淺析電力線路巡視中無人機技術的應用

楊曉東

摘要：近幾年，隨著社會經濟的快速發展，各種新材料和新技術被廣泛應用到我國電力線路的巡視工作中，特別是發展較快的無人機技術。因此，為了更好地認識無人機技術，文章主要從無人機技術的優缺點、發展趨勢以及系統結構入手，探討了無人機在現代電力線路巡視中的具體應用，從而為我國電力線路巡視工作提供可行性建議。

關鍵詞：電力線路；無人機技術；巡視任務；電力系統；用電安全 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM72 文章編號：1009-2374（2016）09-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.022

目前，隨著我國電力系統中電力線路的不斷增加，如何保證整個電力線路的安全和穩定運行已經成為很多人關注的問題。由于電力線路多數是在比較惡劣的室外環境運行，所鋪設地區的自然環境都比較差，地形也比較復雜，因此，一旦在巡視中沒有及時發現電力線路出現的問題，這將嚴重影響電力系統的供電。在科學信息和技術還不夠發達的時候，人們只能采取人工進行逐基桿塔巡視的方法，這種巡視方法的工作量非常大、工作時間長，其工作效率也不很高，特別是一些復雜的地理位置還會給巡視人員的生命安全帶來威脅，因此，為了提高電力線路巡視工作的效率，保證巡視人員的安全以及廣大用戶的持續用電安全，人們越來越注重對新興巡視方法的研究和探討。例如，一些直升機巡線、機器人巡線等巡視方法都得到很好的研究和應用，特別是具有高技術含量的無人機巡視方法受到眾多電力公司的高度關注，并且無人機技術目前已經在北京、青海、江蘇、山東等多個地區的電力線路中得到成熟的應用。

1 無人機技術概述

無人機技術是近年來國內外各大電力公司都很重視的一種技術，下面從無人機巡視技術的優勢、應該注意的幾點問題、無人機設備的維護與管理以及無人機電力線路巡視技術發展的趨勢等方面簡要介紹無人機技術。

1.1 無人機技術具有的優勢和應注意的問題

電力線路中采用無人飛行器巡檢時，主要具有以下兩項優勢：一是不受地理環境和自然環境等外界因素的制約。由于很多電力線路都在室外，一旦遇上雨雪等自然天氣時，人工將無法完成一些巡視工作，而無人飛行機就可以避免這些不利的因素，減少因巡檢而造成的意外和傷害；二是無人飛行器系統中具有的光學吊艙任務可以及早發現現行的線路網系統中存在的各種隱患，因此無人機技術非常受電力系統的歡迎。

使用無人機設備應當注意以下兩點事項：一是不能全面識別各種線路問題。當前，由于受技術因素等多方面的限制，在使用無人機進行線路巡視時，無人機只能對線路中出現的一些普遍問題進行快速識別，還無法做到對整個電力線路出現的安全隱患進行全面的識別；二是使用無人機拍攝圖片時，需要花費很高的成本和時間。目前，無人機設備能夠達到的效果是，必須與線路保持40米以內的距離才能夠拍攝出比較清晰的錄像，一旦距離很近的話，就需要配置比較高的設備才能達到相應的效果，這無疑增加了電力線路巡視的成本和時間。

1.2 無人機設備的維護與管理

無人機設備雖然具有很多的巡檢優勢，但是為了能充分發揮無人機的功能，在平時一定要做好無人機設備的管理和維護工作。無人機設備的工作步驟：首先是由特殊的數據采集系統對收集的數據進行分類整理，再將收集的信息傳送到監控故障預測系統，然后檢測系統將收集到的各種信息和數據進行分類比較，并對數據進行健康評估、數據維護和數據管理，從而及時發現線路中存在的各種隱患。因此，在使用無人機設備時，更要定時對設備管理系統的關鍵零部件進行升級和改造，做好定期保養和維護工作，才能保證無人機設備系統更好地完成巡檢工作。

1.3 無人機電力線路巡視技術發展的趨勢

在今后的發展中，隨著各種新技術的不斷發展，無人機技術將會更好地發揮各種優勢，在電力線路巡視中將會起到越來越重要的作用。在未來，無人機巡視技術主要有以下兩項發展趨勢：一是向智能化的方向發展。針對無人機的飛行模式方面，今后應該加大對無人機的電動固定翼、導航方式等方面進行更深入的研究和開發，針對無人機的航攝功能方面，需要進一步對無人機的全自控系統以及自主缺陷識別等方面進行全智能的開發，從而提高無人機的技術和工作效率；二是發揮無人機的互補式應用。

2 無人機巡視技術的系統分析

無人機技術系統主要由設備系統以及圖像傳輸技術等多種系統而組成，本文主要從無人機的設備系統和圖像傳輸技術系統進行分析。

2.1 設備系統

電力系統中的無人機巡視設備結構主要由數據采集控制以及飛行控制兩個部分來組成：一是飛行控制設備。該部分主要由舵機控制器、專色測量儀、PCM遙控接收機、氣壓高度計、數字羅盤以及加速度計等部分組成，依靠數據傳輸進行電臺與地面站控制計算機之間的數據互換；二是數據采集控制系統。該部分主要有增穩云臺、可見光相機、紅外熱成像儀以及存儲器等設備相互連接而構成，該系統是通過無線通訊模塊來完成與地面站控制計算機的數據互換工作。

2.2 無人機的圖像傳輸技術

由于無人機的機身具有比較小的特點，因此，無人機在進行圖像傳輸時，會不同于傳統的無線設備和手機，而無人機需要具備一套適合于不同狀態、抗強干擾、高質量的圖像傳輸技術。目前，我國對無人機圖像傳輸技術的研究仍然集中在減少帶寬使用、提高數字信號傳輸的圖像壓縮編碼算法以及降低圖像數據量等方面，而一旦遇上具有強大電磁干擾、高壓和特高壓線路飛行以及復雜的天氣時，就需要提高航拍圖形的質量，這也成為目前有待解決的一大難題。

3 無人機巡檢應用分析

由于很多電力線路分布在地形比較復雜、自然環境比較惡劣的不同地區，傳統的人工巡視線路不僅需要翻山越嶺、穿越農田，從而導致工作效率低下的現象。特別是一些電線分布的地區比較隱蔽，有的監控設備難以全面地檢測到，從而造成電線出現故障后卻不能及時發現，也就不能提出相應的解決對策，這無疑給電力線路的運行造成嚴重的安全隱患。因此，為了更好地完成電線檢測和巡視工作，近年來，國內外各大電力公司都很重視對無人機技術的研究和開發。下面本文主要從無人機設備的飛行模式以及應用情況等方面這種新型的技術手段和方式。

3.1 無人機飛行模式

無人機在電力線路系統巡視工作中的應用模式可以分為以下五種組合方式：一是固定翼無人機模式（即指一些可以在比較遠距離的、快速巡視和大范圍的巡視模式）；二是中型無人機和地面中繼模式；三是中型無人機和空中小型無人機模式；四是中型無人機和空中中繼模式；五是小型無人機模式。將這五種無人機的飛行模式進行不同的組合和分類，就可以形成不同的工作模式，這些無人機模式就能代替人工完成很多復雜的電線巡檢工作。

3.2 無人機在電力線路中的應用情況

當前，我國的無人機技術雖然仍處于研究和探索階段，但是也取得了一定的成績，并且在一些地區得到了很好的推廣和使用。無人機技術的應用不僅能及時發現電力線路中存在的安全隱患，還能幫助人們更好地完成線路的巡視工作，這對促進我國經濟的發展和保證人們的安全用電都有重要的意義。

3.2.1 無人機在電力線路中的日常應用。在日常工作中，無人機的應用情況如下：一是固定翼無人機。這部分無人機受其性能指標的限制，主要完成對電力線路的檢修現場地形勘察、走廊監控、外部隱患高頻次監控以及災情普查等情況的巡檢工作，這些無人機應用在輸電線路中，在飛行中能快速地發現線路系統中存在的各種隱患，并且該巡檢可以與特殊巡檢一起行動，在巡檢中，針對已知的重點外部隱患和可能發生的各種危險隱患展開全面的航巡工作。

3.2.2 無人機在高壓及海拔地區的應用。無人機與人工巡視最大的優勢就是能夠在高壓和高海拔地區連續工作。例如，在西藏的拉薩以及高原地區的電線巡視中，可以采用電動固定翼和多旋翼無人機進行巡視，在該地區工作，可以不用考慮高原氧氣不足的問題，并且通過實驗證明，為了更好地發揮無人機的作用和適應高海拔地區的特殊地形，在今后電力公司還應該從增大無人機的動力電源、改進無人機的槳葉、機體結構等方面不斷優化，才能更好地完成巡視工作任務。

3.3 無人機在電力線路巡視應用中避免障礙物的措施

目前，采用無人機對電力線路進行巡檢越來越受到人們的關注和電力公司的喜愛，但是如果想要得到更加精確的航拍圖形，就必須近距離飛行，這無疑對無人機技術提出了很大的挑戰。因此，特別是在一些線路走廊等復雜地帶，為了更好地避讓周圍的障礙物，無人機必須擁有一套包括躲避障礙物控制系統、探測系統等組成的完整避障系統，這樣才能有利于無人機準確地識別障礙物。

4 結語

通過以上分析可以看出，在電力線路巡視中采用無人機技術，不僅可以降低巡視工作成本，節省工作時間，從而提高巡視的工作效率，還能更好地保證巡視人員的安全。因此，在未來的線路巡視工作中，隨著新技術的不斷進步和發展，無人機技術必將成為電力系統中電網運行、電網監控以及電網維護的強有力工具，這也是一次電網監控手段的重大變革。

參考文獻

[1] 湯明文，戴禮豪，林朝輝，王芳東，宋福根.無人機在電力線路巡視中的應用[J].中國電力，2013，（3）.

[2] 于德明，武藝，陳方東，汪駿，張海軍，劉偉東.直升機在特高壓交流輸電線路巡視中的應用[J].電網技術，2010，（2）.

[3] 郭昕陽，李衛國，鄭建剛，朱英哲，周磊，李艷美，曹飛.一種輕型電動無人機在輸電線路巡視中的應用技術[J].華北電力技術，2013，（4）.

[4] 周輝.無人機輸電線路巡檢可見光拍攝方法研究[J].中國新技術新產品，2015，（18）.

[5] 呂明，羅新，劉正云.無人直升機線路巡檢技術實用化研究[J].湖北電力，2012，（3）.

[6] 林韓，林朝輝，湯明文，戴禮豪.電力輸電線路無人直升機巡視的應用[J].華東電力，2011，（10）.

（責任編輯：蔣建華）