無人機在電力行業的應用前景

詹斌+唐博+嚴偉

摘 要：無人機（UAV）技術的快速發展使得其逐漸運用到電力行業中，本文主要介紹了無人機技術的優缺點以及在電力行業的主要應用，并對無人機技術的應用進行了展望。

關鍵詞：無人機；電力行業；應用

中圖分類號：V279 文獻標識碼：A

近幾年以來，我國空域的開放程度逐漸擴大，我國無人機裝備也實現了跨越式發展，由原先的技術化朝著實用化、體系化的方向發展。同時，許多無人機已向海外市場出口，無人機等現代化先進技術成為現下的潮流趨勢。實際上，無人機運用到電力系統內的時間并不長，且運用范圍在不斷擴大。從運用范疇上看，其由沿海逐步拓展至內地均運用了無人機，不管是平原、還是山區甚至是高原，都有無人機存在。從運用領域上看，其在電網監理、規劃設計、電網故障處置、建設放線、輸電線路巡檢等方面都有所普及。

一、無人機的特點

無人機（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）指的是采取實現設置巡航程序或借助無線電遙控裝置的方式達到操控目的的一種無人駕駛飛行器。起初，UAV僅僅在軍事靶機領域得到運用。由于航空技術的高速發展，UAV在續航能力、遠距通信、航空材料、抗干擾、承重等方面的運用范圍得到了進一步擴大，有效提高圖像數據的傳輸質量與傳輸速率。

一般而言，航測無人機主要由自動駕駛儀、設備機身、信號天線、動力引擎等組成的。其中，動力引擎是由油動模式、電動模式構成；航行起落的方式有：彈射模式、拋擲模式以及直升模式等。但是，無人機的回收與發射對車輛、航空器、地面、衛星、艦船、亞軌道飛行器等承載平臺更為適用。為有效確保航測的精準度，應對航行方向、航行高度進行全天候監測與跟蹤，并結合具體情況對搭載的GPS設備、航攝裝置等進行調整。

作為新興的航測技術，無人機具有以下特點：

（1）無須機場起降。無人機的起飛有滑跑、手拋、彈射等方式，一般地面平坦，視野開闊的場地即可實現起降，不需專用跑道，場地可靈活選擇，受地面地形的限制較小。

（2）對天氣條件不作較高要求。無人機能在云下飛行航攝，也能在超低空環境下飛行，這一點相較于一般的航空攝影與衛星光學遙感更具優勢，即便在云層較多的環境下也能實時獲取到影像。

（3）系統集成度較高。無人機系統中包含了飛行控制裝置、數碼相機傳感器、全球定位系統設備、通信系統與飛行平臺、集成慣性導航裝置等，隨著諸多設備技術的高速發展，系統整體集成技術的成熟度愈來愈高。

（4）影像分辨率高、現勢性強。無人機系統由于可以低空作業，能夠獲取地面分辨率高于5cm的影像，分辨率高，影像清晰。另外，無人機可以快速便捷執行飛行任務，獲取的數據在現勢性方面優勢更加明顯。

（5）執行任務方便快捷、高效。無人機系統運輸方便，可由普通運輸工具裝載運輸，也可通過鐵路或航空托運，便于任務靈活執行。同時，無人機起對降場地和天氣狀況的要求較低，利于快速執行飛行任務。

（6）系統維護簡單。無人機系統為集成式，飛機機身、發動機、飛控設備以及數碼相機等都可方便拆卸，易于維護檢修，一般人員經過幾個月培訓即可掌握。

（7）成本較低。無人機系統在設備成本、運輸成本、飛行成本、維護成本等方面較低。

（8）工程安全風險相對較低。工作人員通過地面操控即可完成無人機飛行任務，人員自身人身安全風險大大降低。

可見，無人機較傳統的航測設備高效，低成本，受天氣影響小，分辨率高。此外，無人機也存在缺點，如飛行速度慢，續航能力差，較易受到干擾等，因此在實際應用中要綜合考慮。

二、無人機在電力行業的主要應用

無人機在電力行業的應用，涵蓋了電網規劃設計、建設、監理、巡檢、應急響應等。

（1）電網規劃設計

在低空環境下，無人機能獲取到地形圖像、光學圖像、輸電線路圖像，這一點是其他監測與測繪手段無法實現的。在為輸電線路的站址選址以及實施走廊規劃的過程中，要針對規劃區域進行全面測繪與采集。殊不知，無人機測繪系統既能大大減小環境給信息勘測、采集產生的影響，又能有效保證得到的數據的高效、優質、精確。在無人機獲取到的數據的全面剖析研究的過程中，要綜合考慮各種因素，充分運用有限資源，合理規劃區域，確定線路走向，不斷優化調整輸電線路的路徑，將國家建設輸電線路的費用控制到最少。

（2）電網建設

在電網建設的桿塔、構架組立，變壓器等大型設備吊裝，導、地線架設等施工過程中，現場牽引設備多，施工場地大，設備機械進出場容易受到周邊地形建筑等影響，從而影響工期，及造成安全問題。施工前使用無人機提前采集現場及周邊影像，利用生成的三維影像并結合采集的視頻照片對即將施工的部分進行施工方案制定，規劃進出場路線及牽引設備布置，設定安全禁區等。在對輸電線路開展施工工作時，由于地形比較繁雜、線路走廊長，再加上線路通過的地區地勢陡峭，樹木多，河流多，大大增加了線路架設的難度以及工程施工的難度。考慮到架線施工與生態環保之間的沖突，應借助無人機放導引繩架設線路架設施工，將問題扼殺在搖籃內。在具體操作過程中，要先順著線路上空飛行放置一根輕質高強引繩通過各基塔，緊接著牽引后面的引繩，指導牽通一根三級引繩，架設導線。借助此法能有效地處理好動力傘展放導引繩著陸難度大、人力展放導引繩的高強度等諸多難題。此外，要大力減少砍伐線路通道的樹木，使自然生態得到保護。

（3）電網監理

高空墜落，坍塌是施工事故的主要原因，但由于監管人員常常是站在地面進行監管，對于高空作業的施工情況觀察不清甚至存在視覺盲區，對于全方位監管存在一定難度。對于導、地線架設，桿塔，構架組立等施工，在施工前用無人機采集現場照片和視頻，可以提前確定是否存在安全隱患，確認安全后再允許施工人員登高作業。對于有牽引設備的施工，可以使用無人機進行航拍快拼現場影像圖，確認現場總體平面布置情況符合施工方案。可以使用無人機定期采集現場影像，生成三維模型和720全景圖結合施工管理軟件對施工進度進行管控，還可以對關鍵部位拍照確認施工質量，實現對高空施工質量的檢查。

（4）電網巡檢

借助無人機進行巡檢，既能及時找出設備中存在的問題以及對路線安全形成威脅的因子，又能實時獲取到線路所處環境與線路運行的具體情況，為相關人員及時找出問題、解決問題、避免事故出現創造有利條件。無人機通過搭載可見光攝像光電吊倉通過可見光圖像可清晰識別銷釘級金具；搭載紅外熱像儀光電吊倉可通過紅外測溫；搭載紫外成像儀光電吊倉可通過紫外探測放電。

（5）應急響應

無人機具備特殊巡檢、正常巡檢、電網災后故障巡檢的功能，一旦災害發生，道路的暢通性會受到影響，人員不能進行巡檢，此時無人機可發揮出效用巡查輸電線路，準確定位線路故障與桿塔，擴大視角，如此即可防止“盲點”出現，同時也可借助無人機搭載噴火裝置的方式將線路上的氣球、風箏、塑料袋等異物清除。

在電力系統建設、規劃設計與運作過程中，無人機起到了相當關鍵的影響，如能在電力系統中廣泛地運用無人機系統，則能有效確保電力系統運行的穩定性與安全性。

三、無人機在電力行業的應用展望

隨著無人機技術的智能化、高速化發展，其在電網建設、應急響應、規劃設計、監理等方面的應用逐步增多，既能有效減少電力企業的成本預算，提升工作效率，又能大幅度減小故障率。相信隨著電力需求的逐步增多以及無人機技術的迅猛發展，無人機測量技術在電力系統的推廣和應用勢必會起到十分重要的意義。

參考文獻

[1]彭向陽，劉正軍，麥曉明，等.無人機電力線路安全巡檢系統及關鍵技術[J].遙感信息，2015，30（1）：51-57.

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