特高壓輸電線路巡檢無人機安全技術(shù)探討

崔海龍

摘? 要：目前，我國在開展特高壓輸電線路的日常巡視工作與故障查找工作時依然采用以人工巡線方式為主、直升機巡線方式為輔的模式，但是，無論是人工巡線方式還是直升機巡線方式，均存在著一定的局限性。人工巡線方式工作量巨大、危險性極強，作業(yè)件極為險峻，不僅作業(yè)時間長而且作業(yè)困難大，人員安全得不到保障。而直升機巡線方式的技術(shù)門檻較高，從業(yè)人員需要經(jīng)過長時間的培訓(xùn)以及實踐才能開展作業(yè)，需要花費大量的人力物力財力。

關(guān)鍵詞：特高壓輸電線路巡檢;無人機安全技術(shù)

引言

無人機生存能力強、成本低，機動性能好、使用方便的特點使得無人機在特高壓輸電線路上的應(yīng)用研究推動無人機技術(shù)不斷發(fā)展。利用無人機進(jìn)行特高壓輸電線路巡視節(jié)約大量人力，不僅解放勞動力，提升供電公司的經(jīng)濟(jì)效益，而且降低人工勞動強度，降低巡線成本，提高巡線自動化水平，提高輸電線路巡檢效率，為電力部門帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益與社會效應(yīng)。

1.無人機的構(gòu)成及巡線特點

1.1 無人機的構(gòu)成

無人機的全稱是無人駕駛飛機，顧名思義，無人機不需要駕駛?cè)藛T進(jìn)行作業(yè)操作，而是由無線電遙控設(shè)備或者其他控制程序進(jìn)行控制的，是一種新型的小規(guī)模飛行器，在高空作業(yè)方面具有得天獨厚的優(yōu)勢?，F(xiàn)代無人機具備多種復(fù)雜功能，即具備航空能力，又常安裝電子監(jiān)測系統(tǒng)與圖像識別系統(tǒng)等，因此，現(xiàn)代無人機技術(shù)在測繪行業(yè)、軍事領(lǐng)域、偵查方面以及航拍行為、抗災(zāi)行動等方面應(yīng)用極深極廣。

1.2無人機的巡線特點

（1）飛行控制系統(tǒng)

飛行控制系統(tǒng)是無人機系統(tǒng)的核心部分，根據(jù)駕駛方式的不同，無人機的飛行控制系統(tǒng)可以分為手動控制模式以及自動駕駛模式兩種，所有人為發(fā)布的無人機的工作指令以及線路聯(lián)系的傳遞都由飛行控制系統(tǒng)完成。無人機飛行控制系統(tǒng)包括自動駕駛儀部分與遙控接收機部分，如果選擇自動駕駛模式，無人機的所有工作狀態(tài)控制指令由自動駕駛儀發(fā)布并執(zhí)行;如果選擇手動控制模式，無人機的所有工作狀態(tài)指令由地面控制站發(fā)出，由遙控接收機接受并執(zhí)行。

（2）動力系統(tǒng)

無人機的動力系統(tǒng)一般分為兩種，一種是內(nèi)燃機動力系統(tǒng)、另一種是電動機動力系統(tǒng)，兩種動力系統(tǒng)各有特點。內(nèi)燃機動力系統(tǒng)的聲音較大，并且隨著無人機高度的升高、動力系統(tǒng)溫度的上升，其穩(wěn)定性可能會降低;電動機動力系統(tǒng)的聲音較小，體積較小，因此重量較輕，電動機動力系統(tǒng)可以與無人機的其他系統(tǒng)共用同一電源，隨著無人機高度的升高、動力系統(tǒng)溫度的上升，其穩(wěn)定性不會發(fā)生明顯改變，即時無人機在飛行過程中發(fā)生中心的偏移，其穩(wěn)定性依然較好。

（3）能源系統(tǒng)

能源系統(tǒng)指的是為無人機的其他系統(tǒng)提供運行所需電力的系統(tǒng)，無人機構(gòu)成中的用電設(shè)備較多，主要是云臺設(shè)備與電動機，此外，調(diào)速器與舵機、信號接收機等部分設(shè)備運行也需用電，供電電池類型較多，如鎳鉻電池、鋰離子電池、鎳氫電池以及鋰聚合物電池等，為了保證無人機的飛行，要求能源系統(tǒng)放電能力要強，達(dá)到大電流（15C）放電強度。

（4）任務(wù)荷載設(shè)備

無人機上搭載的設(shè)備較少，一般包括照相機設(shè)備、云臺設(shè)備以及熱紅外儀設(shè)備等，按照無人機的具體巡線任務(wù)需求進(jìn)行設(shè)置。

（5） 通訊系統(tǒng)

無人機的通訊系統(tǒng)包括數(shù)傳電臺與圖傳電臺。數(shù)傳電臺負(fù)責(zé)傳送無人機飛行過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，包括無人機飛行的速度、飛行的高度、飛行軌跡以及飛行姿態(tài)等，這些飛行數(shù)據(jù)都由數(shù)傳電臺負(fù)責(zé)傳送到地面控制站;圖傳電臺則負(fù)責(zé)傳送無人機飛行過程中監(jiān)測并拍攝到的所有圖像資料至地面控制站。

（6）地面監(jiān)控站

地面監(jiān)控站由無人機操控人員掌握，操控人員可以運用地面監(jiān)控站預(yù)先規(guī)劃好無人機的飛行航線，并對無人機的起飛時間與降落時間進(jìn)行設(shè)置，在無機飛行作業(yè)期間，操控人員可以由地面監(jiān)控站發(fā)出指令，隨時更改無人機的任務(wù)路線以及其他諸如高度、速度、姿勢等飛行參數(shù)。無人機的往期飛行任務(wù)記錄也能夠為地面監(jiān)控站所保存，這些記錄均為寶貴的一手資料，地面監(jiān)控人員能夠隨時調(diào)出任務(wù)記錄并進(jìn)行查看，不僅保證了特高壓輸電線路巡視的可靠性與安全性，還能為之后的無人機飛行作業(yè)任務(wù)總結(jié)更多經(jīng)驗，節(jié)省更多的時間與精力。

2.特高壓輸電線路巡檢無人機安全技術(shù)

作為應(yīng)用到特高壓輸電線路巡視任務(wù)中的新技術(shù)，無人機巡視技術(shù)具有較多優(yōu)勢，是輸電線路巡查工作自動化發(fā)展、科技化發(fā)展的重要手段，主要包括以下幾個方面：

（1）與傳統(tǒng)人工巡線的方式相比較，無人機巡線方式受作業(yè)環(huán)境影響較小，無論是山頂或是江邊，都能夠輕松飛行迅速作業(yè)，并且能夠擴大巡檢范圍，通過高清攝像頭的拍攝獲得一手資料，提高巡線效率并減少人工作業(yè)強度、降低人工作業(yè)風(fēng)險。

（2）無人機巡線方式范圍廣、效率高，能夠極限縮短作業(yè)時間，與人工巡線方式相比較，效率提高近十倍，操控人員對無人機飛行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以控制無人機巡視 500k V、220k V 特高壓輸電線路，也可以巡視 110k V、35k V、等低壓輸電線路，范圍較廣，巡視過程中不需要進(jìn)行任何重復(fù)修改。

（3）無人機不需要任何駕駛?cè)藛T，不需要招聘并培訓(xùn)相關(guān)人員，與載人飛艇、載人飛機相比較則省去大筆資金，另外，無人機的運行維護(hù)管理成本較低，節(jié)省資金的

同時更加節(jié)能高效。

（4）無人機巡線受環(huán)境影響較小，受地理條件的影響也不大，無人駕駛正是無人機最大的特點，這也意味著無人機更加適應(yīng)在艱險嚴(yán)酷的環(huán)境下作業(yè)，不需要考慮危險性高的作業(yè)任務(wù)對工作人員的負(fù)面影響，不用擔(dān)心會造成人員的傷亡。無論是高山江河等地勢環(huán)境威脅，還是雨霧云霜等天氣環(huán)境威脅，或是火災(zāi)地震雷電等天災(zāi)威脅，無人機都能夠靈活就業(yè)、高效作業(yè)。

（5）與衛(wèi)星遙感方式相比較，無人機巡查線路作業(yè)過程不會由于云層的厚度變化而發(fā)生偏差，并且，無人機能夠在操控人員的控制下對同一可能存在故障的區(qū)域進(jìn)行反復(fù)巡查，由此產(chǎn)生的費用較低。

（6）無人機為便攜性器具，小型無人機可由單人攜帶，即便是大型無人機，也能夠用普通車輛運輸，與載人飛機相比，無人機起飛條件簡單，無需跑道助跑即能完成起飛。

（7）無人機的作業(yè)速度較之其他巡線方式更加快速，并且在作業(yè)過程中能夠?qū)崟r獲得線路相關(guān)影響資料，便于工作人員實時判斷線路故障情況，提升巡線工作的整體效率。

（8）由于無人機上搭載高清拍攝設(shè)備，能夠進(jìn)行局部放大拍攝，并且拍攝圖像資料的清晰程度完全能夠勝任巡視工作的需求，影像資料能夠長時間保存，便于工作人員反復(fù)查看。

（9）無人機靈活性、機動性較強，在使用與維護(hù)方面更加方便、成本低廉，成熟的無人機使用方法有其標(biāo)準(zhǔn)流程，新上崗的工作人員也能快速掌握相關(guān)技能，不需要花費大量的崗前培訓(xùn)成本。

（10）無人機拍攝的圖像資料能夠幫助工作人員辨別輸電線路的缺陷，也能夠幫助識別由于環(huán)境變化或者其他人為因素造成的影響，但是在線路老化或者絕緣方面，現(xiàn)有的無人機巡查技術(shù)還不足以分辨完全，因此，依然需要人工巡查方式與無人機巡線方式結(jié)合開展作業(yè)。

結(jié)語

綜上所述，本文對無人機巡線安全技術(shù)進(jìn)行了研究與探討，認(rèn)為無人機必須保證其在飛行功能、通訊功能、任務(wù)功能、安全保護(hù)功能以及監(jiān)控顯示功能方面的需求，需要具備自動飛行控制的相關(guān)功能與技術(shù)、能夠穩(wěn)定飛行的相關(guān)功能與技術(shù)、自動識別跟蹤以及快速對焦成像的相關(guān)功能與技術(shù)才能夠真正應(yīng)用到特高壓輸電線路的巡視作業(yè)之中。

參考文獻(xiàn)

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