無人機在高原山區線路巡檢中的應用

高 坤 李昶君 楊金波 莫衛權 李立新

（1.云南電網公司紅河供電局，云南 紅河 661199； 2.咸亨國際（杭州）航空自動化有限公司，杭州 310000）

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。我們常見的應用于電力生產的無人機主要有：無人直升機、無人固定翼機、無人多旋翼飛行器、無人飛艇這幾類。無人直升機、無人固定翼機體積大、飛行速度快、載重量大，往往以燃油做為驅動方式，往往用于線路的施工、測繪等。無人多旋翼飛行器飛行速度慢，載荷較小，隨時可以滯空懸停，正是基于這一特定，現在開展的無人機巡檢多以此機種為主。

目前，我國載人直升機對線路進行巡檢已經是比較成熟的項目，云南送變電工程公司對其代維線路就采用載人直升機巡檢，應用已經比較成熟，但是我國利用無人機進行線路巡檢作業尚處于一個研究試驗階段。由于我國無人飛行器的技術研究起步晚，技術底子薄以及低空還未全面開放等原因，國內大部分廠家的產品集成化程度不高，不能達到安全、穩定、精確、高性能的飛行狀態。因此，無人機在輸電線路的巡檢方面，國內的應用還在應用研究階段。

1 無人機巡檢系統的組成

無人機巡檢系統由無人機、遙控器、通信設備、機載設備、地面站五部分組成。安裝了控制軟件的地面站，可以實時監控無人機的各種飛行狀態，地面監控人員通過回傳的實時圖像和參數，通過操縱遙控器，對無人機進行控制，實現對目標的巡檢工作。

高原山區對無人機的制約因素主要體現在電池續航時間和通信范圍兩個方面，無人機的載荷是一定的，要想增加續航時間就必須攜帶更大的電池或燃料，這是不可取的。無人機系統通信設備的有效范圍在10km 以內，現已開展的無人機巡檢多是以改裝之后的特種車輛作為控制平臺，將地面站、通信設備、視頻監控進行集成，通過控制引導可以實現長距離的巡檢。

2 高原山區對無人機使用的影響

1）地形環境的影響

高原山區輸電線路的架設位置常常位于崇山峻嶺之上，交通基礎設施較差，運用通信車遠程引導控制根本無法適用，加之大山的遮蔽，無人機的通信距離受到很大影響，要想遠程遙控進行多檔導線的巡視，從通信的角度來說已不能滿足要求。

2）微氣象區的影響

高原地區氣象變化差異較大，一條線路經常會跨越多霧區、峽谷風道、地形抬升區等多種特殊區段，環境變化較大。低溫、大風、大雨等對無人機的影響較大，若不考慮這些微地形氣象變化的影響，很可能發生墜機、線路跳閘的事故，造成不可挽回的損失，因此要實現無人機多區段自動巡檢是不現實的。

3）氣溫的影響

高原地區溫度較其他地區要低，當溫度低于4℃ 時，鋰電池所用的電解液會在低溫下變粘稠甚至凝結，此時，導電的鋰鹽在里面的活動大大受到限制，這樣的話放電效率很低，從而會導致鋰電池在低溫下電量降低，充電亦是如此，所以低溫對無人機的電池效率影響較大。此時仍然按低海拔地區的飛行時間考慮，可能會發生摔機的風險。所以在高海拔地區要想長時間工作，變得困難。

4）其他因素

高海拔地區空氣密度稀薄，螺旋槳的推力受其周邊的空氣速度和移動時的空氣密度所影響，需要額外的動力來彌補薄空氣的不足，這就需要輸出更大的功率。

3 無人機在高原山區應用策略

由于地形、氣象等條件的限制，在高原山區無人機的應用應以短距離的線路檢測探傷和紅外測溫為主。想要用無人機取代人力巡線在目前的技術條件下，還存在許多的限制。

1）無人機探傷

高原山區地形環境復雜，照搬沿海平原地區的技術經驗很不適宜，必須按照當地的特點開展適合本地區的無人機作業。高原山區存在許多的大檔距、大高差等人力無法巡視到位區段，這些都是我們日常巡視工作中的難點。對于這些區段運行班組一般使用高倍望遠鏡進行檢查，由于距離較遠辨識不清，經常發生上報缺陷分級錯誤，檢修班組開展工作時才發現準備的檢修方案與實際不符，增加了檢修班組作業量。同時由于缺陷辨識不明，作業風險增大。以上情況使用無人機就可以避免發生，在運行人員發現無法確定的缺陷后，使用無人機進行抵近拍照，將導地線情況回傳到地面站，幫助運行人員確定缺陷情況。

2）無人機紅外檢測

線路設備可以從發熱原理上分為兩大類，即電流致熱設備和電壓致熱設備。所謂電流致熱設備就是由于電流作用而引起發熱的設備，主要是因接頭處的接觸電阻大于導線電阻而引起的發熱，一般由電流大小決定發熱程度，受風速、濕度影響較小。所謂電壓致熱設備就是由電壓作用引起發熱的設備，常見為瓷質絕緣子零值、劣質泄露電流引起的發熱，復合絕緣子棒芯電蝕引起的發熱，線路避雷器閥片失效導致泄露電流增大引起的發熱等。

我們現有的紅外設備都不可變焦，當距離超過一定范圍（30m）時往往測量不出數據，近年來為了更好的保護環境，新建和改擴建的輸電線路往往采用高跨，對于檔距中間的接續管、處于污穢區的導地線等，現有的紅外檢測設備根本無法進行檢測，設備的管控處于失控的狀態。通過引入無人機系統，依靠其攜帶的紅外檢測設備便可以對此類設備進行檢測，避免事故的發生。

4 無人機應用應考慮的事項

無人機對輸電線路進行探傷和紅外檢測時，屬于臨近帶電體作業，也應遵守相關的安全規定，并制定相關的制度措施，保證無人機和設備的安全。

1）人員培訓

無人機系統的操作包括了無人機的操作和地面站的操作兩部分，對于新設備的使用必須要經過培訓，持證上崗。由于各個公司購買的無人機系統不盡相同，無人機的操作認證工作還沒有統一的標準。所以無人機的認證一般由廠家和運行單位的技術人員共同商議組織認證，依照線路工作的環境特點，從缺陷成像質量、安全控制、飛行軌跡選擇等方面對操作人員進行要求。運行單位應及時組織運行人員組織參加認證，保證現場工作人員持證上崗。

2）現場勘察

輸電線路經過區域環境復雜，在開展無人機工作前必須進行現場勘察。確定工作區段是否位于禁飛區內、現場電磁環境對無人機的通信控制是否存在干擾、通道環境是否對飛行軌跡有影響等問題。依據現場勘察的結果，明確工作開展的可行性，并制定工作方案。

3）編制方案

為了保證無人機飛行的有效性和安全性，在現場勘察完成后應編制本次無人機巡檢的實施方案。一方面是為了保證無人機飛行的設備安全，緊急情況發生時人員能夠處置得當，避免事故的發生。另一方面，依據現場情況確定安全的飛行軌跡和人員組織安排情況，保證操作人員各司其職，任務清晰明確。實施方案要經過部門審批，保證工作開展的合理性。

4）填寫工作票

按照《安規》要求，臨近帶電線路工作應按照工作票管理規定，持線路第二種工作票進行作業。由于野外環境變化無常，在無人機飛行過程中因大風或人員操作的原因，無人機誤入帶電設備區域，可能會發生線路跳閘。因此，持票作業并與調度聯系告知工作內容是很有必要的。

5 結論

無人機在輸電線路中的應用還處于探索階段，隨著各個單位在此領域投入的增加，無人機的應用探索也將不斷開拓創新。每個地區只有依據本地區的實際特點開展無人機的運檢工作，才能真正的將 這項新技術應用起來，提高線路的運檢水平。科技的力量是無限的，隨著技術水平的不斷提高，也許在不遠的將來，無人機在高原山區替代人力巡線將成為可能。立足現在，我們就是要結合實際，發揮無人機在特殊區段巡檢的優勢，解決我們工作的盲點，為線路的安全運行保駕護航。