無人機輸電線路智能巡檢技術探究

胡丁丁　梁翀

【摘??要】本文主要是對無人機巡檢技術的相關內容進行探究，首先對電力無人機進行簡單介紹，然后分析遙感承載平臺，了解各種遙感方式，最后闡述無人機電力巡檢的智能化需求，希望此項技術能夠得到良好的發展，滿足人們的需求。

【關鍵詞】無人機;輸電線路巡檢;巡檢技術

前言：巡檢是確保輸電線路正常使用的有效方法，隨著輸電線路的增長，導致線路巡檢工作面臨著非常多的問題，而以往人工巡視方法已經難以滿足要求，此時便引進了無人機技術，在一定程度上了實現了巡檢工作的自動化，解決了一定的巡檢問題。

一、電力無人機的簡介

以無人機自身的機體結構為基礎，一幫會將其劃分以下三種類型：（1）無人直升機。此類型無人機通常需要有人對其操控，也是很早用于進行巡檢的方式。因為無人機本身體積很大，在操控上存在非常高的難度，當其和電力裝備發生了碰撞容易發生嚴重的后果，而且其本身在成本也非常高，如今已經很少再使用此種方式對線路進行巡檢。（2）固定翼無人機。此類型無人機通常是借助旋翼旋轉而產生向上的升力，此時可以通過對旋翼進行控制而改變無人機的飛行狀態，由于其本身較為靈活、懸停精準等優勢，在線路巡檢上得到了應用，但也存在很多不足，主要體現在續航時間相對較短、飛行高度較低等等，這使得此類型無人機主要是用于精細作業中。（3）固定翼無人機。該無人機主要是通過渦輪發動機為其提供所需要的動力，其優點在于巡航速度很快，具有相對較長的續航時間，但是難以實現直接起飛，常常需要跑道助飛，并且難以在空中懸停，所以在巡檢時主要是用于對遠程以及范圍較大的情形下。由于每種無人機本身都有著獨特特點，這使得利用人無人機在巡檢時也有一定的側重。

二、遙感承載平臺的分析

遙感檢測主要借助遙感器對目標物進行記錄，將電磁波所產生的反射、輻射等方面的信息轉變為影像，然后對目標物進行詳細分析，這些都是非接觸式檢測方法。在實際應用過程中，遙感檢測一般情況是用于對關鍵部位進行檢測，而采用的遙感檢測手段主要包括以下四種。

（一）紅外遙感

該此遙感主要用于對設備在運行過程中出現過熱問題進行檢查較為常用的手段，工作原理為利用紅外熱像儀捕捉熱輻射信號，獲取溫度的具體分布情況，并形成熱像圖，再對熱像圖所具有的特點進行判斷，以此來了解設備在運行過程中具體情形。利用紅外遙感不會受到電磁場所產生的干擾，而且具有非常高的安全性與效率，主要是用于對發電站、變電站中相關設備是是否存在異常發熱的情況進行巡檢。在巡檢時主要是用于架空線路巡檢中，裝備在旋翼無人機上，雖然此項技術已經十分成熟，然而卻沒有得到大規模應用。

（二）紫外遙感

紫外遙感的作用在于對電力設施是否存在局部閃絡或是電暈放電的情況進行檢測。如果存在放電問題將會產生紫外光信號，通過探測該信號形成放電紫外圖像，將圖像光子數當作是用于對放電強度進行衡量的重要參數，這一方法相較于紅外成像法擁有明顯優勢，主要體現在具有非常高的靈敏度，而且還不會受到環境所帶來的干擾。但是，紫外遙感設備在價格上偏高，限制了其在無人機上的使用，對其所進行的研究也處于初始階段。

（三）激光雷達

激光雷達主要是通過發射激光束探測目標各種參數，如位置等等，其在定位以及地理測繪方面得到了普及使用。當對輸電線路進行巡檢時，通常的是用在架空線路測繪通道環境上，或是進行三維重建，是現階段檢測線路走廊環境十分有效的方法。在方法在應用過程中所采用的原理在于利用激光雷達對通道進行掃描，然后根據所探測到的數據建立相應的三維模型，再以此為基礎對危險點進行分析，再與導線、微氣象等方面進行有效結合，對于輸電線路本身所存在的缺陷進行預警。因為多旋翼無人機本身會受到航程的限制，所以激光雷達主要是用于固定翼無人機上，也有部分小型激光雷達是用于旋翼無人機，主要作用是進行簡單且精細的建模，截止到目前為止還沒有得到大規模使用。

（四）可見光遙感

此種巡檢技術是通過利用各種可見光采集設施對肉眼能夠發現的電力設備所具有的性質及發生的變化進行檢測，其在設備檢測上相對較為簡單，所檢測缺陷也較多，被用于無人機巡檢中。因為無人機在性能上所存在的不同，將可見光遙感用于不同類型無人機上也存在不同。對于旋翼無人機來說，應用其進行巡檢替代了原本的人工巡檢，無人機上安裝可見光遙感主要是檢測架空線路及其附近線路是否存在安全隱患與缺陷。固定翼無人機則是通過對線路不斷進行拍照最終形成全景圖或是影像，檢測對象主要是線路附近環境、線路通道等，同時還能夠檢測肉眼可觀察的設備問題。

三、無人機電力巡檢的智能化需求

截止到2017年年底，我國輸電線路長度為68.8萬公里，而且在每一百公里中使用無人機進行巡檢的操作人員數量為20人，巡檢時間達到了160小時。當對架空線路進行巡檢時，一般是由專業人員對某一部位的數據進行采集，然后再通過人工觀看的形式檢查是否存在缺陷，然后對其標注與處理。所以，在開展巡檢作業時一般每一百公里所產生的圖片達到了8萬多，在后期需要人工進行觀看的資料大小為500GB，之所以會采用此種方式主要在于便攜式無人機設備在分辨率、屏幕等方面存在不足，難以準確查看現場存在的缺陷，而且存儲空間和續航能力也非常有限，難以保證檢測工作的開展。

如今，無人機巡檢逐漸朝向智能化的方向發展，不僅能夠降低后期在數據處理上的工作量，而且還能夠巡檢工作過于依賴專業人員，從而實現無人機自主完成巡檢工作。如果巡檢系統能夠實現全自主，那么還能夠確保巡檢流程更加標準，最大程度避免由于人為原因而導致出現巡檢問題，影響巡檢質量，在數據采集上也變得更加規范，大大降低了在后期對數據進行處理的難度。然而，從技術層面上來講，徹底實現自主巡檢將會涉及到眾多技術，所產生的約束條件也非常多，具有非常高的難度，也是影響無人機巡檢智能化的重要因素。

總結：如今，高速增漲的輸電線路大大增加了巡檢壓力，這使得電網引進了無人機技術，提升巡檢工作的效率，但同樣也帶來了新的問題，如海量數據處理等等，所以巡檢技術智能化發展成為了解決這些問題的有效方法，也是其未來的重要的發展方向。

參考文獻：

[1]張永，李德波，吳翔，et?al.無人機巡檢輸電線路技術的應用與分析[J].宿州學院學報，2013（08）：91-92.

[2]董素河.輸電線路智能無人機巡檢的研究及應用[J].石化技術，2019（8）.

基金項目：

國網信產集團安徽繼遠軟件有限公司綜合計劃項目：基于蜂群算法的無人機群協同作業關鍵技術研究與應用

（作者單位：安徽繼遠軟件有限公司）