無人機在電路線路巡檢的應用分析

鄭成剛 張曉雷 劉文新 姚衛東 朱紅忠

摘 要：科學技術的進步使地質工作以及外部環境工作的條件得到了改善，提升了外部環境工作的效率和質量。無人機技術的發展和突破，使其在電路線路巡檢應用程度不斷加深。在電力作業中，無人機技術的而應用能夠增強電力線路巡檢的效率，本文就無人機在電力線路巡檢中的應用進行研究和分析，研究無人機技術在電力線路巡檢應用中的選型原則、巡檢模式及其在電力線路中應用的特點。

關鍵詞：無人機，電路線路，巡檢

前言：近年來，許多電力企業在應用中紛紛使用了無人機技術，在電力系統的線路巡檢中，應用無人機技術可以突破環境和地域的限制，增加電力線路巡檢的安全性與可靠性，降低人員的傷亡。在電力行業的發展中，無人機技術受到了廣泛的好評和應用，然而我國的無人機技術在電力線路巡檢中的應用目前暫時處于起步階段，對無人機技術的發展和應用還需要進一步的提升。本文就無人機在電力線路中的選型原則、巡檢模式和應用的特點進行分析。

一、無人機巡檢平臺選型的原則

電力線路在巡檢的過程中，應用無人機平臺的飛行器主要包含了直升機和固定翼的無人機，其具有續航時間長、抗風能力強的優點，并且能夠搭載光學任務系統的吊艙能力。另外，無人機在電力線路巡檢作業的應用中，首先要對起飛的情況進行設定，確保鋼塔以及發現疑似缺陷的位置，無人機的空中定點懸停功能，可以實現更好的巡檢效果。直升機與固定翼機的最大區別在于是否具有檢驗懸停與原地的起飛降落功能的有效荷載能力。在電力線路巡檢作業的過程中，無人直升機的優勢在于具有固定的翼機。另外，無人直升機的自主起降功能對于線路巡檢的過程來說，可以降低外在的干預，減少操控的難度和負擔，進一步增強無人直升機在電力線路巡檢中的可操控性能。

無人直升機的選擇需要根據地形、巡檢的要求來選擇，不同類型的無人直升機技術應用的場景也不同，其抗風能力和續航時間也不同，巡檢的范圍也不相同。任務機需要在超視距的環境下實現巡檢飛行，同時還應該增加通信中的繼設備，為現有的技術條件帶來一定的技術難題。當前，無人機平臺中含有多個小型無人直升機以及微型的無人直升機，在中型無人直升機的輸電線路巡檢應用處于起步的階段。

二、無人機巡檢模式的選擇和應用

由于電線線路所經過的區域包含環境惡劣的山區等，在這些區域對線路的巡檢相對困難，采用無人機進行巡檢也需要根據實際的情況來挑選適合的無人機。無人機模式的選擇需要考慮外部的環境因素，如巡檢的地理環境條件、自然天氣狀況，內部環境如無人機的續航能力、無人機的抗風能力等，這些都是選擇無人機的條件。在無人機的應用上應主要對系統的模式進行選擇，分別根據不同的應用狀況來選擇無人機的應用條件，本文主要分析了五種無人機應用的模式。

（一）無人機的飛行方式

在無人直升飛機飛行的過程中，為了減少無人機在惡劣環境中出現的垂直墜落問題，使無人機的線路出現災難性損壞，在無人機沿線路飛行時與線路變現具有一定的水平距離。由于光學任務的吊艙系統安裝的位置是在飛機的下方，為了滿足電力線路仙劍的質量，需要確保無人機擁有較為充裕的飛行空間，無人機在既定線路飛行上存在一定的垂直距離。為了增強電力線路巡檢的質量，在光學吊艙任務系統內部應具有足夠的掃描視角空間，確保無人機能夠進行單向的巡視系統。在較高電壓等級的線路中，由于線路的差距相對較大，同時由于塔高和間距的原因，會使無人機光學的吊艙任務系統受到周邊的影響，所以使用無人機的單向巡視即沿著電力線路的方向巡視1次，這樣在較高電壓等級線路中使用時，受到線路較大因素的影響，常規的單方向巡檢不足以滿足巡視質量的需求，所以需要將無人機在線路兩側方向實現往返的線路巡檢。

（二）通信鏈路系統的中繼模式

當無人機的任務機距離地面監測物的距離較近時，如果周邊沒有障礙物遮擋，那么通信鏈路系統的直通模式就可以采用，通過無線鏈路直接與地面車載設備實現有效的數據通信。由于電力線路所處的環境包含了山區等無信號區域，無人機時常會受到山峰阻擋、電磁干擾的影響，拓寬無人機巡線的測控距離，實現無人機在超視距條件下的電力巡線需求，采用中繼轉發的模式來實現無人機的運作。

地面中繼模式指的是將數據鏈路上的中繼設備安裝在線路的桿塔上，這種中繼的模式使用成本比較低，但是工作起來相對復雜。在地貌和地面中繼使用不相同的情況下，對地面的中繼進行優化和規劃，在運行維護方面具有一定的困難，因此改進無人機的使用性能是未來科學技術發展需要解決的無人機問題。

（三）無人機的應用模式

將類型、中繼模式不同的無人機設備進行組合，搭配出不同的工作模式，將這些模式組合起來完成平原地區和山區地帶復雜地形區域的巡線任務。無人機在輸電線路巡視巡檢的作業過程主要應用五種類型。

1、中型無人的直升機+地面中繼模式

這種模式常常適用于任務無法直接與地面測控的車進行數據通信，即任務機距離地面測控的距離超過了實際的直視范圍或任務機與地面測控之間實現障礙物的有效阻隔。任務機所收集到的圖像與遙測信號，首先應通過無線鏈路將其發送到塔架的終端，中繼的終端將其轉發到地面測控車載的終端，地面測控車的控制指令通過的塔架中繼終端轉發到任務機的終端位置，從而對任務機的工作狀態實現有效的控制。

2、中型無人直升機+空中中繼器模式

這種模式通過采用地面中繼器不足的情況來在數據鏈路上增加工臺的中繼機，任務機采集到的遙感測信號和圖像，首先通過鏈路發送給中繼機，通過中繼機轉發給地面的測控車載終端，地面的測控車的控制指令也通過了中繼機轉發給任務機的終端，從而對任務機實現了有效的控制。

3、中型無人直升機+空中中繼模式

這種模式主要通過固定翼無人機，通過固定翼無人機來增強續航的時間長、抗風能力強以及成本低和飛行控制操作簡單的特點，來增強中繼器的靈活性。中型無人直升機+空中中繼模式在電線線路巡檢的過程中，操作人員需要盡可能的了解無人機的使用功能，在操作時利用中型無人機和空中中繼器的靈活性來增加無人機在電路線路巡檢中的應用。

4、小型無人直升機或微型無人直升機模式

這種模式通常使用在執行巡線任務機距離地面測控車比較進的時候，并且在沒有障礙物遮擋的情況下，任務機則能夠通過無線鏈路的方法直接與地面的車載設備實現數據通信的效果。吊艙與任務機拍攝到的畫面是2路的視頻信號與遙測數據，通過任務機的終端壓縮和調制處理，將拍攝到的數據信息傳輸到熬地面的車載終端，這種地面的車載終端能夠獲得遙感的數據信息，并對無人機的工作狀態實現有效的控制。

5、固定翼無人機模式

這種模式的工作原理是采用固定翼無人機在防災減災和輸電線路運輸中實現線路的巡檢。它具有續航時間長、拍攝距離遠和大范圍、快速巡視的優勢，在實際的電力線路巡檢中具有增強工作效率的優勢。

結語

隨著科學技術的進步與社會經濟發展水平的提高，無人機技術在現代電力線路的巡檢中使用的頻率越來越高，相信在未來的電路線路巡檢中將會得到更加廣闊的使用。無人機技術具有續航時間長、抗風能力強以及不受空間地域限制的優勢，能夠促進電力線路巡檢效率的提升，確保電力線路的安全措施水平提升，為人們營造一個安全的居住和工作環境，確保電力設施的安全和人們的用電安全。

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