淺析無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用研究

邵志猛

摘要：高壓輸電線路運(yùn)行中面臨諸多風(fēng)險(xiǎn)因素，線路運(yùn)行維護(hù)等工作壓力較大，采用無人機(jī)巡視能夠降低傳統(tǒng)線路巡視的不足，擴(kuò)寬巡視范圍與智能化管理。下面文章就對(duì)無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);高壓線路;輸電線路;線路巡視

基于當(dāng)前無人機(jī)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，相應(yīng)軟、硬件技術(shù)日趨完善，利用無人機(jī)輔助人力進(jìn)行線路巡檢運(yùn)維，可以到達(dá)人力很難到達(dá)的地方，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。且當(dāng)前人們生活水平不斷提高，對(duì)供電質(zhì)量有嚴(yán)格要求。將無人機(jī)應(yīng)用在輸配電線路巡檢中，有助于快速找到線路存在的缺陷和隱患，在各類復(fù)雜地形和災(zāi)害條件下，獲取高質(zhì)量的現(xiàn)場資料信息，降低工作人員的工作強(qiáng)度和危險(xiǎn)性，使線路巡檢效率有明顯提高，使得線路的維護(hù)更加高效。

一、無人機(jī)輸電線路巡視相關(guān)概述

（一）無人機(jī)技術(shù)簡介

無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操控的無人駕駛航空器的簡稱（UAV），無人機(jī)、控制站、通信系統(tǒng)和設(shè)備保障系統(tǒng)共同構(gòu)成了無人機(jī)系統(tǒng)。第一，無人機(jī)。為滿足工業(yè)控制的要求，無人機(jī)需要具備以下特點(diǎn)：首先，為保證無人機(jī)在空中飛行穩(wěn)定，可以適應(yīng)不同的工況，其外形設(shè)計(jì)需要合理;其次，具備足夠的載荷能力，以保證能夠搭載信息采集系統(tǒng)和不同的任務(wù)設(shè)備;第三，可以完成特定的工作任務(wù)，如電力線路巡檢、清障作業(yè)、架線作業(yè)、自主巡檢等;最后，具備遠(yuǎn)程無線圖傳和定位功能等。第二，控制站（GCS）?？刂普臼菬o人機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，為無人機(jī)操控人員提供人機(jī)接口和工作環(huán)境等。主要負(fù)責(zé)無人機(jī)的航線規(guī)劃、起飛與降落、任務(wù)執(zhí)行與管理、信息采集、控制計(jì)算和緊急情況處理等。第三，通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)起到連接無人機(jī)和控制站的橋梁作用，實(shí)現(xiàn)兩者之間控制信息、任務(wù)載荷信息、無人機(jī)狀態(tài)信息、圖像視頻等數(shù)據(jù)信息的傳輸。第四，設(shè)備保障系統(tǒng)。主要為無人機(jī)正常作業(yè)提供必要的技術(shù)支持和安全保障，滿足無人機(jī)野外作業(yè)時(shí)需要的電力、油類等需求，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)場作業(yè)的要求。

（二）無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用優(yōu)勢

在科學(xué)技術(shù)不斷更新與發(fā)展的今天，無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用受到了更多的關(guān)注。對(duì)于無人機(jī)來說，其主要由動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等構(gòu)成，能夠?qū)D像識(shí)別、地理信息以及電力電子等進(jìn)行融合。通過在高壓輸電線路巡視中應(yīng)用無人機(jī)，能夠降低相關(guān)人員的工作量，提升工作效率。同時(shí)，由于無人機(jī)成本相對(duì)較低、簡單小巧、容易控制等優(yōu)勢，能夠在保證高壓輸電線路巡視效率與質(zhì)量的條件下，降低實(shí)際工作難度，避免人員深入地形惡劣區(qū)域展開實(shí)地巡視，保障了相關(guān)工作人員的安全。通過在無人機(jī)中加設(shè)視頻與圖像傳輸系統(tǒng)，能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供高壓輸電線路實(shí)時(shí)的狀態(tài)信息，提升了故障的相應(yīng)效率?？梢哉f，無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢。

二、無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中的應(yīng)用

（一）飛控系統(tǒng)的應(yīng)用

在基于無人機(jī)的高壓輸電線路巡視中，通過應(yīng)用飛控系統(tǒng)，能夠完成對(duì)無人機(jī)飛行的高度、速度、航線等參數(shù)的控制與前期設(shè)定，能夠讓無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的起飛、盤旋、降落。同時(shí)，在無人機(jī)的實(shí)際飛行階段，在飛控系統(tǒng)的支持下，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)飛行任務(wù)的實(shí)時(shí)調(diào)整，并使得無人機(jī)自主完成巡檢區(qū)域視頻、圖像等級(jí)記錄。對(duì)于飛控系統(tǒng)來說，其主要由通信模塊、電源模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、地面站軟件系統(tǒng)、飛行控制模塊、速度控制模塊等構(gòu)成，為無人機(jī)的自動(dòng)駕駛提供了支持。

（二）信息采集

將可見光信息采集系統(tǒng)和紅外熱成像系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路高效、準(zhǔn)確、全面的信息采集。無人機(jī)搭載禪思定焦攝像機(jī)和禪思Z30變焦相機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路全局、局部和細(xì)節(jié)（地基、鐵塔、導(dǎo)地線、絕緣子、防震錘、懸垂線等）進(jìn)行拍照、錄像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患;搭載紅外熱成像相機(jī)，完成對(duì)電力設(shè)備和線路表面溫度二維分布情況和變化狀態(tài)的信息采集，在夜間發(fā)現(xiàn)輸電線路隱蔽、危險(xiǎn)的異常發(fā)熱點(diǎn)，為電力線路的故障監(jiān)測提供可靠依據(jù)。

（三）在精細(xì)巡檢中的應(yīng)用

在高壓輸電線路的精細(xì)巡檢中，通過應(yīng)用無人機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)桿塔、接地裝置、導(dǎo)線、金具及其附屬設(shè)施、絕緣子等結(jié)構(gòu)的檢查。相比于實(shí)地巡視檢測的方式，應(yīng)用無人機(jī)能夠在保障檢查質(zhì)量的同時(shí)，提升巡視的實(shí)際效率。在基于無人機(jī)的高壓輸電線路精細(xì)巡檢中，為了最大程度的避免受到無人機(jī)定位誤差以及電網(wǎng)安全的影響，相關(guān)人員可以使用“自動(dòng)控制+人工控制”相結(jié)合的方式完成。此時(shí)，可以當(dāng)無人機(jī)進(jìn)入距目標(biāo)桿塔還有15米的范圍內(nèi)時(shí)，可以切換至人工控制的模式，完成對(duì)云臺(tái)角度的調(diào)整，完成相關(guān)影像的獲取，這樣的方式有著更高的巡檢效率。

（四）作業(yè)系統(tǒng)

目前所使用的無人機(jī)一般都是全碳纖維的結(jié)構(gòu)，采用四旋翼的機(jī)型。一般導(dǎo)航設(shè)備采用的都是GPS導(dǎo)航或者是北斗導(dǎo)航，但是GPS導(dǎo)航使用的更加廣泛。圖傳接收器采用的是R760-FPV接收機(jī)，當(dāng)無人機(jī)獲取到相應(yīng)的圖像時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)的傳輸?shù)揭壕聊簧?，地面上的工作人員就能夠第一時(shí)間看到巡檢的情況。采用無人機(jī)進(jìn)行巡檢的過程中需要準(zhǔn)備一個(gè)作業(yè)車和至少兩名工作人員。在具體的操作過程中主要采用無頭飛行模式，該種操作模式十分簡單且易上手。如果遇到山區(qū)較為惡劣的環(huán)境，視野情況非常不好，那么將無法進(jìn)行正常的巡檢。在巡檢過程中如果相對(duì)某個(gè)區(qū)域進(jìn)行高清拍攝，需要采用懸停拍攝的模式，無人機(jī)需要在平穩(wěn)的狀態(tài)下飛行。與傳統(tǒng)的巡檢模式相比，采用無人機(jī)的方式，更夠更快更準(zhǔn)確的獲取信息。同時(shí)在使用的過程中能夠降低人工成本，降低在巡檢過程中發(fā)生事故的幾率。對(duì)于不同的線路需要不同的巡檢模塊，雖然要更換模塊，但是運(yùn)行維護(hù)的成本非常低，維護(hù)起來也非常方便，而且無人機(jī)的體積較小，在使用的過程中非常方便，同時(shí)還不容易發(fā)生火災(zāi)。

三、結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)在高壓輸電線路巡視中有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢，需要相關(guān)人員重點(diǎn)關(guān)注與應(yīng)用。在飛控系統(tǒng)、圖像采集與處理的支持下，將無人機(jī)應(yīng)用于精細(xì)巡檢、通道巡視以及故障與特殊巡視中，降低了相關(guān)人員的工作量，提升了高壓輸電線路巡視的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]黎凱旻.四旋翼無人機(jī)在輸電線路巡檢中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018.

[2]商超，鄭建華，蘇文楠.無人機(jī)在電力架空線路巡檢中的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019.

[3]鄧志遠(yuǎn).無人機(jī)在高壓輸電線路巡檢中的應(yīng)用研究[J].華北電力大學(xué)（北京），2015.