架空線路無人機巡線技術(shù)的相關(guān)探討

摘 要：架空線路其自身的特性原因?qū)е缕淙菀资艿胶芏嗤饨缫蛩氐挠绊懀瑦毫拥沫h(huán)境條件及氣象原因均是導(dǎo)致線路出現(xiàn)故障的原因?；诖诵枰ぷ魅藛T沿電線塔進行巡視工作，進而在第一時間發(fā)現(xiàn)故障或損壞，及時的對其進行搶修。無人機巡線技術(shù)的出現(xiàn)恰好可以對該類問題進行處理，對架空線路中的隱患進行排除，下面就架空線路無人機巡線技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進行分析研究，希望為我國巡線工作的開展提供更多幫助和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：架空線路；無人機巡線技術(shù)；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.211

0 引言

架空線路已經(jīng)實現(xiàn)了大范圍的覆蓋，途經(jīng)地區(qū)地形情況十分復(fù)雜，為巡線工作帶來很多困難。若想在最短的時間內(nèi)排除架空線路中的故障問題、對線路運行情況進行了解，需要對其進行巡線處理。目前，無人機巡線技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到架空線路的檢查工作中，這種技術(shù)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)人工巡線工作中效率低下、效果不佳以及勞動量巨大的問題，在地形復(fù)雜的路段也可以開展巡線工作，巡線工作的效率得到提高，成本有所下降，同時也可以最大限度的保障工作人員的人身安全。

1 架空線路無人機巡線技術(shù)

1.1 位置控制技術(shù)

應(yīng)用無人機巡線技術(shù)對架空線路進行巡線時，可能會受到環(huán)境、氣象等諸多因素影響。在巡線工作開展過程中，為了提高無人機巡線技術(shù)應(yīng)用的安全系數(shù)，需要提高位置控制工作的質(zhì)量。研究人員已經(jīng)對位置控制系統(tǒng)進行完善和應(yīng)用，通過LQG控制器可以對無人機翻轉(zhuǎn)、俯仰動作進行控制，而PID控制器也可以對偏行方面進行調(diào)整。這種系統(tǒng)的魯棒性較高，穩(wěn)定性良好，因此在無人機巡線技術(shù)的應(yīng)用過程中發(fā)揮較多作用，即使無人機進入懸停狀態(tài)，人們也可以通過繩索對機體進行拖拉，控制系統(tǒng)也能夠正常高效的運轉(zhuǎn)。

1.2 視覺跟蹤技術(shù)

對架空線路進行巡線時，使用的無人機需要具備規(guī)避障礙物、導(dǎo)航等能力，因此需要視覺跟蹤技術(shù)為其提供更多支持。我國的研究人員已經(jīng)對該項技術(shù)進行了實驗，然而在將實驗成果應(yīng)用于實際時，尚且存在一些問題：機體的振動對圖像質(zhì)量產(chǎn)生一定負面作用；由于導(dǎo)線的直徑較小，在整個圖像背景中不夠明顯，視覺跟蹤方面的工作進程受阻。和架空線路相似度較高的直線型結(jié)構(gòu)會對巡線跟蹤工作造成一定干擾，例如各類電力導(dǎo)線和鐵路等，因這些結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)跟蹤失誤，最終造成嚴(yán)重的負面影響?；谝陨锨闆r，研究人員將霍夫變換的相關(guān)算法應(yīng)用其中，并且可以完成三條線的跟蹤工作，將無人機在橫縱兩個方向的移動情況傳遞至控制中心。這種算法可以對圖像背景復(fù)雜混亂程度較高的區(qū)域進行跟蹤。

1.3 故障檢測技術(shù)

第一，激光雷達的檢測技術(shù)。該技術(shù)在定量測量精度方面存在一定優(yōu)勢，通過激光測距裝置，能夠?qū)€路與建筑間距、線下植被等方面進行精準(zhǔn)測量，后續(xù)的違章建筑處理工作以及樹木砍伐工作可以更加順利的開展。激光雷達巡線技術(shù)可以獲取準(zhǔn)確的激光點云信息，對線路走廊進行掃描，之后可以利用航空數(shù)碼裝置的影像信息對其進行輔助，最終完成走廊三維模型的構(gòu)建。但是，因載重方面的制約，無人機上激光雷達巡線裝置的配置仍不常見。

第二，視覺探測。將高清的攝像裝置及相機裝置配置在無人機上，完成巡線工作的視頻及圖片的拍攝工作，同步的將信息進行傳輸或存儲，然后基站對視頻及圖像中的線路外觀進行分析和觀察，判斷有無故障。這種技術(shù)可以對線路顯性故障進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)絕緣子破損、變形、斷股以及松脫一類的故障，其圖像質(zhì)量將會對判斷工作的準(zhǔn)確性及精度方面造成一定影響。

第三，紫外及紅外探測技術(shù)。將紫外成像裝置及紅外熱成像裝置配置在無人機上便可以完成相應(yīng)的巡線工作。前者可以對放電紫外信號進行探測，將圖像呈現(xiàn)到屏幕中，對圖像進行分析和觀測，最終便可以得出電暈強度信息及位置信息。紫外成像原理的應(yīng)用可以對放電情況、導(dǎo)線外傷等方面進行檢測；后者主要通過非常態(tài)升溫點紅外光譜對架空線路的線夾、接頭等方面情況進行判斷，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的發(fā)熱點。

1.4 無線通信技術(shù)

在無人機與基站之間需要進行信息的傳遞，因此需要通過無線傳輸裝置實現(xiàn)這一信息互傳的功能。無人機可以記錄每一時刻的圖像及視頻信息，同時其位置信息需要被巡線工作人員所掌握，基站可以向無人機下達一些任務(wù)指令，進而更好的完成巡線工作，因此在無線通信方面需要能夠抵抗一定干擾，在較長的距離可以接收到各種信號信息。

1.5 無人機組合

對架空線路進行巡線時，可以將無人直升機與固定翼機進行結(jié)合，也可讓小旋翼機和固定翼機同時工作。每隔一段時間對距離較長的架空線路進行檢測時，可以通過固定翼無人機進行檢測，如果人們已經(jīng)知道了故障發(fā)生的位置，便可以通過小旋翼機與直升機的共同作用下完成巡線檢測工作。以懸停式的方式對架空線路徹底、仔細的檢測。通過這些組合方式可以使無人機巡線技術(shù)的優(yōu)勢被最大限度的發(fā)揮，不同機型之間也可以進行優(yōu)勢互補，最終避免在巡線工作中出現(xiàn)疏漏，掌握精準(zhǔn)全面的架空線路信息和狀況。

就效果方面而言，無人直升機具有一定優(yōu)勢，同時可以完成中距離巡線工作，因此若資金條件允許，可以使用無人直升機和固定翼無人機的組合方式開展巡線工作。

2 結(jié)束語

綜上所述，無人機巡線技術(shù)的研究和應(yīng)用價值較高。較傳統(tǒng)巡線技術(shù)相比，無人機巡線技術(shù)可以對架空線路巡線工作中的缺陷進行改進和彌補，無人操作便意味著沒有人員傷亡，同時該技術(shù)可以對地形條件復(fù)雜的區(qū)域進行檢查，擴大巡線范圍，后續(xù)人們也不必花費大量的經(jīng)費。然而，無人機巡線技術(shù)還存在很大的進步空間，人們需要對其進行不斷的研究和改進，為我國架空線路巡線工作的開展提供更多幫助和支持。

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作者簡介：李宏剛（1968-），男，陜西周至人，本科，機電高級工程師，研究方向：煤礦地面供電技術(shù)及管理。