無人機電力巡線智能避障方法研究

李黎明 巨欣悅

【摘? 要】我們的生活中較為常見的監(jiān)測方法之一就是無人機，無人機在檢測領域的應用十分廣泛。無人機電力巡線既可以監(jiān)測環(huán)境情況獲取環(huán)境信息，也可以監(jiān)測電力電線情況，能夠及時查看電線的問題。但是在巡線的過程中，可能會遇到障礙，需要結合實際情況并且參考一些關于無人機電力巡線智能避障的方法文獻資料，提出可行的解決建議。

【Abstract】One of the more common monitoring methods in our life is unmanned aerial vehicle（UAV）， which is widely used in the field of detection. UAV power line patrol can not only monitor the environmental conditions to obtain environmental information， but also monitor the situation of power lines， which can timely check the problems of power lines. However， obstacles may be encountered in the course of line patrol. It is necessary to combine the actual situation and refer to some literature on intelligent obstacle avoidance methods of UAV power patrol to put forward feasible solutions.

【關鍵詞】無人機;電力巡線;智能避障;方法;建議

【Keywords】UAV; power line patrol; intelligent obstacle avoidance; method; suggestion

【中圖分類號】V279;V249? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）07-0192-02

1 引言

夏季來臨，用電安全十分重要。通過無人機群電力巡線的方法檢查線路的安全隱患，能夠幫助在夏季這樣的用電高峰期保證用電安全。但是在飛行的過程中，雖然無人機大多數(shù)情況是不受地形限制的，可以適用于多種地形地貌。但是也不排除意外情況，還是需要對無人機中飛行可能出現(xiàn)的障礙進行方法分析和總結，保障用電安全排除線路中存在的隱患，并且需要不斷更新在監(jiān)測領域方面的技術，尤其需要展開無人機與其他類型新領域與其他領域的新興技術的融合，促進無人機電力巡線技術的進步。

2 無人機電力巡線基本情況分析

要對無人機電力巡線的基本特點和優(yōu)勢進行基本了解，深入了解無人機巡線的基本情況，才能夠避開巡線過程中存在的障礙。

2.1 無人機電力巡線的特點分析

無人機巡線的特點較為顯著。無人機較為便攜，操作較為簡單，減少了對電力電線的監(jiān)測人員的需求。另外，無人機電力巡線的精度較高，在巡線過程中的準確性較高，能夠提高電力巡線工作的效率。除此之外，無人機電力巡線的適用范圍較廣，能夠適用于多種復雜的地形和惡劣的自然環(huán)境，既能夠監(jiān)測出自然損害造成的又能夠檢測出人為干擾造成的電力巡線破壞。不僅如此，無人機的電力巡線技術可以自主飛行，并且起飛降落對環(huán)境的要求較低，反應較為迅速[1]。

2.2 無人機電力巡線的優(yōu)勢分析

無人機電力巡線的特點顯著，因此，無人機巡線的優(yōu)勢也較為顯著。在檢查線路的過程中，能夠較為迅速地監(jiān)測出電力線路中的問題，減少人力物力的消耗，無人機的反應速度快，能夠較快發(fā)現(xiàn)電力線路中存在的問題，無人機檢測的過程中也能夠提高電力維修的速度和效率。不僅如此，無人機在常規(guī)巡視的過程中能夠降低對電力監(jiān)測人員的需求，減少電力的巡視成本。除此之外，在年度巡線的過程中，無人機的航線巡線能夠幫助降低無人機的巡線成本和巡線難度，提高了電力巡線工作的效率[2]。

3 無人機電力巡線的智能避障存在困難

即使無人機電力巡線的技術非常成熟，并且無人機電力巡線適用于多種范圍和地形地貌，難免也會在智能避障的過程中存在困難。

3.1 利用超聲波技術有較大的局限性

超聲波的適用有較大的局限性，在適用的過程中感應速度和精度不夠準確。同時還需要主動發(fā)射超聲波，障礙物較遠時，精度也會隨著聲波的衰弱降低。由于是主動發(fā)射超聲波對反射物體的要求較高，在大風條件的情況下或者是海綿吸附條件下，超聲波技術不能夠較好地適用。不僅如此，在主動測距的過程中還會產生機器間的互相干擾，適用前景不夠開闊，適用范圍也不夠廣泛[3]。

3.2 激光避障技術不夠成熟

激光技術的發(fā)展也不夠成熟，激光技術也是一維的傳感器，只能給出一個距離值，不能實現(xiàn)三維世界的測距方式。并且激光的波束非常窄，技術發(fā)展也不夠成熟，激光技術的精度和抗干擾能力仍然不夠強。但是其激光元件的技術不夠高，在目前的發(fā)展水平還存在較大的局限性，激光元件的價格十分昂貴，并且體積龐大，不方便在無人機上試用也不方便無人機攜帶。不僅如此，激光技術的能耗還非常大，提高了激光技術的使用成本[4]。

3.3 紅外避障技術易受干擾

紅外避障技術對受反射的物體要求也非常高，并且紅外線容易被吸收，尤其是一些黑色物體或者會穿透的透明物體，抗干擾能力較弱。這樣一來，紅外線的避障技術精度較低。不僅如此，紅外線的技術也是單點測距，難以獲得特定方向上的距離數(shù)據(jù)。除此之外，紅外線的避障技術采取的也是一種主動測距的方式，也會產生兩臺機器互相干擾的問題。

3.4 “大疆無人機”避障技術發(fā)展不夠深入

“大疆無人機”中的精靈4Pro上的五向避障技術目前的發(fā)展水平還不夠深入。難以寫出有效的視覺識別或者地圖重構的算法，難以在無人機上提高自身的計算能力同時降低功能損耗，無法在無人機上穩(wěn)定運行。同時“大疆無人機”精靈4Pro上的五向避障技術大大提高了計算和數(shù)據(jù)儲存能力，但是續(xù)航能力受到了較大的影響。不僅如此，也難以處理好功能的邊界，在視覺受限的情況下，難以保證功能正常運行。

4 解決無人機電力巡線的智能避障建議

針對上述無人機電力巡線在飛行過程中遇到的障礙困難，論文參考一些文獻資料，提出以下建議。

4.1 擴大超聲波的適用范圍

擴大超聲波的適用范圍，在適用的過程中感應速度和精度都需要提高。尤其在超聲波主動測試的過程中，需要提高超聲波的精度，避免障礙物較遠超聲波過弱精度降低。超聲波在主動發(fā)射時盡量降低對反射物體的要求。盡可能提升超聲波的技術，使超聲波在大風條件或者是海綿吸附的條件下也能夠使用。不僅如此，在主動測試過程中，盡可能提升超聲波的技術，避免兩臺機器之間的相互干擾，擴大超聲波的適用范圍。

4.2 促進激光技術成熟

需要促進激光技術的發(fā)展越來越成熟，激光技術雖然只是位移的傳感器，只能給出一個測距值，但也需要盡可能提高激光技術的發(fā)展技術水平，尤其是激光技術的波束非常窄，可以通過多個多束激光組成雷達。需要提高激光技術的精度和抗干擾能力，并且尤其是提高激光元件的技術。在目前的發(fā)展水平中需要增加與其他國家的技術交流，提升激光元件的技術，避免激光元件價格貴，降低激光技術的使用能耗和激光技術的使用成本。

4.3 減少紅外避障技術干擾

紅外線的避障技術也需要降低對受反射物體的要求，提高紅外線技術，避免紅外線容易被吸收。尤其需提高對一些黑色物體或者會穿透的透明物體之間的抗干擾能力。這樣一來，才能夠提高紅外線避障技術的精度。不僅如此，紅外線技術雖然只是單點測距獲得特定方向上的距離數(shù)據(jù)，要提高紅外線技術的測試水平，除此之外紅外線的避障技術雖然也采取了主動測距的方式，但是需要盡可能避免兩臺機器之間相互產生干擾的問題。

4.4 促進“大疆無人機”避障技術發(fā)展深入

促進“大疆無人機”中的精靈4Pro上的五向避障技術的發(fā)展水平更加深入。能夠寫出有效的視覺識別或者地圖重構的算法，也能夠在無人機上提高自身計算能力的同時降低損耗，保證無人機的穩(wěn)定運行。同時“大疆無人機”精靈4Pro上的五向避障技術也需要提高計算和數(shù)據(jù)儲存能力，同時提高自身的續(xù)航能力。不僅如此，也需要處理好功能的邊界，在視覺受限的情況下也需要保證功能正常運行。

5 結語

無人機在電力巡線的過程中可能會存在一些障礙，需要及時排除電力巡線中存在的故障，提高無人機智能避障的水平。幫助在用電高峰期或者是用電的平緩期相應進行一些常規(guī)檢查。這樣一來，也能夠提高無人機電力巡線的效率，還能夠促進無人機實現(xiàn)技術的提升。在我國對電力需求如此高的情況下，對電力的檢修和維護工作也會消耗大量的成本。無人機的使用能夠減少電力的維護成本和電力的檢修成本。這對于用電安全具有重要意義，也對經濟效益具有重要意義。許多無人機的避障方法還需要和無人機自身的技術水平、體積和性能進行綜合考慮，這樣才能夠發(fā)揮較好的無人機避障效果。

【參考文獻】

【1】楊雪，姜智凱，程燕勝，等.無人機電力巡線任務及航跡智能規(guī)劃技術研究[J].中國新通信，2019，21（11）：41-42.

【2】米軍平.無人機電力巡線任務及航跡智能規(guī)劃技術研究[J].經濟與社會發(fā)展研究，2019（2）：226.

【3】張仕民，雷澤宇，劉意，等.基于AI的無人機電網智能巡檢方案研析[J].四川電力技術，2019，42（03）：90-94.

【4】侴海洋.基于航線規(guī)劃與圖像識別技術的無人機巡線研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2019.