從而獲得精確至微秒的時間。③ 同步控制器同時觸發各相機曝光，并將曝光時刻發送至計算機記錄下來。通過這種方法可將POS、CCD相機、激光掃描儀數據的時間都為統一到 GPS時間，達到多數據源時間基準統一的目的。

結語

將無人機應用到線路巡視當中，不僅使巡視成本得到顯著降低，而且縮短了大量的工作時間，使得巡視效率明顯提高，同時也保障了巡視人員的生命安全。由此可見，無人機將成為線路巡視今后的主流趨勢，新技術在不斷向前發展，電力系統必須依靠無人機這項核心技術，它對電網運行及監控，包括電網維護都有很大影響，可以說無人機是電網監控實現變革的關鍵所在。本文主要闡述了無人機巡檢的相關特征及主要用途，希望能夠為廣大同行人士提供一點參考價值。

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（作者單位：新疆送變電有限公司）