四旋翼飛行器在輸電線路檢測中關鍵技術的研究

潘木生

摘要：在目前的現(xiàn)狀下，專門用于檢測輸電線路的具體技術手段正在逐步得到更新，進而體現(xiàn)了信息化手段運用于檢測輸電線路的良好效果。但是不應當忽視，很多架設于野外的輸電線路本身處于復雜的線路檢測環(huán)境中，對于此類線路如果僅憑人工檢測的手段，則很難達到精確檢測線路的目的。與原有的線路檢測方式相比，運用四旋翼飛行器作為輔助的全新線路檢測手段能夠保證達到優(yōu)良的線路檢測效果，因此目前需要明確輸電線路檢測領域運用四旋翼飛行器的具體技術要點。

關鍵詞：四旋翼飛行器；輸電線路檢測；關鍵技術

近些年以來，輸電線路檢測領域的人工檢測手段已經(jīng)得到轉變，在此基礎上誕生了四旋翼飛行器的全新檢測技術[1]。相比而言，運用四旋翼飛行器可以達到近距離測定輸電絕緣子以及其他線路部分的效果，并且不必完成人為的桿塔攀登操作。同時，四旋翼飛行器本身的飛行能力、空中盤旋能力與著陸能力都是較強的，其可以達到靈活控制飛行速度的目標，對于近距離檢測輸電線路能夠體現(xiàn)優(yōu)良的技術運用效果，簡化了檢測輸電線路的基本操作流程[2]。

一、 四旋翼飛行器的基本技術原理

從基本技術原理的角度來講，四旋翼飛行器針對電動機的旋轉速度可以借助自動化的方式加以調整，進而針對特定的飛行方向予以控制，并且對于牽拉旋翼的作用力能夠做到隨時進行改變[3]。在此過程中，向上的牽引力主要來自于電動機牽引螺旋槳葉，確保在較短的時間里對于反方向的旋轉力矩予以有效的控制。由此可見，四旋翼的飛行器可以實現(xiàn)自動化的飛行角度控制，確保飛行器內(nèi)部的各個部位電機都能始終維持同樣的旋轉方向。通過運用以上的自動控制方式，四旋翼飛行器對于反方向的扭矩作用力可以達到抵消的效果。

例如在從事前后俯仰的具體操作時，四旋翼飛行器對于后側電機以及前側電機目前的旋轉速度能夠實現(xiàn)靈活的控制，在此基礎上達到電機輸出功率適當減小或者增大的控制效果。在后側與前側的拉力差異影響下，飛行器就會自動做出傾斜或者俯仰的動作，從而實現(xiàn)了自動向前飛行的效果。除此以外，四旋翼飛行器還可自動完成前后俯仰以及滾動飛行的各種不同動作[4]。

二、 對于輸電線路檢測運用四旋翼飛行器技術的必要性

從當前的現(xiàn)狀來看，多數(shù)城鄉(xiāng)地區(qū)對于原有的線路電壓等級都在逐步予以提高，如此才能保證滿足現(xiàn)階段的區(qū)域供電需求。由于受到較高的線路電壓等級與較廣的線路分布規(guī)模影響，那么將會造成難度很大的線路檢測操作。并且，目前現(xiàn)存的多數(shù)輸電線路都處于惡劣的自然環(huán)境下[5]。某些暴露于戶外的高壓輸電線路由于欠缺常規(guī)性的線路維護，進而造成輸電線路出現(xiàn)磨損、斷裂或者腐蝕的不良現(xiàn)象。除此以外，處于輸電線路周邊的樹木以及其他障礙物也會頻繁刮擦輸電線路，造成線路斷裂或者引發(fā)其他的短路故障。

具體對于輸電線路的體系而言，絕緣子串構成了關鍵的輸電線路設施。然而實際上，技術人員針對絕緣子串如果未能做到全面予以日常維護，則很容易造成突然產(chǎn)生的線路閃絡故障。在情況嚴重時，過高的系統(tǒng)電壓可能會徹底擊穿絕緣子，或者導致絕緣子的縫隙部位流經(jīng)強度較高的瞬時電流，此種現(xiàn)狀將會引發(fā)顯著的線路閃絡事故。在目前現(xiàn)存的輸電系統(tǒng)各類典型故障中，絕緣子故障占據(jù)較高的線路故障比例。為了達到避免線路絕緣子頻繁產(chǎn)生故障的目的，那么必須能夠做到運用科學手段來檢測絕緣子串，確保對于不良的絕緣子運行狀態(tài)能夠做到及早予以察覺[6]。

傳統(tǒng)的人工線路檢測方式將會消耗較長的線路檢測時間，并且檢測操作人員還會面對較高的檢測操作風險性。在高空作業(yè)的狀態(tài)下，技術人員通常無法做到在較短的時間里迅速鑒別出現(xiàn)故障的線路絕緣子串，或者由于不慎進行檢測操作進而造成自身的傷害。對于以上的檢測技術手段如果要在根源上進行改進，那么針對輸電線路的檢測過程應當引進四旋翼飛行器的全新檢測技術，確保能夠體現(xiàn)最大限度內(nèi)的檢測結論精確性，保障檢測技術人員自身的操作安全。

三、 探析輸電線路檢測的關鍵技術要點

對于四旋翼的飛行器主要可以分成動力系統(tǒng)、飛行控制器、電子羅盤、導航系統(tǒng)、檢測絕緣子的裝置、測量距離的超聲波模塊、地面控制系統(tǒng)、數(shù)碼拍攝相機、傳輸圖像的模塊以及其他的重要系統(tǒng)模塊。截止目前，技術人員針對檢測野外的輸電線路已經(jīng)能做到靈活運用四旋翼的飛行器予以完成，具體涉及如下的線路檢測操作要點：

（一） 轉化傳感器數(shù)據(jù)

在目前看來，技術人員針對GPS的飛行器導航技術已經(jīng)可以做到靈活予以運用，在此基礎上構建相應的量測方程，并且通過模擬的方式得出飛行器目前的真實運動狀態(tài)。經(jīng)過數(shù)值修正的處理后，技術人員即可給出用于控制飛行姿態(tài)的航位數(shù)據(jù)信息，確保達到正確的數(shù)據(jù)轉化效果。因此可見，四旋翼飛行器在客觀上能夠實現(xiàn)自動轉化系統(tǒng)傳感信號的目的，從而避免了出現(xiàn)模糊的線路檢測結果。

模糊控制技術目前能夠被運用于處理不確定的傳感器數(shù)據(jù)，尤其是針對超聲波的傳感信息而言。對于傳感器發(fā)送的各類原始數(shù)據(jù)首先需要運用數(shù)據(jù)轉化的方式加以處理，并且借助模糊控制的措施來構建相應的數(shù)據(jù)算法。在此前提下，對于控制電機的信號即可予以獲取，以上的電機控制信號來自于轉化后的模糊輸出量。在超聲波的測距技術輔助下，運用四旋翼的飛行器可以達到以上的信息轉化效果[7]。

（二） 控制飛行器的飛行高度與飛行角度

四旋翼飛行器主要應當包含飛行器的動力系統(tǒng)、自動化的飛行控制系統(tǒng)、超聲波的距離檢測系統(tǒng)與飛行導航系統(tǒng)。通過構建飛行器模型的措施，應當能夠達到修正各種飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的目的，進而確保給出精確程度更高的線路檢測結論。并且，運用仿真模擬的方式可以給出相應的角度控制以及高度控制技術措施，從而保證了飛行器能夠始終處于正確的操控過程中。

例如對于樹叢遮擋的特殊輸電線路如果要達到順利進行線路檢測的目的，那么必須借助以上的飛行器設施才能予以實現(xiàn)。這是由于，四旋翼的飛行器對于待測物體能夠實現(xiàn)近距離的測定，避免由于間隔較大的測量距離，因此導致精確性較低的檢測結論產(chǎn)生。并且，四旋翼的飛行器還能自動繞過某些遮擋物體，確保運用合理的角度來選擇檢測輸電線路的方式，從而實現(xiàn)了合理性與科學性更強的線路檢測效果，提供決策的根據(jù)。

（三） 確保得出正確的線路檢測結論

與傳統(tǒng)的人工線路檢測方式相比而言，運用四旋翼飛行器有助于避免線路檢測中的數(shù)據(jù)誤差，對于正確的線路檢測結論能夠給予更多的保障。在雷電氣候或者其他的惡劣氣候影響下，運用四旋翼的飛行器也能夠保證完成正常的線路檢測操作，避免了惡劣氣候給線路檢測帶來的各種不良影響。在構建仿真計算模型的前提下，四旋翼飛行器即可輸出特定的絕緣子串故障點，并且借助自動化軟件來判斷現(xiàn)有的線路故障點，此項措施有助于技術人員迅速完成線路故障修復的措施。

對于絕緣子串來講，常見故障主要體現(xiàn)為線路斷裂以及破損等故障。因此作為線路檢測的負責人員而言，關鍵在于做到經(jīng)常檢測絕緣子串，尤其是在惡劣氣候的狀態(tài)下，借助自動檢測的方式來判斷與識別故障點。通過推行常規(guī)性的線路檢測方式，應當能做到及時察覺目前現(xiàn)存的潛在線路絕緣隱患，然后運用相應的技術手段來進行修復。

四、結束語

輸電線路檢測通常都會涉及強度較大以及風險性較高的高空檢測操作，并且技術人員還需要逐個完成針對特定區(qū)域內(nèi)的輸電設施檢測。為了實現(xiàn)針對目前線路檢測方式的轉變與改進，那么針對輸電線路的科學檢測領域有必要引進全新的線路檢測技術，借助四旋翼的飛行器設施來測定線路運行狀態(tài)。具體針對該領域的技術實踐而言，關鍵在于保證四旋翼飛行器用于檢測各類輸電線路的精確性，確保能做到在根源上消除線路檢測的誤差。

參考文獻：

[1]梁余泉，王潤榮.輸電線路施工中八角旋翼飛行器的研究及應用[J].河南建材，2019（05）：85-86.

[2]陳奕梅，張騰云.基于分數(shù)階PID的四旋翼飛行器控制[J].天津工業(yè)大學學報，2019，38（04）：58-63.

[3]王龍，章政，王立.基于視覺引導著陸的微小型四旋翼設計及實現(xiàn)[J/OL].飛行力學，2019（07）：9-13.

[4]張果，曹立佳，林達.四旋翼飛行器自適應收縮反步控制[J/OL].電光與控制，2019（28）：12-13.

[5]趙廣，何國毅，王琦等.基于Isight的傾轉旋翼飛行器前飛狀態(tài)翼型優(yōu)化[J].航空工程進展，2019，10（04）：514-520+535.

[6]周爽，陳波，耿軍偉等.基于深度學習融合模塊化物聯(lián)感知的輸電線路智能管控系統(tǒng)研究與應用[J].農(nóng)村電氣化，2019（08）：9-13.

[7]周剛，唐志軍，林國棟等.高壓柔性直流輸電線路腐蝕故障點自動診斷技術[J].自動化與儀器儀表，2019（07）：200-202.

（作者單位：國網(wǎng)南平供電公司）