輸電線路巡檢中多旋翼無人機的應用

王伊

摘 要：隨著經濟的發展，人口增加，用電負荷增大，輸電工程的數量也隨之增多，電力線路加長，排列復雜，輸電線路的垂直高度也在不斷攀升。目前，應用人力巡檢，一方面需要投入更多的巡檢人員，投入更多的薪水支出；另一方面輸電線路越來越多地向農村及山區普及蔓延，野外的不可測因素較多，也會給巡檢人員的人身安全構成威脅。為解決人工巡檢中面臨的窘境，有部分地區開始推廣無人機巡檢技術，但無人機的應用過程中有許多事項需要注意。無人機的使用只是代替工作人員進行移動式觀察，還需要專業人員不間斷地進行監視，并沒有真正解放人力。本文先是簡單介紹了無人機的定義、分類、優勢和不足，分析了無人機應用的巡檢中的意義，最后指出了無人機的應用要點和技術突破，幫助電力企業更好地應用無人機解決巡檢中的難題。

關鍵詞：輸電線路 電力巡檢 無人駕駛飛機 自動化技術 飛行安全 技術突破

中圖分類號：V279 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0040-02

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，是利用無線遙控設備和預先編制好的程序進行控制的不載人飛機。與傳統的大型載人飛機相比，無人駕駛飛機能到達一些危險的狹小空間執行任務。

按照不同的應用領域進行分類，可分為軍用無人機和民用無人機。本文所提及的在輸電線路巡檢中的應用，隸屬于民用無人機范疇。民用無人機的應用范疇可應用在空中全景拍攝、農藥噴灑、農業播種、電力巡查、野外觀察等領域。按照飛行平臺分類可分為固定翼無人機、旋翼無人機、無人飛艇、傘翼無人機、撲翼無人機等。按照應用用途軍用無人機可分為偵察無人機、誘餌無人機、通訊用無人機、無人戰斗機及靶機；民用無人機可分為巡檢無人機、農用無人機、氣象無人機、測繪無人機等。以民航規定的按照尺寸分類，可分為微型無人機、輕型無人機、小型無人機和大型無人機，同時也可以按照無人機的飛行半徑及飛行高度對其進行分類[1]。

無人機應用的優勢在于無人機因為其體積優勢及其無人駕駛不需要人員投入的特質，無人機可進入到狹小或危險的工作環境中，軍事上減少了人員的犧牲，民用上以機械動力代替人力，解放了大量人力，造福了人類生產活動。同時無人機還可參與到觀察野生動物活動。

然而任何事物都存在兩面性，無人機的缺點表現在對無人機的不合理應用。由于不同使用者對無人機的用途不同，經常會出現無人機偷窺、偷拍，飛行場地不合理，對行人安全構成威脅，也時常干擾正常飛行器的飛行路徑盤判斷[2]，在戰爭中也會存在自殺式無人機的現象。

1 無人機在輸電線路巡檢中的意義

隨著經濟的增長，人口的增多，用電單位也在增長，電力工程的建設也隨之增加，輸電線路在空間長度、廣度上也有增加。由于輸電線路大多暴露在室外或野外，野外的氣象條件復雜，導致暴露在外的電路系統部件如導線、桿塔、金具等受侵蝕、動力作用影響，發生腐蝕、開裂等現象。傳統的巡檢方式對人力的依賴較強，且工作量也大，加上氣象災害及周圍生物活動難以預測對巡檢人員帶來安全隱患。

為解決傳統人力巡檢存在的問題，部分地區開始推廣無人機巡檢技術，節省了人力，提高了工作效率。

2 多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的應用

（1）性能指標

多旋翼無人機的重量大約在5～10kg之間，實際飛行速度可達60km/h，并且可以實現懸停操作。受電量及發動機溫度限制，多旋翼非無人機可持續飛行，最多可達1h左右，風力在7級以內仍然可以進行飛行作業。出于飛行試驗以及風行安全考慮，多旋翼式無人機建議搭載2kg以內的巡檢設備。飛行器機身及配套設備安裝采用模塊化設計，有利于根據不同應用場景對其機身裝備的設備進行快速更換，機身配件的模塊化，有利于飛行器在故障后的配件快速更換[3]。

（2）多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的操作。

多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的操作主要分為兩個部分：一是對無人機飛行位置及飛行高度的控制；二是對多旋翼無人機所搭載的巡檢拍攝系統的控制。在無人機對輸電線路巡檢的過程需要2名控制人員分別對多旋翼無人機的飛行系統操作以及對巡檢拍攝設備的拍攝、錄制等進行操控。還有一種操控方式則是加強科技及技術投入，為無人機加裝自動駕駛、自動巡航、回站等技術，通過GPS等技術的應用提升無人機的自動化水平，進一步節省人力的支出。在圖像采集方面，可為巡檢拍攝系統增加自動拍攝系統，自動取景系統對所巡檢區域進行全方位拍攝，科技的投入降低了拍攝難度，在拍攝完成后應用遠程傳輸功能，將所采集到的圖像，遠程會傳到總監視器，監視人員通過圖像查找輸電系統中的故障點或確保輸電系統的平穩運營。也可應用圖像比對技術，將采集來的圖像，通過軟件使其與正常工作中的輸電系統進行自動比對，分析輸電系統是否發生故障，在進行警告提示，進一步提升自動化水平，減少人力支出。在輸電線路巡檢多旋翼無人機全自動化技術應用時，也要注意自動化并不能保障其精準化，其中必然會出現漏洞，要增加人員的定期或不定期觀察，避免技術上的失誤而對電力輸送穩定、電力企業及行人安全造成影響。

3 搭載設備

在多旋翼無人機應用到輸電線路巡檢中，其搭載設備的性能也非常重要。圖像收集設備首先要確保設備具有陀螺儀、防抖功能等，確保在無人機拍攝中圖像的清晰；其次保障相機具有一定的絕緣功能，避免因距線路過近而電擊損壞攝錄儀器，造成不必要的經濟損失；最后要保證拍攝儀器的自身質量，在性能指標中提及多旋翼式無人機建議搭載2kg以內的巡檢設備，拍攝儀器重量超出2kg范圍可能難以保證長時間飛行或拍攝儀器在飛行中途因自身質量過大而脫落，超過無人機起飛載重，也會造成無人機無法正常起飛[4]。

4 做好安全措施

無人機在應用采購前，要特別注意無人機應具備一定的緩降功能以及緩震裝置。緩降功能保證無人機在回塢或使用完畢后能夠平穩的降落，保證飛行器的安全減少損失，緩震裝置則是為避免突發事件而產生的飛行故障，如電量不足、太陽活動導致的飛行控制信號中斷，其他飛行物的干擾等，對飛行器安全帶來的隱患，減少經濟損失。

在提及到的實際飛行速度、持續飛行時常、允許搭載設備的質量都是多旋翼無人機技術的突破點。飛行速度的提升，要加快飛行器發動機的研發以及飛行器硬件與穩定性之間的權衡，加快發動機的研發。研發的要點在于單位時間內轉動次數更多、轉速更高、質量更輕的發動機馬達，體積更小的主要硬件，體積更小、質地更輕、電量更充足的電池，充電效率更高的充電技術。在天氣條件以及搭載設備相同的情況下，飛行器自身質量減輕，可以保障更多的飛行時間。硬件空間縮小有更多的空間嵌入更大體積、更大容量的電池，電池質量減輕保障飛行器整體質量降低，可以加裝更多的拍攝設備。也可以通過拍攝設備的質量，保障大風天氣的平穩飛行，充電效率的提高可以提升無人機巡檢次數。

5 結語

隨著經濟的發展，人口的增加，用電單位增多，輸電工程數量也隨之增多，伴隨的是輸電線路的增長，輸電范圍的擴張。應用以往的人工巡檢，需要投入大量的人力，且伴隨著極端天氣和動物活動的威脅還會為巡檢人員帶來安全隱患。無人機的普及推廣以及多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的應用，解決了人工巡檢中的問題。電力企業要在保障無人機及周邊群眾安全的情況下進行巡檢作業，并在無人機操作中加入更多的科學技術，實現真正的自動化，解放人力，并且從多角度技術突破，才能保障巡檢環節真正的高效、安全、準確。

參考文獻

[1] 李強.無人機發展現狀及相關技術[J].工業C，2016（6）：171.

[2] 梁麗雯.無人機“玩具”后，反無人機產業悄然興起[J].金融科技時代，2017（2）：87.

[3] 安楠.多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的應用[J].工程技術：文摘版，2016（6）：146.

[4] 歐陽西，張杰.多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的運用[A].云南電力技術論壇[C].2015.endprint