無人機技術(shù)在輸電線路巡視中的運用

吳鵬陽

電子科技大學成都學院，四川 成都 610000

0 引言

我國有人居住的疆域面積極其寬廣，因此需要電路網(wǎng)線等盡可能普及。據(jù)了解，目前我國的電路網(wǎng)線等多鋪設(shè)在高山密林、高樓林立的城市區(qū)或者公路上空，輸電線路架設(shè)、排查問題、維修等工作需要耗費大量的精力和時間，而且工作難度相對較大[1]?；诖耍恼卵芯繉o人機技術(shù)應(yīng)用于輸電線路巡視，一方面替代人力勞動完成相關(guān)工作，另一方面確保工作效率得以提升。

1 無人機巡視概述

1.1 特點

無人機的機型一般較小，對于多種復雜地形以及自然環(huán)境都能應(yīng)對自如。另外，無人機的操作性比較強，參與無人機駕駛工作的人員只要經(jīng)過培訓，達到合格的水準，就可熟練操作無人機進行輸電線路的巡視工作。此外，在無人機工作的過程中對于工作人員人數(shù)的要求也相對較少，一架無人機可以承擔多個人工勞動力的工作量，這是在輸電線路巡視中多采用無人機進行工作進而提高工作效率、節(jié)省工作時間以及節(jié)約成本的重要原因之一。

在傳統(tǒng)情況下，進行輸電線路巡視工作時，需要人工記錄的數(shù)據(jù)和信息較多，包括線路損壞的程度、線路損壞的地點、需要維修線路的數(shù)量以及類型等。要想把這些復雜的資料記錄準確并且做到無一遺漏，人工操作難免會出現(xiàn)一定的錯誤，而采用無人機進行巡視工作不僅可以精確記錄各類數(shù)據(jù)，并且能將所有的數(shù)據(jù)和信息進行順序排列整理，有利于工作人員提取數(shù)據(jù)和資料，為后續(xù)工作提供了便利[2-3]。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢

運用無人機進行輸電線路的巡視工作，具備多種優(yōu)勢，其中最重要的是可以在一定程度上減少對工作人員的生命財產(chǎn)安全的危害。在老式工作方式的操作背景下，需要大量的人工勞力參與輸電線路的安全檢測，避免不了接觸線路，如果事先對已經(jīng)有漏電損害的線路不了解的話，在進行線路檢查時很有可能出現(xiàn)觸電的風險。但是，采用無人機進行巡檢，不僅操作輕松簡單，而且可以將輸電線路對于工作人員的人身傷害降至最低，這也為單位減少了不必要的效益損失。

另外，因為經(jīng)常有異常惡劣的工作環(huán)境出現(xiàn)，所以無人機也可能會有墜機或者其他問題出現(xiàn)，但無人機可以將數(shù)據(jù)和信息實時傳送給地面，即便無人機因為各種原因無法平安落地，但是其已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)和信息不會丟失，即不會影響團隊后期的工作進程。此外，無人機的續(xù)航能力較強，其工作時間也較長。

1.3 對比傳統(tǒng)方式

經(jīng)過一段時間的實踐比較可知，人工巡視的效果遠不如無人機巡視的效果，無論是從檢查線路的效率，還是從檢查線路損壞的準確度來講，都是無人機更勝一籌。

（1）輸電線路巡視工作中的安全問題。如果因為單位對于工作人員的培訓力度不夠，或者因為工作人員自身的某些因素導致其在工作時受到傷害，不僅會降低單位的聲譽，在社會上造成一些不好的影響，更會使單位面臨各種人事糾紛，嚴重時可能會阻斷單位后期的發(fā)展道路。使用無人機代替人工進行數(shù)據(jù)測量，即便無人機在工作過程中有任何損壞，也僅會造成經(jīng)濟方面的損失。

（2）輸電線路巡視工作中所涉及內(nèi)容的準確性，傳統(tǒng)人工的操作方式流程比較復雜而且所用的工具設(shè)備在高空作業(yè)時攜帶不便，而且工作人員可能會漏測某條線路的信息甚至可能在面臨突發(fā)狀況時選擇相信自己的經(jīng)驗主義，使事態(tài)向不可控制的方向發(fā)展。無人機巡視輸電線路的環(huán)節(jié)雖然也有很多項，但是由于其具有機械化的操作記憶和運行速度，即使同時面對多處線路損壞的情況，仍然可以應(yīng)對自如，并且保證不漏測一處、不記錯一處。

2 無人機技術(shù)在輸電線路巡視中的具體運用

2.1 飛行控制技術(shù)

無人機的飛行控制技術(shù)即自主完成任務(wù)的技術(shù)，主要包括自動巡視、精準避障、平衡力控制等，這三個方面是無人機巡視檢查線路系統(tǒng)最重要且作用最明顯、最大的組成部分[4]。

（1）無人機的自動巡視功能與工作人員通過遠程手動控制的巡視功能有著明顯的不同，主要表現(xiàn)在無人機自動巡視的功能可以依靠機體芯片內(nèi)事先被保存好的航線、桿塔具體地點、巡視點周圍的自然環(huán)境等完美地完成自主巡視線路的工作，為單位縮減人工成本，使相關(guān)單位可以將聘請工作人員的資金運用到研發(fā)先進無人機或者其他相關(guān)機械設(shè)備中。

（2）無人機精準避障功能的作用對自動巡視來說也非常重要。無人機在現(xiàn)場進行線路檢查時，難免會遇到各種各樣的空中障礙，其可以根據(jù)自身原本具備的紅外線、聲吶等的識別技能來改變短距離的航線，保證其可以在距離障礙還有一段距離時就可以檢測到危險，并順利避開。

（3）無人機的平衡力控制功能也必不可少，即使紅外線、聲吶等的障礙識別技能再靈敏，也可能有意外的情況出現(xiàn)。如果無人機在飛行過程中，不慎碰到某種障礙物，必然不能使自身保證原來的平衡度，嚴重時甚至有墜機的危險。但是，其擁有的平衡力控制功能，可以使無人機在高空中向下高速墜落的過程中迅速形成與地球重力互為掣肘的力量，幾秒鐘的時間就可以恢復至原本的平衡度，并且回歸航線正常運行。

2.2 多角度多光譜成像技術(shù)

裝有AMTIS系統(tǒng)的無人機，可以獲得可見光和紅外線之間的全部圖像，通過這些圖像可以很好地確定線路損壞點的具體位置，還可以做到對這些地方的情況進行實時監(jiān)察和調(diào)控，方便后續(xù)的維修工作。

2.3 激光技術(shù)

激光技術(shù)也是無人機對輸電線路巡視技能中的一種，主要用來檢測線路中絕緣子，幫助工作人員判斷絕緣子是否裂開，或者裂開程度的大小等情況。該技術(shù)的基本原理是利用反射鏡產(chǎn)生出來的超聲波作用到絕緣子表面，隨后引起振動，通過觀察這種振動，即可發(fā)現(xiàn)頻率與正常絕緣子的振頻完全不同。

3 無人機技術(shù)在輸電線路巡視過程中的運用途徑

3.1 電子監(jiān)控途徑

電子監(jiān)控途徑主要指某些平臺或者系統(tǒng)對無人機具備遠程的操作調(diào)控功能，工作人員可以通過裝配有此種系統(tǒng)或者平臺的計算機和手機App來實現(xiàn)對無人機的遠程電子監(jiān)控，使無人機拍攝的照片及測量的圖像和數(shù)據(jù)可以很快地傳輸至工作人員處。

3.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸途徑

無人機在飛行過程中可以通過紅外熱像技能將圖像、照片、線路損壞地點等信息實時地傳輸?shù)降孛妫阌诘孛婀ぷ魅藛T將所有數(shù)據(jù)和信息組合進一步進行分析，進而快速制訂針對性和可操作性的維修養(yǎng)護方案。

3.3 故障檢測途徑

現(xiàn)階段的科學技術(shù)雖然無法使無人機對有損壞的線路進行維修養(yǎng)護，但是對無人機在輸電線路的巡視方面尤為重視，其中運用到的電子光學檢測技術(shù)和紅外熱像檢測技術(shù)都不容小覷。電子光學檢測技術(shù)可以檢查輸電線路內(nèi)是否有缺損的部分，紅外熱像檢測技術(shù)可以通過熱像掃描對比找到輸電線路中與其他地方有明顯溫度差的發(fā)熱點，并且可以將這些異常點重點標記，再進行更深層次和更精密的調(diào)查工作，這兩項檢測技術(shù)的最終目的都是為了判斷線路中絕緣子是否破裂，幫助工作人員展開進一步的修護工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，文章首先闡述了無人機巡視相比傳統(tǒng)人工巡視所具備的優(yōu)勢和特點，然后分析了無人機技術(shù)在輸電線路巡視中的具體運用和運用途徑。無人機作為一種機械設(shè)備相比較于人工來說，具有多方面的優(yōu)勢，因此有必要將其運用于輸電線路的巡視中。