吳海珣

[摘? ? 要]電力線路的敷設(shè)滿足了人們的生活所需，隨著供電負(fù)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(nèi)，在地勢復(fù)雜的山地地區(qū)，環(huán)境較為惡劣的高原地區(qū)也有建設(shè)。一些線路分布在比較隱蔽的空間內(nèi)，不易被檢測器檢測，從而無法對故障進(jìn)行及時處理。傳統(tǒng)的人力對線路進(jìn)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(nèi)外的電力行業(yè)都開始著力于無人機(jī)巡查技術(shù)的開發(fā)和研究。利用無人機(jī)設(shè)備替代傳統(tǒng)人工進(jìn)行線路巡檢有很多優(yōu)勢，但也需要對無人機(jī)設(shè)備技術(shù)進(jìn)行不斷更新。文章概述了無人機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢，結(jié)合其設(shè)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(guān)鍵詞]電力工程;無人機(jī)設(shè)備;線路巡視

[中圖分類號]V19;TM75 [文獻(xiàn)標(biāo)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(yùn)用無人機(jī)技術(shù)對電力線路進(jìn)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(jīng)不能滿足當(dāng)下的需求。電力線路的實際運(yùn)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(yùn)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(jié)果匯總后，提出有針對性的措施，對電力線路進(jìn)行完善和改造，以保證供電工作的穩(wěn)步進(jìn)行。利用無人機(jī)設(shè)備對電力線路進(jìn)行檢查，高速相機(jī)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(shè)備具有強(qiáng)大的電池續(xù)航能力，可持續(xù)不間斷地進(jìn)行排查，提高巡查效率和質(zhì)量，減少人力勞動，降低事故風(fēng)險。在一些區(qū)域，將人工巡線和無人機(jī)技術(shù)相結(jié)合，提升了巡查工作進(jìn)度和效果。

1.2 無人機(jī)設(shè)備在電力線路巡視中存在的問題

無人機(jī)設(shè)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(jī)設(shè)備是一個較為智能的工具，但其并不能對任何線路問題進(jìn)行識別。一般排查問題的手段與內(nèi)部設(shè)定的比對程序有關(guān)，所以僅可能排查到一些已經(jīng)出現(xiàn)過的，所了解的問題，對這些普遍存在的問題進(jìn)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(shù)受限所致。利用無人機(jī)進(jìn)行圖片采集時，設(shè)備和線路之間的距離會影響圖片信息的清晰度，進(jìn)而影響最后的數(shù)據(jù)結(jié)果。為了拍攝較為清晰的圖像，無人機(jī)設(shè)備需要花很長的飛行時間，并縮短距離到40m之內(nèi)。這無疑增加了時間和資金成本。

1.3 對無人機(jī)設(shè)備必要的管理與維護(hù)

無人機(jī)設(shè)備在工作過程中，利用其自帶的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)先將獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理歸類，把整理好的數(shù)據(jù)匯總傳輸至故障監(jiān)控預(yù)測中心，該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(jù)無人機(jī)設(shè)備的工作原理，在對其進(jìn)行維護(hù)時，就需要對這些板塊信息進(jìn)行考慮，及時升級相關(guān)軟件系統(tǒng)，從而保證設(shè)備系統(tǒng)的實用性。除了對系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)維護(hù)外，還要定期對設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行安全維護(hù)，例如做好無人機(jī)續(xù)航能力的檢測，對電池進(jìn)行維護(hù)管理，以保證無人機(jī)設(shè)備能夠正常完成巡線任務(wù)。

1.4 無人機(jī)技術(shù)在電力線路巡視領(lǐng)域的發(fā)展方向

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

2 分析無人機(jī)設(shè)備的構(gòu)成

2.1 圖像傳輸技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)中較為重要的一個環(huán)節(jié)是圖像的傳輸技術(shù)。在對電力線路進(jìn)行巡查的過程中，無人機(jī)會收集很多圖像信息，然后傳輸給終端的相關(guān)人員進(jìn)行分析處理。圖像的像素清晰程度，是影響整個數(shù)據(jù)結(jié)果的現(xiàn)實因素，這就需要根據(jù)實際的工作要求，對無人機(jī)設(shè)備中的圖像傳輸技術(shù)進(jìn)行提升。例如在無人機(jī)設(shè)備系統(tǒng)中應(yīng)用高速攝像機(jī)，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(xì)的信息，方便進(jìn)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(jī)在對圖像進(jìn)行傳送時，和傳統(tǒng)的無線設(shè)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(qiáng)的抗干擾能力。我國在圖像傳輸技術(shù)上也投入了很大精力進(jìn)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(dāng)下需要著手解決的一類問題。

2.2 無人機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)構(gòu)成

無人機(jī)設(shè)備在電力線路巡視過程中所涉及到的設(shè)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(jī)穩(wěn)定地進(jìn)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(gòu)成。

（2）數(shù)據(jù)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(wù)，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)并進(jìn)行終端傳輸，以便相關(guān)工作人員進(jìn)行分析研究。是無人機(jī)設(shè)備整體工作的體現(xiàn)，一般由紅外成像儀、相機(jī)設(shè)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(jù)的準(zhǔn)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(xiàn)。

3 無人機(jī)設(shè)備在電力線路巡視領(lǐng)域的應(yīng)用效果

3.1 無人機(jī)可進(jìn)行障礙物的有效躲避

雖然利用無人機(jī)設(shè)備可以提高電力線路巡視工作的效率，但是在這項技術(shù)的應(yīng)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(jī)需要近距離進(jìn)行巡查，難免不會發(fā)生碰

撞。同時無人機(jī)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(jī)的航行線路進(jìn)行規(guī)劃，避開一些障礙物。另外無人機(jī)設(shè)備需要在智能技術(shù)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(jī)在航行過程中可以借助于雷達(dá)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(yīng)位置情況，然后利用控制系統(tǒng)有效進(jìn)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(jī)改變航線。

3.2 常見的飛行模式及組合方式

在運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)時，需要對其飛行模式進(jìn)行研究，以確保在巡視過程中能夠依據(jù)指令，展開相應(yīng)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(jī)模式，適用于距離較遠(yuǎn)，需要快速進(jìn)行巡查的區(qū)域;②地面中繼無人機(jī)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(jìn)行巡查工作;③空中無人機(jī)的模式，在對高空中的線路進(jìn)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(jìn)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(jìn)行一些常規(guī)的組合，有以下5種形式：①固定翼的無人機(jī)模式，可以直接單獨去進(jìn)行一些遠(yuǎn)程任務(wù);②地面中繼模式與中型無人機(jī)相結(jié)合，主要用于巡查一些平地建設(shè)的電力線路系統(tǒng);③中型無人機(jī)和空中小型無人機(jī)模式，適用于海拔較高區(qū)域鋪設(shè)的電力線路巡查任務(wù);④中型無人機(jī)和空中中繼模式，同樣也是應(yīng)用在高海拔，地勢復(fù)雜的電力線路巡查工作任務(wù)中;⑤小型無人機(jī)模式，也可以根據(jù)需要單獨去進(jìn)行一些簡單的城市電力線路巡檢工作。

3.3 無人機(jī)技術(shù)在電力線路檢修領(lǐng)域的應(yīng)用情況

3.3.1 無人機(jī)在常規(guī)條件下的應(yīng)用

對日常的電力線路巡查時，主要利用的是固定翼無人機(jī)。雖然這類無人機(jī)設(shè)備因其內(nèi)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(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2 無人機(jī)在惡劣環(huán)境中的應(yīng)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(jī)設(shè)備在這種極端條件下就發(fā)揮了極大的優(yōu)勢作用。當(dāng)前我國高原地區(qū)主要利用的是固定翼無人機(jī)對電力線路進(jìn)行巡視，可以不受環(huán)境因素的影響，連續(xù)進(jìn)行工作。未來電力公司可以考慮對無人機(jī)做出一些技術(shù)上的革新，提高電源的續(xù)航能力，強(qiáng)化機(jī)體的構(gòu)造，以更好地適應(yīng)高原地區(qū)地勢環(huán)境。

4 結(jié)語

無人機(jī)設(shè)備可替代傳統(tǒng)人工進(jìn)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(jié)合自身的數(shù)據(jù)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(jìn)行，廣受電力行業(yè)的青睞。未來，還需要結(jié)合智能技術(shù)手段，對無人機(jī)設(shè)備的系統(tǒng)進(jìn)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(yù)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(jīng)濟(jì)效益。

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