無人機在特高壓輸電線路巡檢中的應用

宋小光

摘? 要：隨著我國經濟的快速發展，我國電力產業的發展步伐也隨之加快，全國各地在較短時間內完成了輸電線路的大量新建工作。由于新建輸電線路所處環境較為嚴峻，走線地勢高低環形復雜，存在較多的交叉與橫跨現象，隨著時間的流逝，發生線路故障或者跳閘的現象越來越多。基于此，本文針對無人機在特高壓輸電線路巡檢中的應用進行了研究。

關鍵詞：無人機;特高壓輸電線路;巡檢

引言

無人機可高頻次線路區段內搭載高清攝像機、紅外測溫儀，獲得全方位輸電線路設備影像資料，迅速確定故障點，無死角的進行輸電線路缺陷巡視，而這些線路區段主要是巡視人員難以到達的地方;此外，通過超聲波測距，交叉跨越處導線凈空距離的測量數據較為準確，具有一定參考價值。無人機的主要優勢是運行費用低，靈活性強，安全性高，體積小等。

1.特高壓輸電線路各類巡線無人機的特點

1.1固定翼無人機

固定翼無人機的最大優勢在于飛行速度快，一般能夠達到 100km/h～200km/h之間，并且，固定翼無人機的另一優勢在于續航能力強，適合于進行大面積、大范圍并且長距離的巡檢任務。固定翼無人機可以選擇手動控制飛行或者全自動飛行模式，飛行過程不需要工作人員過多設置與更改，在飛行過程中進行間斷性拍攝操作，反應靈敏快速且機動性強。另外，固定翼無人機還具備實際載重量大的優勢，能夠在相同條件下搭載多臺巡檢設備進行飛行作業任務。但是，固定翼無人機同樣具備一定缺點，其不能懸停的功能成為一個弊端，固定翼無人機只能按照任務設置進行單方向的巡檢，將固定翼無人機放置在巡檢特高壓輸電線路的正上方進行俯視拍攝，或者按照固定翼無人機的飛行特點降低其飛行高度與飛行速度，進行沿線的仔細巡查。

1.2電動多旋翼無人機

電動多旋翼無人機使用旋翼旋轉時產生的動力飛行，采用多支對稱的旋翼旋轉抵消旋翼的自旋扭力，通過調整每只旋翼的轉速可以控制電動多旋翼無人機的飛行動作，包括前進動作、后退動作以及轉向動作。電動多旋翼無人機的驅動力為電力，體積小且重量輕，方便工作與運輸，內部結構簡單，方便操控人員的安裝與控制。另外，電力功能更為節能環保，適合可持續發展。電動多旋翼無人機的主要特點在于占據空間小，其旋翼可折疊安放，所有控制部件集中在無人機的中部，四周分布的主要是驅動系統，雖然在待機時，電動多旋翼無人機的旋翼是折疊存放的，但是，一旦開機，其反應非常靈敏，五分鐘內即能完成旋翼的伸展并準備作業。電動多旋翼無人機的另一個特點在于使用方便、操作簡單，其操作系統極易上手進行操作，因此能夠快速的應用到特高壓輸電線路巡視工作中。

2.無人機在特高壓輸電線路巡檢中的應用研究

無人機在特高壓輸電線路巡視中的應用方式較為統一，一般情況下，操控人員會將作業過程中會用到的較小的攝像機、照相機固定在無人機機體吊艙內，由副控人員全程負責，將無人機作業過程中拍攝到的影像資料全部記錄下來，并在無人機返航后對影響資料進行檢查與分析。飛行穩定是對無人作業技術的關鍵性要求，但是，根據目前發展情況，無人機在作業過程中仍會發生不定時的抖動，這就導致照相機不易對焦成功，拍攝出的影響資料分辨率較低。對于線路斷線、桿塔傾倒以及絕緣子損壞等故障，較易從巡視資料中看出，但是對于線路溫度異常、電纜老化等問題，僅通過無人機航拍作業仍然難以辨別。

在無人機進行飛行作業過程中，常使用數據鏈傳輸功能將航拍得到的影響資料實時投射到地面監控站的系統屏幕上，負責飛行控制的主控工作人員與負責監控圖像的副控工作人員互相配合，主控工作人員規劃好無人機飛行路線后進行實時操作，防止無人機飛行過程中出現偏離航線、停機返倉等意外，副控工作人員實時監控無人機傳回的畫面，一旦觀測到異常情況，立即通知主控操作人員更改無人機飛行路線，對異常地區進行重點巡查，要求兩位操作人員配合密切。

如果是進行可見光模式下的特高壓輸電線路巡視作業，要求巡查當日陽光明媚，較好的天氣情況有助于提高拍攝資料的清晰度;如果是進行紅外模式下的線路拍攝作業，要求避開日光充足的時間段，選擇日落之后、日出之前或者多云時進行作業，才能夠更好的拍攝到線路異常區段并進行分析。

無人機的航線選擇一般較為固定，通常在所巡查的特高壓輸電線路上方的一段距離內，飛行過程應當與線路保持平行，由于光線會對拍攝效果造成影響，無人機在飛行過程中應當時刻保持與陽光同側，拍攝的角度同樣有一定要求，鏡頭軸線需要保持適當傾斜，與輸電線路的距離保持在百米之內。由于無人機飛行過程中不能更改鏡頭拍攝方向，要求操控人員在作業前必須調整好鏡頭的指向，無人機飛行過程中只能通過更改飛行線路的方式改變鏡頭指向。根據目前發展進程，相關人員已經研制出解決這一問題的先進設備，即螺旋穩定系統操控平臺，通過這一平臺可以自由調整無人機拍攝設備的朝向，使無人機的巡視效果更為準確。

無人機必須具備線路桿塔自動跟蹤功能、GPS 自主線路導航控制功能，才能投入到實際的生產工作中并在最短時間內完成特高壓輸電線路的全部巡查工作。無人機要能夠穩定飛行，才能夠拍攝到高清無抖畫面。無人機裝載的拍攝設備能在飛行作業的過程中快速識別桿塔位置、線路信息與樹木等障礙，產生可見影像與紅外影像，具備自動跟蹤識別的快速攝像功能，使無人機在特高壓輸電線路巡視中的應用向更為自動化的方向發展。

無人機必須具備以下關鍵技術，才能夠應用到全天性的特高壓輸電線路巡視作業中。

首先，無人機需要具有自動飛行控制的相關功能與技術，才能夠完成自動化巡視相關工作。一般情況下，特高壓輸電線路長度能夠達到百公里級別，輸電線路與公路的距離也能夠達到數十公里，因此，要求無人機的遙控距離達到 30 公里。為了實現無人機的遙控功能，要求無人機必須具備線路桿塔自動跟蹤功能、GPS 自主線路導航控制功能，才能在最短時間內完成特高壓輸電線路的全部巡查工作。

其次，無人機需要具有能夠穩定飛行的相關功能與技術，才能夠拍攝到高清無抖畫面并完成巡查工作。在飛行作業過程中，無人機必須保持穩定，無人機會攜帶高清攝像裝備進行巡查工作，如果飛行不穩定，一是會對高精度儀器造成損傷，二是會影響拍攝圖像的分辨率與清晰度，導致實時傳輸的圖像資料模糊不清，難以查找線路中的故障點。

最后，無人機需要具有自動識別跟蹤以及快速對焦成像的相關功能與技術，才能夠快速準確的找到故障點。無人機裝載的拍攝設備應當具備快速曝光的攝像功能并應用最為先進的測繪技術，才能在飛行作業的過程中快速識別桿塔位置、線路信息與樹木等障礙，產生可見影像與紅外影像。具備自動跟蹤識別的快速攝像功能，能夠使無人機的整體作業帶來巨大便利。

結語

總是所述，若想完成巡線作業任務，無人機必須保證其在飛行功能、通訊功能、任務功能、安全保護功能以及監控顯示功能方面的需求，需要具備自動飛行控制的相關功能與技術、能夠穩定飛行的相關功能與技術、自動識別跟蹤以及快速對焦成像的相關功能與技術才能夠真正應用到高壓輸電線路的巡視作業之中。

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