輸電線路無人機巡檢技術分析

楊光

（國網四川省電力公司彭州市供電分公司，四川 彭州 611930）

前言

當今我國的科學與技術的發展是十分迅速的，電網建設的規模也不斷擴大，與此同時，電網結構也變得愈發復雜，因此對于電網的檢查和維護工作，也就顯得尤為重要。相關維護工人對于電網進行定時的檢測和維修確保了電網運作時的穩定性。但是由于信息技術的高速發展電網結構也變得愈發困難相關從業人員想要對電網進行檢測也變得十分不容易在檢測的過程中往往投入了大量的人力和物力。往往維修人員投入更多的勞動力，卻得不到工作效率的提升。當前，為了減少該行業的人力投入，主要使用了無人機技術來檢查輸電線路。但是無人機技術的發展仍然不能滿足巡檢電網所要求的技術[1]。無人機在巡檢過程中往往容易碰撞損壞或者被他人惡意搶奪，這都嚴重阻礙了無人機巡檢電網技術的發展。并且隨著電網結構的復雜性不斷提升，工作人員就需要及時更新無人機巡檢電網的相關技術，這樣才能更好地適應當前復雜的電網，從而利用無人機更好地進行巡檢工作。

一、控制無人機技術

在控制無人機技術中，飛控技術是其中非常重要的技術，它的核心組成是屬于飛控計算機的。那么，針對飛控計算機，他所展現出來的性能，就取決于飛控系統的性能。如果能夠得到高性能的飛控計算機，無人機的控制才能更加安全和穩定，在循環過程中，就能充分發揮它的作用。與此同時，飛控技術不光是指控制無人機飛行的技術，還包括無人機在飛行過程中對于信息的采集和數據的傳輸。因此，在無人機的控制技術中，應當要實現對無人機的有序控制，能夠準確計算無人機的飛行路線，并且無人機必須要在專業人員所發送的指令一下，按照路線準確飛行完成所規定的路線和管理的任務，確保無人機在飛行，傳輸，數據等執行各項任務過程中的穩定性。

（一）多余度飛控系統

各種精密的電子器件組成了飛控計算機的硬件。在使用飛控技術的同時，也促進了集成電路的發展。但是當前我國集成電路制造元器件的工藝水平十分的不先進，這也導致所制備出來的寄生電路元器件不夠可靠。與此同時，當前傳統設計飛控系統的方案并不能適用于當前的，實際情況，這也嚴重降低了在使用無人機進行巡航的過程中的可靠性[2]。所以，相關設計人員為了確保無人機飛行過程中的穩定性和可靠性，提出了余度技術。這項技術能夠確保無人機飛行過程中的穩定性和可靠性，能夠使無人機飛行過程中的容錯率增加，滿足了當前使用無人機巡航的要求，并且主要使用了兩個或兩個以上的相同部件或者系統，確保這些部件和系統能夠在無人機飛行過程中有效的協調和調度，多種系統在協調的過程中就能夠得到一個正確的結果，這也進一步確保了無人機飛行過程中的穩定性。除此之外，在飛控系統中的魚肚結構中，它主要包括了二余度和三余度這兩種。

并且余度技術主要是指改進無人機的內部硬件結構，從而確保飛控計算機運行過程中的穩定性。

當前，科學與技術的發展迅速，我們也就需要更高性能的飛控計算機，從而確保無人機飛行過程中的可靠性。與此同時，針對雙余度結構，它能夠在實際設計無人機小型化過程中提供極大的幫助，突破了傳統大體積的余度結構設計，使無人機的結構更加簡單明了。與此同時，余度結構是從主從機制中引申出來的，它能夠使系統故障的覆蓋率有所降低，這也就導致了分配權限過程中的不明確，不合理的仲裁流程缺乏公平性等情況產生。所以說，在對無人機雙余度的飛控計算機進行設計的過程中，要確保故障覆蓋率的提升，這樣才能使無人機的飛控系統在實運行中具有一定的穩定性和安全性，也就是無人機的設計工作更加具備實際的價值。

（二）飛行控制方式

當前，控制無人機飛行的主要方式有如下的兩種。其一，人工控制，其二是通過代碼自主控制。人工控制是較為傳統控制無人機的方式，也是最簡單的方式，他是指人工在地面上遠程控制和操控無人機的飛行。通過代碼自主控制，主要借助了無人機的飛控計算機，它使用了計算機對無人機進行連接，利用計算機所發出的信號來控制無人機的飛行任務。這兩者是有明顯的區別的，他們都存在著不足之處。利用人工控制無人機，主要需要操控無人機的手柄，這也就意味著，人是唯一能對無人機進行控制的。所以，一旦無人機處于復雜的環境之中，人工很難對無人機所處的環境進行判斷和控制，這也就導致了人工控制的飛機很容易在復雜的情況下產生墜機等危險的情況發生。那么，利用飛控計算機來操控無人機的過程中，也存在著不少的問題，舉例來說就是飛行過程中無人機往往存在許多不確定因素，它主要包括不確定的參數，無法及時確認的動態建模，隨機的擾動性測量的傳感裝置，接受的噪音較多以及復雜的代理信息模式等各個方面。

二、無人機避障技術

通常情況下，相關從業人員借助無人機來巡檢架空輸電線路的時候，往往在輸電線路旁邊的通道以及各種樹木，建筑物都對無人機的巡航飛行產生了非常多的安全隱患。所以說無人機在飛行巡航的過程中，必須能夠自主地對周邊環境的障礙物進行實時的檢測，檢測之能夠重新規劃路線，確保完美躲避障礙物。為了實現無人機的這個功能，就需要相關的研究人員針對無人機避障技術進行不斷地調整和優化[3]。當前，使用到無人機上的規避技術是通過紅外感知障礙物的位置，并且從障礙物的深度獲取相關圖像，利用圖像的輪廓選擇合適的路線，對障礙物進行規避，與此同時，對當前的場景進行建模，這樣在遇到相同障礙物的時候，就能迅速給出合適的路徑。在無人機這個領域中，使用比較常見的障礙物檢測傳感器，有超聲波傳感，激光傳感以及雙目攝像機等。

（一）超聲波測距

相關工作人員使用超聲波進行測距，通過發送超聲波，感受超聲波返回的速度，接收到這個超聲波信號后，就停止計數器的技術功能，結合超聲波在空氣中的傳播速度來判斷，當前與障礙物之間的距離。利用超聲波進行距離測定有一個非常顯著的優點就是成本低，操作便捷，然而，利用超聲波測距也會產生許多的問題，超聲波往往會受到很多的干擾，從而導致測量的不準確，這也就很容易導致無人機在飛行過程中的安全隱患。

（二）激光雷達測距

當前，在激光雷達的領域，主要使用了TOF測距原理，它同超聲波測距十分的相似，然而，它主要是利用光的時間差和相位來對無人機周圍的事物進行判斷，如果在無人機的周圍有障礙物，那么，就通過光傳播的速度來判斷無人機與障礙物之間的距離。假若無人機當前是懸停的，那么這個時候，無人機內部的TOF 系統就會高速旋轉，旋轉速度，的范圍是在每秒兩圈到每秒五圈之間，在旋轉的過程中，TOF 系統就能360度的掃描無人機周圍的情況，如果在某一方位檢測到相關障礙物，就會給無人機發出指令，從而改變無人機的飛行方向，有效對障礙物進行規避。假若在無人機巡航過程中，內部的TOF 系統不再旋轉，那么，無人機就會在前進的道路上發出一道麥光沖通過脈光沖的傳播方向，確定無人機的前進方向[4]。但是TOF 賬系統是一個比較先進并且發展不夠完全的系統，它需要我們投入更多的財力，并且也很容易受到太陽光的干擾，所以，在使用TF 系統的同時，也要確保芯片中有能夠抵抗太陽光干擾的相關程序。

（三）毫米波雷達測距

毫米波雷達測距是指無人機通過裝置發射出錐狀的波數，一般這個波數的距離小于250 米，范圍并不是很大。與此同時，毫米波雷達裝置的發射波和返回波之間的間隔時間比較小，在一般簡單的發射賣車裝置中，很難利用到。當前，我國市場上的毫米雷達測距裝置是利用FMCW 信號體質，它能夠通過計算回波頻率和發射頻率來探求當前與障礙物之間的距離。毫米波雷達的顯著優勢是帶寬體積小，質量小，高速的掃描等，他對于障礙物的掃描顯得尤為精確，哪怕是極其微小的障礙物，也能夠進行測定，所以在無人機巡檢過程中，這種精密的探測裝置也非常的熱門。

（四）雙目視覺測距

在雙目視覺測距技術中，主要利用的是視差這個原理，機械的視覺系統中，通常會利用雙攝攝像機，借助雙向視覺技術，能夠從不同的角度獲取事物的原貌。機械的視覺就是通過一個攝像機，一方面，從不同的方位認識這個圖像。另一方面，在不同的時候，對同一個景物獲取不同的數字圖像[5]。通過這個原理，借助雙攝攝像頭，就能夠多角度的獲得3d 的物體模型，這也就使該裝置能夠非常精確地確定障礙物所處的位置。并且雙目攝像頭能夠精確計算攝像機與物體之間的距離，這項技術非常適用于無人機規避技術，尤其在架空輸電線路中，能夠進行廣泛的運用。

三、結論

如上文所述，無人機在巡檢的過程中往往會遇到十分復雜的實際情況，所以必須要確保無人機巡檢的安全性。與此同時，利用無人機進行巡檢，要充分發揮它的效率性以及所傳輸回來的結果的準確性。但是利用無人機巡檢過程中也存在一些安全隱患，這時候就需要相關的從業人員充分了解無人機所處的環境以及架空輸電線路的結構，確保無人機飛控系統的穩定性以及規避障礙技術的精確性，這樣才能使無人機在巡檢過程中安全的飛行，穩定的傳輸數據，從而實時監測架空輸電線路，確保架空輸電線路的穩定性。