無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

王 鵬

（國網(wǎng)呼倫貝爾供電公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000）

1 無人機技術(shù)應用于電力線路巡檢工作的意義

中國在世界占地面積中，是最廣闊的，且地勢環(huán)境較為復雜的。基本上電力線路的架設(shè)，在惡劣環(huán)境的區(qū)域居多。由于電力線路較多，長時間暴露在外面，沒有做好相應的保護措施，遭受到自然災害以及日曬的破壞，產(chǎn)生斷電等故障較為頻繁，所以相關(guān)部門則要重視其對電力線路的定期巡檢作業(yè)，及時找出故障病因，并采取針對性的解決措施。目前，使用人工巡檢的方法較多，但在實際巡檢工作中，還是會因為環(huán)境因素而不能將巡檢工作完善好，對于巡檢工作中的細節(jié)問題得不到解決，日積月累，民眾用電的安全問題頻繁出現(xiàn)。當前，在無人機技術(shù)的大力推廣下，在電力系統(tǒng)安全巡檢工作上，對無人機技術(shù)加大了使用，在一定程度上彌補了人工巡檢工作中的缺陷，且有一定的積極作用，主要有以下幾個方面的表現(xiàn)。

首先，無人機技術(shù)在電力線路巡檢工作中的應用，可以有效避免在惡劣環(huán)境下對巡檢人員的傷害，極其安全；二是可以隨時開展巡查工作，排查電力系統(tǒng)中間的問題，極為方便；第三，無人機巡檢速度可以快到一小時幾十公里，相比傳統(tǒng)的人工巡檢工作，效率極高。雖然無人機技術(shù)的應用還處于起步和發(fā)展階段，存在很多不足，但是隨著科學技術(shù)的發(fā)展，這些問題都會得到解決，而今天的無人機電力線安全巡檢系統(tǒng)有效地結(jié)合了電子通信技術(shù)、雷達定位技術(shù)、信息分析技術(shù)等，使無人機在電力線路安全檢測中的應用煥發(fā)出更強的生命力[1]。

2 電力線路巡視工作中無人機技術(shù)的應用效果

2.1 無人機可以躲閃障礙物

進行電力線路巡檢的工作中，由于受配電區(qū)域環(huán)境因素的影響，電力線路周圍經(jīng)常出現(xiàn)各種障礙物。通過無人機設(shè)備的有效應用，在檢查供電線路的過程中可以避開空中的一些障礙物，可以有效防止無人機受到撞擊而損壞。通過使用先進的技術(shù)和合理的自動雷達探頭，可以準確判斷前方障礙物的分布情況，然后無人機控制系統(tǒng)可以進行精確的避障和巡檢電力線路，有效提高了巡檢率供電線路的工作效率和質(zhì)量，同時減輕了工作人員的工作量。此外，通過紅外光傳感系統(tǒng)的應用，可以準確判斷周圍障礙物的光源變化，發(fā)出相應的報警信號，合理規(guī)劃無人機的飛行路徑，控制障礙物之間的摩擦或碰撞。

2.2 無人機電力線路巡視工作的效果

無人機設(shè)備在電力線探測過程中具有較強的續(xù)航能力，探測效果非常明顯。通過開展無人機巡線工作，供電單位巡線工作的效果和質(zhì)量有了很大的提高，相關(guān)人員的工作效率也得到了全面的提高，減少了人力資源的投入。在整理分析了大量與供電工作相關(guān)的實際工作后，通過應用無人機技術(shù)對電力線路進行巡檢，可以實現(xiàn)全天候無干擾巡檢。相關(guān)人員只需在終端對無人機進行控制即可，（無人機）終端控制設(shè)備可完成遠距離輸電線路巡檢工作。與傳統(tǒng)巡檢工作方式相比，無人機設(shè)備的使用大大降低了巡檢員的工作壓力和時間，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益[2]。

3 無人機電力線路安全巡檢的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 飛行姿態(tài)控制技術(shù)

外界環(huán)境因素，如氣候因素中的強風或降水，都可能對無人機的飛行狀態(tài)與姿態(tài)產(chǎn)生較大的影響，致使無人機的飛行控制出現(xiàn)不穩(wěn)情況。無人機的姿態(tài)控制技術(shù)屬于無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)中的一個重要應用，不僅能讓無人機的飛行狀態(tài)更加穩(wěn)定，還能讓無人機按照預定線路規(guī)劃開展飛行過程。依據(jù)專業(yè)研究人員的研究數(shù)據(jù)結(jié)論，LQG 控制器主要控制無人機的俯仰翻轉(zhuǎn)姿態(tài)，而PID 控制器也是無人機飛行控制中的一個重要系統(tǒng)，可有效預防無人機在飛行或航拍過程中出現(xiàn)偏航問題[3]。

3.2 地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)

無人機電力線路巡檢工作主要由地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)承擔，地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要是利用巡檢設(shè)備中的紅外成像儀、紫外線成像儀或POS 系統(tǒng)聯(lián)合保證數(shù)據(jù)傳感器可以發(fā)揮出較強的數(shù)據(jù)收集與分析功能。地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)還能夠?qū)τ行畔⑦M行收集與分析，保證生成的數(shù)據(jù)結(jié)果更加精確，具備更強的參考性。

3.3 正射影像采集技術(shù)

通常情況下，無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)中的正射影像采集技術(shù)需與GPU 模型聯(lián)合，并以GPU 模型為基礎(chǔ)，保證采集技術(shù)的數(shù)據(jù)采集作用可全面發(fā)揮，在對此項技術(shù)進行應用時，其最大的技術(shù)優(yōu)勢是能讓正射影像采集速度大幅提升，并為航測影像的快速處理提供技術(shù)方面的支持。

3.4 無線通訊技術(shù)

無人機的遙控測量功能、信息傳遞功能以及跟蹤定位服務功能，三種功能的全面發(fā)揮離不開無線通信技術(shù)的輔助。為了讓無線通訊技術(shù)的作用全面發(fā)揮，在對無人機的遙控測量工作進行組織落實時，應對幾方面進行重視：首先，測量無人機的飛行狀態(tài)，保證無人機在飛行過程中路線精確、過程穩(wěn)定；其次，精確測量無人機設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，對無人機系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)背后的價值被更深入的開發(fā)。還可借助無線電通信技術(shù)以及巡檢技術(shù)對正在運行采集信息的無人機飛行狀態(tài)進行獲取，并通過地面設(shè)備對其進行控制，無人機上裝載的任務荷載傳感器在信息傳輸過程中發(fā)揮著不可替代的作用，能夠讓地面系統(tǒng)對無人機進行跟蹤定位，同時新建技術(shù)人員還可及時了解到無人機當前的位置以及任務的完成效果。如發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定的情況可及時操作系統(tǒng)進行糾正，無人機的巡檢技術(shù)由多個系統(tǒng)或技術(shù)終端組合而成[4]。

3.5 紅外線、紫外線探測技術(shù)

紅外熱成像儀在對無人機飛行過程中的表面溫度進行提取時，具備較強的敏感度，能準確測量到無人機表面溫度超過周圍環(huán)境溫度的異常溫升點。因此該設(shè)備最大的作用是能依據(jù)紅外光譜圖像對無人機飛行器的線路接頭、線夾和絕緣子設(shè)備進行溫度監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備在實際運作過程中可能出現(xiàn)的異常發(fā)熱情況，并對發(fā)熱點進行精確定位。紫外熱成像儀在實際應用過程中，還具備接受線路設(shè)備放電過程中出現(xiàn)的紫外光訊號功能，同時對無人機電力線路安全巡檢工作進行落實時，技術(shù)操作人員可直接配合圖像對系統(tǒng)出現(xiàn)的導線外傷、絕緣子放電及污染等放電等現(xiàn)象進行精確捕捉，尤其是紫外線探測技術(shù)被應用在電力線路巡檢過程中時，技術(shù)人員必須時時關(guān)注太陽光以及人造光源，因其可能會對巡檢工作造成了干擾進行重視，防止因為任何遺漏致使無人機出現(xiàn)飛行安全問題。

4 無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)具體內(nèi)容

4.1 無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)技術(shù)要求

（1）無人機的設(shè)計工作。普通型號的無人機設(shè)備并不能完成電力線路的安全巡檢工作任務，所以有關(guān)設(shè)計人員要結(jié)合電力線路安全巡檢工作的實際情況，來對無人機進行設(shè)計，例如崎嶇山路的適應能力、處在惡劣環(huán)境中的信息接受能力等，這有這樣才能夠確保無人機有效的和電力線路安全巡檢進行有效的結(jié)合[5]。

（2）構(gòu)建信息化處理平臺。以當前信息化技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)條件，提高無人機的信息反饋及處理總結(jié)工作，及時有效的跟蹤電力線路的實施狀態(tài)，準確定位突出故障位置，使得后期的檢修工作量難度系數(shù)降低。

（3）檢驗活動。在對無人機電力線路安全巡檢的檢驗工作中，主要的工作任務是檢查實驗電力線路中存在的問題、定位系統(tǒng)的中準確度等，來保障無人機工作的達到電力線路安全巡檢的要求，在檢驗工作中能夠及時找出存在的問題，并對問題進行實時記錄和收集處理，以便后續(xù)的檢驗工作更加合理化，使得無人機技術(shù)得到一定的發(fā)展。

4.2 無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）無人機及其他附加設(shè)備。對無人機的解釋可不用多說，其他設(shè)備中主要含有巡檢設(shè)備、數(shù)據(jù)獲取設(shè)備、傳感設(shè)備等，這些設(shè)備在運行狀態(tài)下可借助無人機做好電力線路的巡檢工作，同時也實時將收集的信息數(shù)據(jù)上傳到地面信息獲取設(shè)備中。

（2）地面信息獲取系統(tǒng)。和往常的信息獲取系統(tǒng)相比較來看，該系統(tǒng)的信息獲取能力較強，使無人機不管在惡劣環(huán)境下或是惡劣天氣下，能夠獲取無人機信息信號。

（3）地面數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)要做到對地面信息數(shù)據(jù)的獲取及接受，并對信息數(shù)據(jù)進行一定的歸納、整理、并做好終端的總結(jié)工作，將得出的結(jié)論結(jié)果上報于相關(guān)負責人，并備份，方便后期的維修工作。

5 結(jié)語

綜上所述，電力行業(yè)在當前國民經(jīng)濟增長的條件下迅猛發(fā)展，同時電力線路數(shù)量也在不斷的增長，無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)也有所增長。合理的應用無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)，這樣才能夠確保電力行業(yè)的發(fā)展可持續(xù)的進行。另外，相關(guān)人員越要加強對無人機電力線路安全巡檢系統(tǒng)的研究和探索，使得電力線路安全巡檢質(zhì)量及其效率得到一定的提升。