無人機在電力線路巡檢中的應用

周 琳，楊 沛

（國網吉林省電力有限公司培訓中心，吉林 長春 130000）

0 引 言

數字技術和計算機技術的興起，同時也帶動了無人機技術的進步，全面提升了無人機技術在現階段各個領域中的應用。在電力線路巡視工作中，無人機技術能夠適應當今的發展需要。通過無人機巡檢平臺的選型原則，對比無人機的應用優勢，做好嚴格的質量把控[1]。無人機巡檢技術并不是單指一種技術，而是由多種高精尖技術融合應用的產物。通過巡檢技術、定位技術、無人機技術、遙測技術、通信技術、自動化技術以及智能AI技術等綜合應用進行空間巡檢信息的獲取[2]。航空拍攝工作、數據采集工作、數據處理工作、應對突發事件、獲取特殊目標以及進行土方量計算等都屬于無人機巡檢技術的范圍[3]。目前，無人機巡檢技術已經慢慢普及，逐漸代替傳統老舊的巡檢技術。此外，由于無人機巡檢技術在實際測量工作中的優勢明顯，因此使得其應用范圍較廣，應用頻率也越來越高。

1 無人機巡檢平臺選型原則

無人機憑借其較長的續航能力、抗風能力以及適應不同環境的能力，在當今的電力線路巡檢工作中應用廣泛。將無人機巡檢代替人工巡檢在現如今的電力線路巡檢過程中取得了良好的效果。按照以前的工作經驗，無人機的選擇應用需要首先按照巡檢平臺選型原則進行對比，現階段應用到電力線路巡檢工作中的主要有微型無人機、小型無人機以及中型無人機。其中，微型無人機機動性和靈活性較高，但是攜帶的電池較小，續航能力較差[4]。小型無人機相較于微型無人機續航能力有所提升，且抗風能力較強，還有一定的載重能力，最高可載重10 kg的物品，飛行范圍在20 km以內。3種無人機中，中型無人機的氣候適應能力和續航能力都是最強的。

2 電力線路巡檢中小型無人機的應用優勢

本文將以小型無人機為例，介紹在電力線路巡檢中無人機的應用詳情和應用優勢。

2.1 小型多旋翼無人機

小型多旋翼無人機的應用主要是通過搭載高清相機設備，由專業操作人員進行操作。通過精確的操作，將小型多旋翼無人機停放在指定位置，拍攝桿塔對應位置實現定點電力線路巡檢[5]。例如，在巡視某2.2×105V交流單回直路塔時，按照以下巡檢規則進行檢查。首先是塔號牌，其次是左側大號塔基，最后是右側小號塔基。以上3項內容一共拍攝24張高清圖片，拍攝之后利用導入子模塊將圖像信息發射回地面操作系統。經過地面系統對數據分析對比實現圖像和桿塔位置的配對，用桿塔對應的部位對圖像進行相應格式的命名，然后利用圖像分析模塊，對部位圖像進行缺陷分析，最終生成缺陷報告[6]。

2.2 小型固定翼無人機

小型固定翼無人機主要是用來開展電力線路通道巡視，以及在發生自然災害之后，評估分析電網現狀。根據事先準備好的線路坐標點信息劃分小型固定翼無人機的飛行航線，明確起飛點和降落點，實現對整個電力線路通道的巡檢[7]。在進行巡視時，要提前對小型固定翼無人機進行程序編程，將其按照事先編輯好的線路，每100 m之間高清拍攝一次，獲得一張高清通道線路圖片。在完成每個航站的巡視之后，通過圖像導入組模塊將無人機搭載的檢測設備采集的圖像信息返回到地面系統，通過系統對比圖像信息、GPS模式信息以及數據信息將圖像和桿塔進行一一配對，接著利用圖像分析系統進行圖像分析排除圖像中存在的缺陷，生成缺陷檢查報告。

2.3 小型多旋翼無人機和小型固定翼無人機對比分析

小型多旋翼無人機只需要一塊相對空曠且平整的土地就能夠實現垂直起飛和降落。有很多先進的多旋翼無人機可以通過手托的方式實現起飛和降落，并且還能夠實現懸停和低速飛行。小型固定翼無人機只需要在機身重量的1/10級上就能夠實現起飛，而多旋翼無人機需要較大的電機推動才能夠實現起飛。小型固定翼無人機應用于較長線路的形式，該應用優勢能夠實現長距離的飛行，并且續航能力較強，但小型固定翼無人機在飛行過程中容易受到風力的影響發生側翻事故，導致巡檢失敗。

2.4 無人機巡檢模式的應用優勢

相較于傳統人工巡檢來說，小型無人機對電力線路進行巡檢能夠提升工作效率，節省巡檢成本。

2.4.1 安全和可靠兼顧

近些年來，隨著我國科學技術的進步，無人機技術突飛猛進。目前我國多項研究使用無人機巡檢技術，通過搖桿操控無人機，再輔助以計算機技術和圖像處理技術更好地進行相關測量工作。此外，由于無人機不需要駕駛員和地質科研員在飛機上展開相應工作，因此在進行危險測量工作時減少了人員損失，提高了安全性和可靠性。

2.4.2 靈活小巧，機動性高

相較于傳統的航拍飛機來說，無人機更加靈活小巧，并且升空的時間較短，不需要專門的跑場就能夠升到空中進行正常的工作。隨著科學技術的不斷發展，快速進步的巡檢操作系統使得無人機搖感技術的運營成本降低了很多。操作簡單的系統和成本較低的運營，促進了無人機巡檢技術的進一步使用。在進行無人機巡檢之前，通常需要先進行線路的規劃，根據規定好的線路進行自動飛行，體現了其穩定性。無人機性能的加強，不僅能進行高強度的航空拍攝，還能夠相應的提高穩定性和精準度。此外，由于不需要進行駕駛員的操作，因此能夠節省更多的空間進行燃料的添加和儲存，相比于普通飛機能夠飛得更遠，運行時間更長。輕便靈活的無人機能夠在射電之內完成100多個行點的測量工作，并且能夠不間斷地進行測量。而且無人機技術和計算機系統的結合能夠將采集的數據瞬間傳到地面，工作人員能夠及時處理傳回的數據，提高處理的效率。

2.4.3 相對成本低

由于無人機的操作系統較為簡單，所以造價要比普通的航拍飛機便宜許多。另外無人機只需要駕駛員在地面通過巡檢系統進行操控，因此進一步縮短了駕駛員的上崗時間，減少了相應的成本。再者無人機制造所用的材料都是新型復合材料，較為輕便，同時費用較低，能夠更好地進行后期維修。此外，如今無人機巡檢技術搭載的處理設備對配置的要求較低，相應的數據處理費用也比普通的航拍飛機要少很多。

2.4.4 精度高，角度刁

無人機巡檢技術所應用的無人機搭載的都是高科技設備，能夠對測量點進行多個方向和多個角度的拍攝。在拍攝過程中，垂直角度、傾斜角度以及水平角度都能夠輕易完成。并且無人機體型較小能夠穿越狹小的通道，從多個角度和尺度進行拍攝，解決了一部分遮擋物的問題，從而使得測量的結果精度更高。

2.4.5 綜合性能高

無論是無人機巡檢技術還是其他傳統巡檢技術，都可以通過使用單一巡檢技術輕松地發現目標監視中的漏洞。結合不同的巡檢系統，相互學習，彌補彼此間的不足，解決系統中的不同問題，并充分發揮不同系統的優勢。此外，由于無人機巡檢技術是高度集成的，可以與其他系統很好地集成在一起，因此可以提高其應用效果。

2.4.6 監測效率高、深度廣

對于巡檢技術而言，保證監測效率是十分重要的一點。如果不能夠在第一時間處理發生的緊急事件，就很容易造成不好的社會影響和惡劣的結果。對比其他手段，無人機巡檢技術具有監測效率高的優勢。因此，利用無人機巡檢技術能夠第一時間對緊急事件進行有效處理，提高處理事件的效率和監測效率，同時還能改善處理的結果。

僅對大范圍的對象進行監視是不夠的，并不能達到理想的監視效果。目前，通過無人機巡檢技術可以實現小范圍的目標監視，同時在應用于電力線路巡檢工程的測量過程中，測量范圍可以更加靈活，增強控制能力。另外，充分利用該技術可以將目標區域的實際情況反映在相應的儀器中，從而可以擴大監視深度，大大提高地圖的直觀程度。

3 在電力線路巡檢工程中無人機巡檢技術的應用

3.1 航空拍攝工作

無人機技術的發展，其飛行高度越來越高，能夠進行高空的航空拍攝，這是人工巡檢測量達不到的。通過無人機攜帶輕型光學相機、高分辨率攝像機以及掃描儀等高精尖設備，能夠精細化航空拍攝工作。此外，無人機內部還裝有微型計算機系統，能夠對拍攝的照片和視頻進行簡單的處理、分析以及保存。

3.2 數據采集工作

在進行數據采集工作時，為了保證數據信息的安全，通常使用手動采集或自動加密采集的方式進行。工作人員通過遠程遙控并根據實際需求進行有選擇性的數據采集工作，為了保證數據的安全處理不泄露，在數據保存時，無人機內部儲存系統通常會進行部分加密處理，這是一種自動保護機制，工作人員需要用專門的密鑰進行加密的破解才能最終獲取相應的數據。當無人機遇到意外情況不能正常回收時，內部數據會進行相應的自毀處理，防止重要機密的外露，危害國家安全。

4 結 論

隨著科學技術的不斷進步，無人機技術也在不斷的發展，并且在電力線路巡檢工程領域發揮了更大的作用。將多種精密的巡檢儀器安裝到無人機上，能夠實現一系列的巡檢工作，完成人工巡檢和傳統巡檢完不成的任務。國家和政府應該加大無人機巡檢技術的研究投入，提高其技術含量，發揮在電力線路巡檢工程中的真正作用，為我國的發展做出更大的貢獻。