電力線路巡視中無人機技術的運用

吳海珣

[摘? ? 要]電力線路的敷設滿足了人們的生活所需，隨著供電負荷的日益增加，為保證供電工作穩(wěn)定安全的開展，就需要電力公司做好電力線路的檢視工作。電力線路不僅布局于城市內，在地勢復雜的山地地區(qū)，環(huán)境較為惡劣的高原地區(qū)也有建設。一些線路分布在比較隱蔽的空間內，不易被檢測器檢測，從而無法對故障進行及時處理。傳統(tǒng)的人力對線路進行巡查，面臨極大的挑戰(zhàn)，工作效率不高，還存在各種危險因素。近年來，國內外的電力行業(yè)都開始著力于無人機巡查技術的開發(fā)和研究。利用無人機設備替代傳統(tǒng)人工進行線路巡檢有很多優(yōu)勢，但也需要對無人機設備技術進行不斷更新。文章概述了無人機技術的優(yōu)勢，結合其設備系統(tǒng)來探究在電力線路巡檢工作中的實用性，并提出其在巡視中存在的一些客觀問題，并對未來的發(fā)展趨勢給予了幾點建議。

[關鍵詞]電力工程;無人機設備;線路巡視

[中圖分類號]V19;TM75 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）05–00–02

Application of UAV Technology in Power Line Inspection

Wu Hai-xun

[Abstract]The laying of power lines meets the needs of people's lives. Due to the increasing number of power supply loads， in order to ensure the stable and safe development of power supply work， it is necessary for the power company to do the line maintenance work. At present， power lines are not only deployed in cities， but are also constructed in mountainous areas with complex terrain and plateau areas where the environment is relatively harsh. Some lines are distributed in a relatively hidden space， which is not easy to be detected by the detector， so that it is impossible to deal with the fault in time. Traditional manpower patrols the line， facing great challenges， low work efficiency， there will be various dangerous factors. In recent years， the power industry at home and abroad has begun to focus on the development and research of drone inspection technology. Using drone equipment to replace traditional manual line inspection has many advantages， but it also needs to update the technology of drone equipment. This article is based on an overview of the advantages of UAV technology， combined with its equipment system to explore its practicability in power line inspection work， and put forward some objective problems that exist， and give some suggestions for future development trends.

[Keywords]power engineering; unmanned aerial vehicle equipment; line inspection

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1 概述

1.1 運用無人機技術對電力線路進行巡視具有的優(yōu)勢

隨著電力事業(yè)發(fā)展欣欣向榮，傳統(tǒng)的電力線路巡查方式已經不能滿足當下的需求。電力線路的實際運行情況受地區(qū)的影響存在諸多差異。所以在日常管理中需要做好電力運行巡視工作，盡早發(fā)現(xiàn)暴露出的問題部位，及時排查可能存在的隱患。將分析結果匯總后，提出有針對性的措施，對電力線路進行完善和改造，以保證供電工作的穩(wěn)步進行。利用無人機設備對電力線路進行檢查，高速相機可替代人工檢查電塔頂端部位;受外界環(huán)境和氣候的影響較小，可在雨雪天氣出行巡查;若設備具有強大的電池續(xù)航能力，可持續(xù)不間斷地進行排查，提高巡查效率和質量，減少人力勞動，降低事故風險。在一些區(qū)域，將人工巡線和無人機技術相結合，提升了巡查工作進度和效果。

1.2 無人機設備在電力線路巡視中存在的問題

無人機設備因其具有諸多優(yōu)勢，在電力線路巡視工作中有很大的積極作用，受到電力企業(yè)的青睞，但也有很多問題需要注意。

無人機設備是一個較為智能的工具，但其并不能對任何線路問題進行識別。一般排查問題的手段與內部設定的比對程序有關，所以僅可能排查到一些已經出現(xiàn)過的，所了解的問題，對這些普遍存在的問題進行簡單的識別。而一旦有新的問題出現(xiàn)，則可能會漏查，這也是目前技術受限所致。利用無人機進行圖片采集時，設備和線路之間的距離會影響圖片信息的清晰度，進而影響最后的數(shù)據結果。為了拍攝較為清晰的圖像，無人機設備需要花很長的飛行時間，并縮短距離到40m之內。這無疑增加了時間和資金成本。

1.3 對無人機設備必要的管理與維護

無人機設備在工作過程中，利用其自帶的數(shù)據處理系統(tǒng)先將獲取的數(shù)據進行整理歸類，把整理好的數(shù)據匯總傳輸至故障監(jiān)控預測中心，該系統(tǒng)對數(shù)據信息進行判斷，以評估線路是否存在問題，存在問題的確切部位。根據無人機設備的工作原理，在對其進行維護時，就需要對這些板塊信息進行考慮，及時升級相關軟件系統(tǒng)，從而保證設備系統(tǒng)的實用性。除了對系統(tǒng)進行常規(guī)維護外，還要定期對設備系統(tǒng)進行安全維護，例如做好無人機續(xù)航能力的檢測，對電池進行維護管理，以保證無人機設備能夠正常完成巡線任務。

1.4 無人機技術在電力線路巡視領域的發(fā)展方向

在未來電力線路巡視工作中，無人機設備系統(tǒng)將會向以下方向發(fā)展：當前一些無人機因為自身性能的影響執(zhí)行某項任務，還需要人為的指令。今后無人機系統(tǒng)會結合智能化服務設備，著力于無人機的電動固定翼、自身導航等方面進行研發(fā)升級。在無人機的航拍功能方面，目前無人機的全自控系統(tǒng)和缺陷識別功能還達不到智能化的水平，所以需要在此層面進行著力研發(fā)。此外還需要對無人機設備進行互補功能的運用。

2 分析無人機設備的構成

2.1 圖像傳輸技術

無人機技術中較為重要的一個環(huán)節(jié)是圖像的傳輸技術。在對電力線路進行巡查的過程中，無人機會收集很多圖像信息，然后傳輸給終端的相關人員進行分析處理。圖像的像素清晰程度，是影響整個數(shù)據結果的現(xiàn)實因素，這就需要根據實際的工作要求，對無人機設備中的圖像傳輸技術進行提升。例如在無人機設備系統(tǒng)中應用高速攝像機，可以保證巡線工作中拍攝照片圖像的清晰程度較高。傳輸給工作人員分析時，能夠提供可靠的、詳細的信息，方便進行下一個工作環(huán)節(jié)的安排部署，從而可以為整體工作帶來積極的影響。但是無人機在對圖像進行傳送時，和傳統(tǒng)的無線設備還是有一些區(qū)別的。在遇上高壓以及電流干擾的情況下，采集的圖片信息清晰程度差，同時傳輸過程也可能會受到影響，所以需要圖像傳輸系統(tǒng)必須具有較強的抗干擾能力。我國在圖像傳輸技術上也投入了很大精力進行研究，但也僅集中于降低帶寬使用率、降低圖片信息量等方面，這也是當下需要著手解決的一類問題。

2.2 無人機設備的系統(tǒng)構成

無人機設備在電力線路巡視過程中所涉及到的設備系統(tǒng)主要有以下兩種：

（1）飛行控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以確保無人機穩(wěn)定地進行正常的線路巡查工作，一般由PMC遙控接收系統(tǒng)、羅盤系統(tǒng)、測量儀系統(tǒng)等構成。

（2）數(shù)據信息采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過無線通信方式，完成巡查工作任務，獲取相關數(shù)據并進行終端傳輸，以便相關工作人員進行分析研究。是無人機設備整體工作的體現(xiàn)，一般由紅外成像儀、相機設備、存儲空間系統(tǒng)及增穩(wěn)云臺等組成，通過系統(tǒng)的配合有效提高數(shù)據的準確性，在保證電力線路系統(tǒng)安全、穩(wěn)定方面做出積極貢獻。

3 無人機設備在電力線路巡視領域的應用效果

3.1 無人機可進行障礙物的有效躲避

雖然利用無人機設備可以提高電力線路巡視工作的效率，但是在這項技術的應用過程中，還需要考慮一些實際因素的影響。電力線路分布的周圍不可避免存在諸多的障礙物，例如樹枝、電桿、住宅等。如果無人機需要近距離進行巡查，難免不會發(fā)生碰

撞。同時無人機在飛行途中也有很多不可控因素，比如飛行中的小鳥，也會是其航行中的一個障礙物。首先盡可能對無人機的航行線路進行規(guī)劃，避開一些障礙物。另外無人機設備需要在智能技術上做很大提升，使其可以有效躲避這些障礙物，避免發(fā)生碰撞造成損失。無人機在航行過程中可以借助于雷達探頭，提前探測前方道路情況，判斷是否存在障礙物及其相應位置情況，然后利用控制系統(tǒng)有效進行躲避，從而避免碰撞的發(fā)生。此外也可以借助紅外線光感系統(tǒng)，若探測到前方有障礙物，系統(tǒng)會捕捉不同的光源，及時發(fā)出指令使無人機改變航線。

3.2 常見的飛行模式及組合方式

在運用無人機技術時，需要對其飛行模式進行研究，以確保在巡視過程中能夠依據指令，展開相應的工作，高效率地完成線路巡查工作。通常把飛行模式分為以下4種：①固定翼的無人機模式，適用于距離較遠，需要快速進行巡查的區(qū)域;②地面中繼無人機的模式，采用這種模式可實現(xiàn)對一些區(qū)域范圍較小的線路進行巡查工作;③空中無人機的模式，在對高空中的線路進行巡查工作時用這種模式會更為便捷;④空中的中繼模式，這種模式在巡線過程中可以對檢測的信息進行記錄。

除了掌握飛行模式的要求，同時為了提高工作效率，對這些模式進行一些常規(guī)的組合，有以下5種形式：①固定翼的無人機模式，可以直接單獨去進行一些遠程任務;②地面中繼模式與中型無人機相結合，主要用于巡查一些平地建設的電力線路系統(tǒng);③中型無人機和空中小型無人機模式，適用于海拔較高區(qū)域鋪設的電力線路巡查任務;④中型無人機和空中中繼模式，同樣也是應用在高海拔，地勢復雜的電力線路巡查工作任務中;⑤小型無人機模式，也可以根據需要單獨去進行一些簡單的城市電力線路巡檢工作。

3.3 無人機技術在電力線路檢修領域的應用情況

3.3.1 無人機在常規(guī)條件下的應用

對日常的電力線路巡查時，主要利用的是固定翼無人機。雖然這類無人機設備因其內部性能的影響，有很多功能是受限的。但其也能快速排查到線路中的故障部位，偵查到需要檢修線路周圍的地形，并進行實時監(jiān)控。同時還可參與特殊巡檢，主要針對目的性的巡視工作，從而有效保證日常供電系統(tǒng)的正常運轉。

3.3.2 無人機在惡劣環(huán)境中的應用

在海拔較高的地區(qū)，沒有充足的氧氣，相比人工對電力線路的巡查，無人機設備在這種極端條件下就發(fā)揮了極大的優(yōu)勢作用。當前我國高原地區(qū)主要利用的是固定翼無人機對電力線路進行巡視，可以不受環(huán)境因素的影響，連續(xù)進行工作。未來電力公司可以考慮對無人機做出一些技術上的革新，提高電源的續(xù)航能力，強化機體的構造，以更好地適應高原地區(qū)地勢環(huán)境。

4 結語

無人機設備可替代傳統(tǒng)人工進行電力線路的巡查工作，具有很多優(yōu)勢，例如能夠抵抗極端環(huán)境，具有高續(xù)航能力。結合自身的數(shù)據系統(tǒng)，能夠輕松有效地識別一些電力線路故障，捕獲圖像信息及時傳輸給后臺，便于檢修工作的有效進行，廣受電力行業(yè)的青睞。未來，還需要結合智能技術手段，對無人機設備的系統(tǒng)進行升級，以確保在電力線路檢修工作上，不僅可以及時反饋問題信息，還能夠提前做出預測，在提高巡線工作效率的同時，有效降低人力勞動，節(jié)約時間成本，為電力企業(yè)帶來更多的經濟效益。

參考文獻

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