基于輸電線路巡檢中的無人機航測技術要點分析

吳高翔 吳澤智 國網南平供電公司

現如今我國經濟呈飛速發展的趨勢，人民的生活水平也得到了巨大的改善，這也直接導致人們對電力的需求與日俱增。通常情況下，輸電線路都會被設置在較為空曠的郊外、野外區域，所以輸電線路附近的地勢地貌較為陡峭，具有一定的復雜性。在輸電線路的巡檢過程中，如果使用傳統模式下的人工巡檢方式，巡檢成本較高，并且無法有效保障巡檢人員的安全，不利于提高輸電線路巡檢工作的質量及效率。除此之外，因為輸電線路通常被設置在空曠的郊外地區，容易受到自然、氣候、人為等因素的影像，線路發生故障的概率較高[1]。所以這就需要探索一種高效的巡檢方式提高巡檢質量，為后續的維護和修理提供便利。使用無人機航測技術便能改善傳統方法的不足，效果確切。

一、將無人機航測技術應用于輸電線路巡檢的優缺點

（一）優點

無人機航測技術在輸電線路巡檢工作的優點主要表現在下述幾個方面：第一，因為無人機的質量和體積較小，并且并沒有嚴格限制其起飛及降落的具體位置，其受到氣候因素的影響十分小。無人機的起飛和降落操作簡單，使用過程中只需要確保附近區域視野開闊以及地形地勢相對平臺便可。除此之外，無人機不僅可以實現高空飛行，同時也能夠實現低空飛行，受外界氣候因素影響較小。第二，無人機在作業過程中具有高效迅速的優點。在無人機設備運輸環節，因為無人機的體積較小，所以可以通過其他線路進行有效運輸，例如鐵路、公路或者航空路線等，完成運送后便能夠進行航測工作，為輸電線路巡檢工作提供了極大的便利。第三，除了飛行作業之外，還可以將超高清影像設備安裝在無人機上，對影像設備的分辨率進行優化，充分利用集成技術，工作效果確切。通常情況下，除了要將專門的高清影像設備安裝在無人機上，同時無人機還需要具備專門的全球定位系統（Global Positioning System，GPS）以及相關導航系統。現如今，科技發展日新月異，關于攝影、導航、定位的設備也變得愈發現代化、智能化和先進化，例如通過超高清攝影設備拍攝到的影像資料變得越來越清晰，其分辨率也越來越高[2]。第四，無人機系統具有一定的故障發生率，如果無人機質量性能不佳，或者作業過程中受到其他因素影響，可能會出現腹脹，但是對其系統進行維護十分簡便，并且該項技術所需要使用成本較低，同傳統巡檢方法相比，巡檢風險性更低。同時，無人機系統具有一定的集成性作用，機身上的多數設備能夠實現拆卸，這也為后期設備的維護檢修提供了便利。

（二）缺點

雖然無人機航測技術具有諸多優點，但是將其應用于輸電線路巡檢工作中也可能會出現一些問題。首先，從時間出發，無人機的航測時間普遍較短，主要原因為其電池容量較少，無法為其提供足夠的動能，受到電池因素的影響，無人機的續航能力不佳，但是隨著科技的不斷進步，這一問題逐漸得到了改善，目前很多大容量的電池開始被應用于無人機設備中。其次，從遙控距離出發，無人機的飛行距離具有一定的局限性，通常情況下，多數無人機的遙控范圍在1000m左右，但是很多無人機設備不能夠完成圖像缺陷分析工作[3]。

二、無人機巡檢的構成

無人機設備由下述幾方面構成，本文對此進行一一分析。

（一）無人機平臺及系統

航測功能主要是通過無人機平臺實現，除此之外還需要將較多種類的傳感器設置在無人機上，這樣才能保證其航測功能的實現。首先，從數據獲取系統出發，該系統是收集數據、獲得數據的最重要平臺，同時飛行平臺及穩定平臺是其主要組成部分，同時無人機還具有預警系統和躲避故障系統。正是因為這些平臺和系統的功能才能確保無人機正常運轉，同時大大增強了收集信息的準確度和質量，數據具有較高的參考價值。

（二）數據通信鏈路系統

數據通信鏈路系統是無人機的一個主要部分，其主要功能位發射和接收信號。在工作環節中，無人機需要與地面測控站保持數據的實施傳送及交互，并且應保證傳輸的速率達到4-8Mbps，這樣，位于地面測控站的工作人員才能完成數據的交互及傳送。

（三）地面測控站

店面測控站是輸電線路巡檢工作的接收場所，其中含有諸多系統。其中，應用較為廣泛的系統為地面控制系統。并且數碼編解碼系統及分析系統也得到了地面測控站的廣泛應用。除了接收無人機的勘測巡檢數據之外，地面測控站的一大職能便是全程監管無人機的飛行情況，并且全面控制飛行過程中的信息獲取方法。

（四）地面數據處理系統

地面數據處理系統的主要作用為后期有效處理相關信息，對于未能夠及時存儲的信息數據，該系統可以提供相應的支持。通常情況下，三維可視化系統、安全巡檢系統及數據預處理系統共同構成了地面測控站。通過對三維可視化技術的使用能夠及時發現輸電線路出現的故障，進行有效評估，并且對于不同線路的不同故障情況，同樣可以進行有效評估。安全巡檢系統包括激光、紫外線燈多種感應設備[4]。同樣，數據預處理系統同樣也具有諸多感應設備。

三、基于輸電線路巡檢中的無人機航測技術要點

（一）線路風險探測技術

對線路風險進行探索對于輸電線路安全、穩定巡檢具有重要意義。在巡檢過程中，應盡快。準確地發現線路存在的風險問題，并對癥下藥，進行維護。在這一環節需要使用探測技術，將其細化可分為視覺探測技術和紫外線探測技術。在實際應用環節，需要使用無人機設備和相關攝影、探測器設備，并且及時接受和傳送搜集到的數據，工作人員在地面可以及時接受影像資料及數據。經過嚴密的檢測和判斷后，及時找到線路存在的問題。

（二）飛行姿勢控制技術

在巡檢過程中，如果環境不佳，可能會影響無人機飛行角度，進而導致偏移問題發生。為了增強飛行質量，保證巡檢工作質量，需要加大對無人機飛行姿勢的控制。使用LQG 控制器能夠對其俯仰和翻轉情況準確控制，并且還能夠完成空中暫停作業，提高了巡檢工作質量。

（三）無線通訊技術

無線通訊技術便是測控技術，通過對該技術的使用，能夠對輸電線路進行遙控測量，具有跟蹤定位及傳送信息的作用。遙控測量指的是對飛行過程中無人機的情況及設備參數的測量，并且合理控制其飛行狀態。

（四）地面數據處理技術

無人機將收集到的數據傳送到地面數據中心，工作人員進行處理作業。這一流程需要借助紅外成像儀、紫外成像儀及POS 系統等。及時處理采集信息，能夠將風險排除，為接下來的維護工作提供便利。

四、結語

現如今隨著城市化步伐的不斷加快，人們對于電力資源的需求也在不斷提高。將無人機航測技術應用于巡檢工作中能夠大大提高工作質量及效率，及時發現線路存在的問題，為線路的正常運行提供保障。