輸電線路巡檢中多旋翼無人機(jī)的應(yīng)用

王伊

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口增加，用電負(fù)荷增大，輸電工程的數(shù)量也隨之增多，電力線路加長，排列復(fù)雜，輸電線路的垂直高度也在不斷攀升。目前，應(yīng)用人力巡檢，一方面需要投入更多的巡檢人員，投入更多的薪水支出；另一方面輸電線路越來越多地向農(nóng)村及山區(qū)普及蔓延，野外的不可測因素較多，也會給巡檢人員的人身安全構(gòu)成威脅。為解決人工巡檢中面臨的窘境，有部分地區(qū)開始推廣無人機(jī)巡檢技術(shù)，但無人機(jī)的應(yīng)用過程中有許多事項(xiàng)需要注意。無人機(jī)的使用只是代替工作人員進(jìn)行移動(dòng)式觀察，還需要專業(yè)人員不間斷地進(jìn)行監(jiān)視，并沒有真正解放人力。本文先是簡單介紹了無人機(jī)的定義、分類、優(yōu)勢和不足，分析了無人機(jī)應(yīng)用的巡檢中的意義，最后指出了無人機(jī)的應(yīng)用要點(diǎn)和技術(shù)突破，幫助電力企業(yè)更好地應(yīng)用無人機(jī)解決巡檢中的難題。

關(guān)鍵詞：輸電線路 電力巡檢 無人駕駛飛機(jī) 自動(dòng)化技術(shù) 飛行安全 技術(shù)突破

中圖分類號：V279 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0040-02

無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡稱，是利用無線遙控設(shè)備和預(yù)先編制好的程序進(jìn)行控制的不載人飛機(jī)。與傳統(tǒng)的大型載人飛機(jī)相比，無人駕駛飛機(jī)能到達(dá)一些危險(xiǎn)的狹小空間執(zhí)行任務(wù)。

按照不同的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類，可分為軍用無人機(jī)和民用無人機(jī)。本文所提及的在輸電線路巡檢中的應(yīng)用，隸屬于民用無人機(jī)范疇。民用無人機(jī)的應(yīng)用范疇可應(yīng)用在空中全景拍攝、農(nóng)藥噴灑、農(nóng)業(yè)播種、電力巡查、野外觀察等領(lǐng)域。按照飛行平臺分類可分為固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、無人飛艇、傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)等。按照應(yīng)用用途軍用無人機(jī)可分為偵察無人機(jī)、誘餌無人機(jī)、通訊用無人機(jī)、無人戰(zhàn)斗機(jī)及靶機(jī)；民用無人機(jī)可分為巡檢無人機(jī)、農(nóng)用無人機(jī)、氣象無人機(jī)、測繪無人機(jī)等。以民航規(guī)定的按照尺寸分類，可分為微型無人機(jī)、輕型無人機(jī)、小型無人機(jī)和大型無人機(jī)，同時(shí)也可以按照無人機(jī)的飛行半徑及飛行高度對其進(jìn)行分類[1]。

無人機(jī)應(yīng)用的優(yōu)勢在于無人機(jī)因?yàn)槠潴w積優(yōu)勢及其無人駕駛不需要人員投入的特質(zhì)，無人機(jī)可進(jìn)入到狹小或危險(xiǎn)的工作環(huán)境中，軍事上減少了人員的犧牲，民用上以機(jī)械動(dòng)力代替人力，解放了大量人力，造福了人類生產(chǎn)活動(dòng)。同時(shí)無人機(jī)還可參與到觀察野生動(dòng)物活動(dòng)。

然而任何事物都存在兩面性，無人機(jī)的缺點(diǎn)表現(xiàn)在對無人機(jī)的不合理應(yīng)用。由于不同使用者對無人機(jī)的用途不同，經(jīng)常會出現(xiàn)無人機(jī)偷窺、偷拍，飛行場地不合理，對行人安全構(gòu)成威脅，也時(shí)常干擾正常飛行器的飛行路徑盤判斷[2]，在戰(zhàn)爭中也會存在自殺式無人機(jī)的現(xiàn)象。

1 無人機(jī)在輸電線路巡檢中的意義

隨著經(jīng)濟(jì)的增長，人口的增多，用電單位也在增長，電力工程的建設(shè)也隨之增加，輸電線路在空間長度、廣度上也有增加。由于輸電線路大多暴露在室外或野外，野外的氣象條件復(fù)雜，導(dǎo)致暴露在外的電路系統(tǒng)部件如導(dǎo)線、桿塔、金具等受侵蝕、動(dòng)力作用影響，發(fā)生腐蝕、開裂等現(xiàn)象。傳統(tǒng)的巡檢方式對人力的依賴較強(qiáng)，且工作量也大，加上氣象災(zāi)害及周圍生物活動(dòng)難以預(yù)測對巡檢人員帶來安全隱患。

為解決傳統(tǒng)人力巡檢存在的問題，部分地區(qū)開始推廣無人機(jī)巡檢技術(shù)，節(jié)省了人力，提高了工作效率。

2 多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

（1）性能指標(biāo)

多旋翼無人機(jī)的重量大約在5～10kg之間，實(shí)際飛行速度可達(dá)60km/h，并且可以實(shí)現(xiàn)懸停操作。受電量及發(fā)動(dòng)機(jī)溫度限制，多旋翼非無人機(jī)可持續(xù)飛行，最多可達(dá)1h左右，風(fēng)力在7級以內(nèi)仍然可以進(jìn)行飛行作業(yè)。出于飛行試驗(yàn)以及風(fēng)行安全考慮，多旋翼式無人機(jī)建議搭載2kg以內(nèi)的巡檢設(shè)備。飛行器機(jī)身及配套設(shè)備安裝采用模塊化設(shè)計(jì)，有利于根據(jù)不同應(yīng)用場景對其機(jī)身裝備的設(shè)備進(jìn)行快速更換，機(jī)身配件的模塊化，有利于飛行器在故障后的配件快速更換[3]。

（2）多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的操作。

多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的操作主要分為兩個(gè)部分：一是對無人機(jī)飛行位置及飛行高度的控制；二是對多旋翼無人機(jī)所搭載的巡檢拍攝系統(tǒng)的控制。在無人機(jī)對輸電線路巡檢的過程需要2名控制人員分別對多旋翼無人機(jī)的飛行系統(tǒng)操作以及對巡檢拍攝設(shè)備的拍攝、錄制等進(jìn)行操控。還有一種操控方式則是加強(qiáng)科技及技術(shù)投入，為無人機(jī)加裝自動(dòng)駕駛、自動(dòng)巡航、回站等技術(shù)，通過GPS等技術(shù)的應(yīng)用提升無人機(jī)的自動(dòng)化水平，進(jìn)一步節(jié)省人力的支出。在圖像采集方面，可為巡檢拍攝系統(tǒng)增加自動(dòng)拍攝系統(tǒng)，自動(dòng)取景系統(tǒng)對所巡檢區(qū)域進(jìn)行全方位拍攝，科技的投入降低了拍攝難度，在拍攝完成后應(yīng)用遠(yuǎn)程傳輸功能，將所采集到的圖像，遠(yuǎn)程會傳到總監(jiān)視器，監(jiān)視人員通過圖像查找輸電系統(tǒng)中的故障點(diǎn)或確保輸電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)營。也可應(yīng)用圖像比對技術(shù)，將采集來的圖像，通過軟件使其與正常工作中的輸電系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)比對，分析輸電系統(tǒng)是否發(fā)生故障，在進(jìn)行警告提示，進(jìn)一步提升自動(dòng)化水平，減少人力支出。在輸電線路巡檢多旋翼無人機(jī)全自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用時(shí)，也要注意自動(dòng)化并不能保障其精準(zhǔn)化，其中必然會出現(xiàn)漏洞，要增加人員的定期或不定期觀察，避免技術(shù)上的失誤而對電力輸送穩(wěn)定、電力企業(yè)及行人安全造成影響。

3 搭載設(shè)備

在多旋翼無人機(jī)應(yīng)用到輸電線路巡檢中，其搭載設(shè)備的性能也非常重要。圖像收集設(shè)備首先要確保設(shè)備具有陀螺儀、防抖功能等，確保在無人機(jī)拍攝中圖像的清晰；其次保障相機(jī)具有一定的絕緣功能，避免因距線路過近而電擊損壞攝錄儀器，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失；最后要保證拍攝儀器的自身質(zhì)量，在性能指標(biāo)中提及多旋翼式無人機(jī)建議搭載2kg以內(nèi)的巡檢設(shè)備，拍攝儀器重量超出2kg范圍可能難以保證長時(shí)間飛行或拍攝儀器在飛行中途因自身質(zhì)量過大而脫落，超過無人機(jī)起飛載重，也會造成無人機(jī)無法正常起飛[4]。

4 做好安全措施

無人機(jī)在應(yīng)用采購前，要特別注意無人機(jī)應(yīng)具備一定的緩降功能以及緩震裝置。緩降功能保證無人機(jī)在回塢或使用完畢后能夠平穩(wěn)的降落，保證飛行器的安全減少損失，緩震裝置則是為避免突發(fā)事件而產(chǎn)生的飛行故障，如電量不足、太陽活動(dòng)導(dǎo)致的飛行控制信號中斷，其他飛行物的干擾等，對飛行器安全帶來的隱患，減少經(jīng)濟(jì)損失。

在提及到的實(shí)際飛行速度、持續(xù)飛行時(shí)常、允許搭載設(shè)備的質(zhì)量都是多旋翼無人機(jī)技術(shù)的突破點(diǎn)。飛行速度的提升，要加快飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)以及飛行器硬件與穩(wěn)定性之間的權(quán)衡，加快發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。研發(fā)的要點(diǎn)在于單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)更多、轉(zhuǎn)速更高、質(zhì)量更輕的發(fā)動(dòng)機(jī)馬達(dá)，體積更小的主要硬件，體積更小、質(zhì)地更輕、電量更充足的電池，充電效率更高的充電技術(shù)。在天氣條件以及搭載設(shè)備相同的情況下，飛行器自身質(zhì)量減輕，可以保障更多的飛行時(shí)間。硬件空間縮小有更多的空間嵌入更大體積、更大容量的電池，電池質(zhì)量減輕保障飛行器整體質(zhì)量降低，可以加裝更多的拍攝設(shè)備。也可以通過拍攝設(shè)備的質(zhì)量，保障大風(fēng)天氣的平穩(wěn)飛行，充電效率的提高可以提升無人機(jī)巡檢次數(shù)。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，用電單位增多，輸電工程數(shù)量也隨之增多，伴隨的是輸電線路的增長，輸電范圍的擴(kuò)張。應(yīng)用以往的人工巡檢，需要投入大量的人力，且伴隨著極端天氣和動(dòng)物活動(dòng)的威脅還會為巡檢人員帶來安全隱患。無人機(jī)的普及推廣以及多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用，解決了人工巡檢中的問題。電力企業(yè)要在保障無人機(jī)及周邊群眾安全的情況下進(jìn)行巡檢作業(yè)，并在無人機(jī)操作中加入更多的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化，解放人力，并且從多角度技術(shù)突破，才能保障巡檢環(huán)節(jié)真正的高效、安全、準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

[1] 李強(qiáng).無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)[J].工業(yè)C，2016（6）：171.

[2] 梁麗雯.無人機(jī)“玩具”后，反無人機(jī)產(chǎn)業(yè)悄然興起[J].金融科技時(shí)代，2017（2）：87.

[3] 安楠.多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：文摘版，2016（6）：146.

[4] 歐陽西，張杰.多旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的運(yùn)用[A].云南電力技術(shù)論壇[C].2015.endprint