無人機巡檢技術在輸電線路巡檢中的應用探討

陳長金

摘要：近年來，電網規模迅速擴大，電力設備不斷增加，在滿足電力市場需求的同時，對輸電線路的運行方式也提出了更高要求。做好線路巡檢工作，對輸電線路的運行狀態進行實時監測，是確保電力系統安全穩定運行的關鍵，在輸電線路巡視中，引入無人機巡檢技術，能夠有效提升巡檢效率和巡檢質量，減輕電力工作人員的負擔，推動輸電線路運行工作的發展。

關鍵詞：無人機;輸電線路;巡檢

一、無人機在輸電線路中的應用技術

1.1視覺跟蹤技術

無人機巡視過程中自身具備導航功能，故在運行過程中能有效躲避障礙物，這些功能的實現是依靠對線路桿塔的視覺跟蹤技術實現的，雖然視覺跟蹤技術已經得到一定程度的普及，但是在實際運行過程中，由于無人機在工作狀態下會產生振動，振動會破壞攝像機在運行過程的穩定性，導致一部分圖像不清晰，加上輸電線路本身結構復雜，視覺跟蹤難度也大，那么相對于人工巡檢來說，無人機在這方面的工作可能會出現錯誤的追蹤，因此還需要改進。

1.2無線通迅網絡技術

無人機在巡視過程中會拍攝線路視頻和部分重要圖像，這部分圖像需要傳達給數據接受者，那么就需要借助無線通訊網絡技術，它是實現地面基站計算機與無人機之間的雙向數據交流，通過線路檢測的各智能傳感數據，實現無人機具體位置信息以及控制站計算機發送的用于控制無人機飛行的各種信息傳輸。由于無線通信技術穩定、安全、可靠且抗干擾能力較強，使得無人機在遠距離的巡視下且受干擾的狀態下還能實現控制站與無人機之間的信息傳輸。

1.3線路故障探測技術

首先是視覺探測技術，也就是在無人機設備上安裝清晰度極高的攝像機，用來拍攝巡視現場圖片和視頻，它可以拍攝一些在線路表面所存在的缺陷或者故障，并將圖片信息存儲實時傳輸給控制臺計算機，計算機人員根據圖片便可判斷線路運行狀態。其次是紅外和紫外探測技術，無人機上都會配置紅、紫外熱成像儀進行巡視，紅外熱成像接受物體的紅外信號生成紅外光譜圖像，根據圖像熱源分布可以判斷出線路中接頭、絕緣子以及線夾的故障。紫外線接受設備發出的紫外線信號成像用于確定線路光暈強弱以及光暈的具體位置，從而判斷出導線損傷以及絕緣子放電故障。最后是激光雷達探測技術，這是利用了激光的方向性強特點來實現，包括連續波相位式測距和脈沖式測距兩種，激光測距原理包括測距儀發射連續或者脈沖式激光信號，激光目標遇到目標發生反射，準確記錄激光往返時間可以計算得到所測距離，這樣能更準確無誤的計算目標距離。

二、無人機在輸電線路中的應用

2.1日常巡視

近些年來隨著我國國民經濟迅速發展，我國電力行業也發展迅猛，于此同時輸電線路也在不斷增加，但是由于輸電線路設備大部分都暴露在室外，在室外的設備容易受到天氣的影響，在氣候條件復雜、現場環境多變的情況下，導線、避雷線、絕緣子等在長時間運行之后會出現斷股、腐蝕、過熱等老化現象，再加上各種力的作用下，難免會出現運行故障，而為了保證運輸線路的正常運行，需要開展巡視工作，在過去依靠人工巡視的工作中，巡視工作量較大，地理環境也較為復雜，工作難度較大，會有大量不可預知的風險，同樣輸電線路運維單位也需要耗費大量的人力、物力才能完成正常的巡視工作。但是在無人機幫助下，它能利用裝載的小型攝像機、照相機、紅外測溫裝置等巡視輸電線路的運行狀況，飛行過程中只需一人操作即可，節省了時間和人力，高效率完成日常巡視。

2.2設備專項巡視

輸電線路巡視在日常運行過程中是一項危險系數較高的工作，而為了保證居民生活的正常，需要定期對輸電線路進行專項指標檢測，即開展專項巡視。在進行專項巡視的過程中需要進行專項排查，例如架空導地線的專項排查，它需要在定期的時間內進行周期檢測，如果采用人工檢測不但會遇到安全問題，采集信息和圖像也需要耗費較大的人力物力，同時難度系數也較大，但是通過無人機的巡視可以快速完成周期性觀察，并獲取完整的圖像，清晰的觀察到輸電線路的腐蝕和連接情況，并將數據準確無誤的傳達給數據中心進行匯總，方便專項工作準確無誤的進行。同類型的排查工作還有合成絕緣子檢查，利用無人機傳回來的圖像可以完整觀察到合成絕緣子表面的損傷情況，為設備狀態評估提供重要依據。

2.3應急搶險

在輸電線路運輸過程中，難免會發生火災、雪災、旱澇等狀況，例如在遇到特大雪災的時候必然會遭受覆冰的影響，那么道路通行就會變困難、且人工巡視登塔檢查也會受到影響，但在無人機的幫助下，它不受任何天氣狀況的影響，僅僅需要幾十秒的時間就可以清楚觀察到線路的狀況，通過傳達回來的圖像觀察輸電線路和塔桿的狀況，及時了解覆冰狀況進行維護。同時在發生火災的時候能利用無人機探測火災的蔓延情況，根據火勢的狀況及時進行搶救，并準確無誤的找到發生火災的倒桿區域，找到火災中心位置，并根據傳達的地理位置圖像了解地理特征，為搶險爭取寶貴的時間，并提高搶救效率，降低人工損傷率。

2.4工程竣工驗收

在經濟快速發展的推動下，輸電線路的建設腳步也會加快，但是不同于其他工程的建設，輸電線路無法提前進行試運行，如果想要全面進行竣工驗收需要花費大量的人力、物力來投入到該項工程中，且該項工作持續的時間較長，這對輸電線路的投入使用來說并不理想。但是利用無人機航拍功能可以實現桿塔多角度、多方位的細致查看，從桿塔的變形程度、以及線路的連接和每個銷子的缺失都可以觀察的清清楚楚，并且能夠通過圖像傳達給驗收人員，這樣既能夠避免高空作業的風險，也達到降低了巡視人員的勞動強度，同時還能提高驗收效率。

三、無人機線路巡檢展望

無人機線路巡檢與人工線路巡檢、直升機線路巡檢相比有很多的優點，但是我國高壓輸電線分布的特殊性，造成了巡檢地形復雜、變化多樣，高山、樹林、建筑等障礙物較多，給無人機線路巡檢帶來了很多的挑戰，因此無人機線路巡檢路徑規劃對于節約能源、提高巡檢效率有直接的影響。同時，由于無人機自身條件限制（如飛行高度、可控范圍、續航時間、飛行距離等）無法完成線路巡檢的所有巡檢任務，因此制定合理、完善的巡檢任務對于無人機巡檢有著重要作用。隨著控制技術、導航技術、通信技術的進步，為無人機全自主線路巡檢提供了可能，各種無人機的出現也讓無人機的發展變得更加專業化和智能化，加上檢測儀器的小型化、微型化，使得無人機上可攜帶更多的檢測儀器。這些對于提高線路巡檢效率、精確度具有重要作用。無人機線路巡檢在我國的起步較晚，后續開展線路巡檢還有待技術上的突破，如無人機按照既定的巡檢任務，通過簡單的設置可自主起飛、巡線、返航;按照輸電線路的布設，全自動線路巡檢;全自動避障功能;遇到突發事故（大風、雷電、下雨）時的緊急返程功能;長時間、長距離、大范圍的線路巡檢;簡單、方便的數據存儲和高速、準確、有效的數據通信功能。

四、結語

總而言之，在輸電線路巡檢中，應用無人機巡檢技術，可有效解決現有常規巡檢制度中存在的很多問題，對線路的巡視過程進行優化，減輕工作人員的勞動強度和負擔，也可以及時發現線路中存在的故障和隱患，確保故障的有效處理，保證輸電線路運行的安全性和可靠性。

參考文獻：

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