無人機輸電線路巡線系統及應用研究

張繼財

摘 要：今時不同往日，如今人們在電力方面越來越緊需，這直接促進了電力行業的飛速發展。而電力的輸出則需要輸電線路的支持，就我國而言，地理環境各有特色，形色不一，因此在不同地區的輸電線路也各有千秋，傳統的人工的輸電線路巡線很難再滿足所需。尤其是南方地區，輸電線路較多分布在高山密林當中，更增加了人工巡線的工作難度。而無人機卻可以實現空中飛行，并且能夠靈活操作，可以有效解決輸電線路人工巡線所面臨的障礙。因此本文首先對無人機輸電線路巡線系統進行了介紹，其次對其應用進行了研究。

關鍵詞：無人機;輸電線路;巡線系統;應用

無人機如今已經在多個領域方面都實現了應用，它可以實現空中拍攝檢測功能，如果能夠將其運用于輸電線路巡線工作中，那么必將對我國的電力發展具有促進作用。傳統的人工巡線方法很難適應我國復雜的地理環境，而且在天氣較為惡劣的情況下還極容易引發各種危險事故，而將無人機利用到輸電線路巡線工作中，便可以有效預防這一隱患問題的發生。所以對此必須要對無人機輸電線路巡線系統進行深刻的認識，如此才能夠提高巡線的工作效率。

1 無人機輸電線路巡線系統

1.1 工作原理

無人機輸電線路巡線系統是以無人機為主要載體進行實現的，首先，需要在無人機上對高清的攝像頭進行安裝，或者安裝特定的單人設備，通過對無人機進行操縱，使它能夠在空中對線路圖像進行拍攝，以視頻的形式進行呈現，然后再對獲取到的視頻信號進行壓縮，最終將其傳輸至調制器，最后在將其送之至載波進行加載，而微波接收機則負責將獲得的信號進行解調，并將其呈送給監視器上，以此達到來達到空中巡線的目的。其系統示意圖如下圖圖1所示。

無人機需要獲取到遙控指令，才能在空中飛行錄像，而遙控指令一般經錄像機進行送出，然后編碼接口模塊又會對送達的遙控指令進行編碼操作，并將其傳輸至發射機，同時全向天線會通過編碼頻率方式傳達輻射，目的地為監視前端。而定向天線則會對指令進行接收，并且再對數字信號采取解調操作，以用來對鏡頭的旋轉等操作進行控制。另外，由于我國的地理環境復雜，因此在實際作業中，可能會存在某些高型建筑物會對信號傳輸造成一定的影響，而中繼站的建立會使得信號強度得以增強，有利于信號的穩定傳輸。此外，監控中心所使用到的錄像機，其容量比普通錄像機大很多，而且還可以多畫面呈現，并且它還能夠實現一天24小時全天檢測。

1.2 實施方案

⑴視頻音頻方案。無人機輸電線路巡線系統主要是通過呈像的方式來開展巡線工作，因此必須要保證視頻或者音頻在傳輸過程中的質量問題，避免發生嚴重的失真問題。所以為了有效預防這一問題，該系統融入了一系列的相關技術，比如ROD斷線保護技術、ARQ丟包重傳技術、FEC糾錯技術等等，這些技術能夠從根本上解決傳輸質量的問題，同時也提高了系統的糾錯能力，也就是說即使有5%的數據發生丟包問題，也不會對圖像的質量造成過于明顯的影響。而斷線保護技術則是依賴網絡攝像機完成相應工作的，它能夠對系統的網絡狀況進行實時檢測，一旦檢測到斷網現狀，那么它會自動的對攝像內容進行保存。除此以外，在對視頻信號進行傳輸的過程中，還會受到多種因素的干擾，會對視頻質量造成影響，所以對此系統還采用了視頻緩沖技術，如果發生短暫性斷線，那么它依然可以保證視頻信號的正常傳輸。

⑵數據傳輸方案。數據傳輸方案與視頻音頻方案存在的不同之處在于二者的傳輸主體不同，數據傳輸方案主要是針對于數據傳輸而言的，通過一系列可行的方案來達到提高質量的目的。在無人機輸電線路巡線系統中，為提高數據的傳輸性能，對此特別采用了中頻可以發送350MHZ，并接收140MHZ的解決方案，而該方案主要是依賴耐張塔對系統進行搭建的。針對數據傳輸，有以下幾方面的特性：①耐張塔距離服務器光纖鏈路可達200千米，并且能夠進行雙向傳輸，對于任一方向的數據傳輸，其帶寬都要在150Mbps以上。②耐張塔鏈路與無人飛行平臺相隔最遠距離為十六千米，并且耐張塔還會為無人飛行平臺提供大小為2Mbps的控制和反饋信息。③地面指揮車距離耐張塔鏈路同樣長達16㎞，但是它可以雙向傳輸，無論處于哪個方向的傳輸，其帶寬大小都高達100Mbps以上。

1.3 巡線通訊系統

輸電線路巡線工作必須要保證數據的精準性，因此對視頻的最低要求便是高清，而高清視頻則必須要求高帶寬，然而對于無人飛行平臺和單人而言，它的承載能力有限，所以對此采用單鏈路耐張塔，并且對于同一系統，二者不能同時進行使用。除耐張塔以外，指揮車也采用單鏈路系統，在對無人機的拍攝情況進行觀看時，需要通過服務器進行點播，而服務器則位于供電公司的總部。另外，為提高光纜傳輸性能，可以將光網橋技術應用其中，并且要求能夠進行雙向傳輸，其寬帶大小應高于100Mbps;語音服務在一定程度上也實現了創新，它主要采用VOIP模式，并且能夠通過語音網關實現傳統語音與新型語音服務的轉換;將傳統電話與指揮車IP語言相互聯通，當撥打電話時，只需要將號碼和IP地址映射在電話網關上即可。而單人撥打電話時，可以采用熱線方式直接呼叫調度中心。

2 無人機在輸電線路巡線中的應用

2.1 紅外熱像檢測

如果在某一時刻，輸電線路發生問題故障，那么此時便會導致接觸電阻增大，同時產生一定的負荷電流，使得輸電線路產生嚴重的熱現象。此外，當絕緣子的值接近于零時，那么會導致線路電壓的增大，同時會導致熱現象的產生。并且，在發熱的部位還會產生紅外圖像，并且相比于正常效率，更加明顯，而無人機則可以利用紅外熱像檢測儀，能夠準確的判斷出故障發生的具體位置。

2.2 電子光學檢測

在輸電線路中，分布有多個絕緣子，而對于不同的絕緣子其分布的電壓也存在差別，一般來說，越接近導線的絕緣子，其產生的壓將也就越為明顯，當降到0值時，電壓又會重新進行分布，此時越接近導線的絕緣子所分布的電壓就越高，進而會產生局部放電的現象。而無人機對電子光學檢測技術加以應用，對放電位置的輻射情況進行檢測，通過對檢測結果進行分析便可以分辨出絕緣子的絕緣性能，并進一步斷定是否有故障發生。

2.3 激光振動檢測

絕緣子在工作中可能發生開裂現象，如果不能夠及時采取正確的判斷，那么將會對系統造成影響。而相比于正常的絕緣子，開裂的絕緣子的振動頻率相對來說較小，所以針對絕緣子的這一特性，可以將超聲發生器安裝在無人機上，通過對絕緣子的振動信息來分別出開裂的絕緣子。

3 結束語

綜上所述，隨著國家對電網建設工作的重視程度，輸電線路巡線作業也隨之面臨著更高的要求，以人工巡線與無人機巡線相比，顯而易見，無人機巡線更具有明顯的發展優勢，它可以實現空中錄像功能來達到輸電線路巡線的目的，可以有效克服人工巡線中所面臨的各種問題，通過上文分析可知，無人機輸電線路巡線系統具有光明的發展前景，希望從事電網工作的相關人員能夠對它加以更廣泛的應用。

參考文獻：

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