中繼通信系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)線路巡視作業(yè)中的應(yīng)用

魏政偉　何寧安

摘 要：隨著近些年來(lái)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提升，當(dāng)前無(wú)人機(jī)作為重要的勘測(cè)巡視技術(shù)手段，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中。本文結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就當(dāng)前我國(guó)中繼通信系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)的巡視作業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，以期能夠提升我國(guó)無(wú)人機(jī)線路巡視作業(yè)水平，促進(jìn)行業(yè)的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中繼通信系統(tǒng)；無(wú)人機(jī)線路；巡視作業(yè)

當(dāng)前我國(guó)110kV的電力線路的建設(shè)規(guī)模達(dá)到了空前的發(fā)展，就其建設(shè)的里程數(shù)來(lái)看，已經(jīng)接近一百萬(wàn)公里，其中，隨著電力線路規(guī)模與數(shù)量的不斷擴(kuò)張，當(dāng)前人工巡線的工作量也隨之增大。由于傳統(tǒng)的人工巡線存在著明顯的工作效率不高以及安全管理隱患十分明顯的情況，所以對(duì)于電網(wǎng)的安全與運(yùn)行穩(wěn)定性具有一定的不利影響。相對(duì)的，無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用不受到地形與環(huán)境的限制，再加上技術(shù)應(yīng)用發(fā)展水平不斷提升，已經(jīng)逐漸成為我國(guó)巡視作業(yè)當(dāng)中新的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)前我國(guó)無(wú)人機(jī)的技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，但是從中繼方式的種類上進(jìn)行劃分的話，不外乎具有以下兩種中繼通信方式：

一、無(wú)人機(jī)中繼方式分析

地面中繼節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信方式是指根據(jù)地面的中繼公網(wǎng)資源進(jìn)行資源的重新排布而實(shí)現(xiàn)的一種中繼方式，這種中繼方式主要具有以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（一）延時(shí)問(wèn)題

由于地面中繼節(jié)點(diǎn)的通信方式往往采用雙邊撥號(hào)的方式進(jìn)行通信，所以往往不可避免的會(huì)存在3～6秒的延遲，同時(shí)如果直接采用3G網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像進(jìn)行傳輸則可能存在至少6～10秒的延遲。另外，即使是全程網(wǎng)絡(luò)的鏈接十分通暢，往往也至少存在8～10秒的延遲，從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到執(zhí)行最終命令具有的延遲往往會(huì)在某種程度上影響到無(wú)人機(jī)的線路巡視判斷，對(duì)于其工作的有效性也會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。

（二）安全問(wèn)題

在地面中繼節(jié)點(diǎn)應(yīng)用過(guò)程中，由于是采用公網(wǎng)撥號(hào)的技術(shù)手段所以每個(gè)博號(hào)段都是需要至少占用一個(gè)IP地址才可以實(shí)現(xiàn)其任務(wù)，但是由于缺乏防護(hù)手段，往往會(huì)導(dǎo)致暴露在公網(wǎng)中，特別地，針對(duì)一些任務(wù)機(jī)由于設(shè)備空間方面的限制，可能會(huì)無(wú)法安裝專用的防火墻，所以任何人都可以向任務(wù)機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)導(dǎo)致存在安全后果與隱患。

（三）高空效應(yīng)

通信公司在建設(shè)基站時(shí)往往會(huì)采用定向的天線，而在基站使用過(guò)程中往往會(huì)存在或多或少的高空效應(yīng)，這種效應(yīng)往往是由于基站折射反射后到高層信號(hào)而信號(hào)出現(xiàn)頻繁切換最終導(dǎo)致通信掉線的情況。

二、空中中繼節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信方式

空中中繼節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信方式具有較強(qiáng)的應(yīng)用針對(duì)性，特別是可以有效彌補(bǔ)地面中繼節(jié)點(diǎn)不足所帶來(lái)的各種問(wèn)題，包括造價(jià)較高、靈活性較差以及鋪設(shè)難度普遍較大等等各種各樣的問(wèn)題。通過(guò)相互彌補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)空中與地面的良好對(duì)接，其應(yīng)用技術(shù)手段具有以下幾個(gè)方面：

（一）衛(wèi)星中繼方式

衛(wèi)星中繼方式是當(dāng)前最為常見(jiàn)的一種中繼方式，也是實(shí)現(xiàn)空中中繼節(jié)點(diǎn)與地面相互彌補(bǔ)的重要技術(shù)手段，其特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)也十分明顯。衛(wèi)星中繼具有全天候、通信靈活可靠以及覆蓋面積廣的特點(diǎn)，但是在使用過(guò)程中由于每次申請(qǐng)都需要提供相應(yīng)的占用費(fèi)用，所以每次的申請(qǐng)費(fèi)用往往高達(dá)上萬(wàn)元，所以這樣就會(huì)在成本方面具有一定的限制。另外，由于衛(wèi)星中繼的特殊性質(zhì)，無(wú)人機(jī)在貼近地面飛行時(shí)所需要的飛行精度往往也無(wú)法得到有效的滿足，所以在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依然存在或多或少的局限性。

（二）機(jī)載空中中繼平臺(tái)無(wú)線通信方式

衛(wèi)星中繼的無(wú)人機(jī)電力系統(tǒng)的應(yīng)用依然處于試運(yùn)行階段，當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用過(guò)程中效果較好的另外一種空中中繼節(jié)點(diǎn)的通信方式就是基于機(jī)載空中的無(wú)線通信方式，這種通信方式從構(gòu)成上來(lái)看主要是通過(guò)前端的無(wú)人機(jī)載發(fā)射端以及地面站和中繼無(wú)人機(jī)工作站等三個(gè)部分共同組成，通過(guò)機(jī)載空中的應(yīng)用模式來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效傳輸，通過(guò)地面測(cè)控車也可以實(shí)現(xiàn)中繼機(jī)轉(zhuǎn)給任務(wù)機(jī)終端的效果。作為無(wú)人機(jī)的主要中繼平臺(tái)，機(jī)載空中的中繼平臺(tái)無(wú)線通信方式具有十分明顯的應(yīng)用傾向性，特別是在飛行高度上具有較大的范圍數(shù)據(jù)鏈路雙向通信，同時(shí)由于通信的延遲較低，一般只有200ms左右，所以可以實(shí)現(xiàn)高速大流量的雙向數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了更高的技術(shù)傳輸效率。但是這種傳輸手段也具有一定的技術(shù)局限性，由于需要引入至少一臺(tái)無(wú)人機(jī)作為通信中繼，就需要操作人員在實(shí)際技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中至少要同時(shí)操作兩臺(tái)無(wú)人機(jī)，這樣就會(huì)大大加重操作的復(fù)雜性，同時(shí)還會(huì)增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本與設(shè)計(jì)難度，影響技術(shù)的應(yīng)用范圍與效果。

作為未來(lái)主要的發(fā)展趨勢(shì)之一，中繼通信系統(tǒng)的建立可以充分利用電力系統(tǒng)自身的設(shè)備資源優(yōu)勢(shì)，不但能夠極大的降低無(wú)人機(jī)的整體系統(tǒng)的前期建設(shè)成本與資本投入，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)地面中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)量控制，使得整體通信穩(wěn)定性更強(qiáng)。另外，中繼通信系統(tǒng)的建立中最為重要的技術(shù)特點(diǎn)就是零延時(shí)的優(yōu)勢(shì)，這樣一來(lái)無(wú)人機(jī)就不會(huì)再受到中繼方式的限制，大大提升了巡視的效果與范圍，在克服了通信延時(shí)的技術(shù)瓶頸后，電力系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)巡檢系統(tǒng)獲得了更大的發(fā)展機(jī)會(huì)，能夠應(yīng)用于更多的探索以及巡視領(lǐng)域，促進(jìn)了行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展前景。

三、總結(jié)

無(wú)人機(jī)作為當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)的電力線路巡檢的主要技術(shù)手段，其在防災(zāi)減災(zāi)以及地面巡視方面都具有十分重要的應(yīng)用作用，隨著科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，再加上當(dāng)前中繼通信系統(tǒng)的不斷健全，當(dāng)前無(wú)人機(jī)的整體巡視范圍獲得了極大的提升，再加上及在空中中繼的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用較大，更是大大提升了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用效果，促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)我國(guó)更高水平的無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)與保障。

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