輸電線路無人機巡檢路徑規劃應用研究

包東睿

摘要：近年來，社會進步迅速，我國的輸電線路工程建設的發展也有了進步。我國的輸電線路分布非常廣，大多處于自然環境惡劣的區域，惡劣的巡檢環境也不利于人員操作，所以在航空和信息技術快速發展下，無人機巡檢逐漸開始替代人工巡檢，并成為當前輸電線路巡檢工作的研究熱點。無人機能夠適應低空下的各種環境，并且體積小、重量輕、攜帶方便、操作簡單，可以支持多種巡檢模式，能夠對輸電線路進行全方位巡檢。無人機在巡檢中，可以按照既定的航線進行自主巡檢，或者人工操縱巡檢，通過搭載在無人機上的攝像頭和傳感器等硬件，實現實時傳輸線路圖像實況。地面控制站人員能夠同步觀察輸電線路狀態以及周邊環境變化情況，并根據無人機傳輸回的信息，能夠分析判斷輸電線路存在的安全隱患問題。隨著無人機巡檢應用，輸電線路巡檢需要的成本大幅度降低，同時巡檢導致的人員傷亡也降低到零，但巡檢效率大大提高。本文基于無人機巡檢工作，研究采用固定翼無人機對輸電線路的巡檢。

關鍵詞：輸電線路;無人機巡檢;路徑規劃應用研究

引言

隨著我國電網建設水平不斷提高，長距離、高海拔、大跨越等高建設難度的輸電線路也越來越多，這些輸電線路在提高廣大人民群眾用電質量的同時也大幅度增加了運維巡檢人員的工作難度。為了有效地解決這一問題，緩解線路巡檢人員的工作壓力，無人機巡檢技術逐漸發揮了其應有的作用價值，這也是筆者將要重點闡述的主要內容。

1系統組成

（1）無人機平臺。目前市場上比較常見的無人機設備有三種：第一種是無人直升機，與傳統形式的直升機結構相似，區別則為工作人員可對其進行遠程操控，與其他兩種無人機相比劣勢相對明顯，如體積偏大、操作難度系數高、造價成本高等。第二種是多旋翼無人機，由多個旋翼構成，工作人員可通過改變旋翼速度來實現對其飛行姿態的控制，常應用于架空線路中的精細巡查作業中。第三種是固定翼無人機，通常將渦輪發動機或者螺旋槳作為源動力，續航時間相對較長，常應用于架空線路中大范圍、高航程的巡查作業中。（2）數據獲取系統。無人機平臺的主要作用是為了搭載傳感器、POS、穩定平臺、避障系統等機械設備。具體如下：第一，傳感器，如紅外成像、激光掃描、光學相機、之外成像等;第二，POS，可幫助工作人員對無人機設備的具體位置進行測定，同時可對多次巡檢作業所獲取的數據信息在同一空間坐標時間線上進行歷史對比;第三，穩定平臺，主要用于將無人機設備處于正常飛行狀態時外界的擾動因素進行隔離，提高設備飛行穩定性，從而保障最終的成像質量;第四，避障系統，通過雷達傳感器對飛行路線中的障礙物位置進行準確的定位探測，以規避飛行過程中潛在的風險因素。（3）地面測控站。主要功能如下：第一，輔助工作人員對無人機的飛行狀態進行實時監測和操作控制;第二，控制傳感器對數據信息的獲取方式;第三，為無人機進行領航。（4）數據通信鏈。通常包括機載的信號接收和信號發射設備、地面測控站中的信號接收和信號發射設備、通信中繼設備等。主要作用為保障無人機設備與地面測控站之間的數據通信的可靠性。

2輸電線路無人機巡檢路徑規劃應用

2.1確定巡檢項目

對輸電線路進行巡檢主要依靠無人機進行。在巡檢過程中，首先要確定巡檢范圍及內容，并對巡檢內容進行細分，一般來說，巡檢主要是對線路的主體、通道還有其他附加設備進行檢查，也就是說，巡檢包含了對線路的精細巡檢、對點位的巡檢、對線路范圍的檢查三部分內容。無人機巡檢主要依靠紅外成像儀和高清相機進行，紅外成像儀能對設備發熱作出及時的反應，從而辨別設備是否存在故障，而高清相機能清晰記錄輸電線路及其附屬設備的運作，能及時掌握異常情況。巡檢作業不僅包含了對線路通道內的總體檢查（如施工情況，構筑物情況，可能存在的地質災害），還包含了對導線、基礎、桿塔等零件及標示牌、防雷及監測裝置等外在裝置的巡檢。

2.2巡檢流程

（1）勘察作業區域。利用無人機進行巡檢前，首先要對巡檢線路的周邊環境進行調查，通過仔細勘察確定周邊環境是否符合無人機的操作要求。比如，首先要對地標物等相關數據進行記錄，查看其是否符合規范，其次要對無人機所需場所進行考量，看其面積及環境是否滿足降落需求，要保證無人機起落的場所面積大于4平方米，且周邊沒有電路干擾。（2）準備起飛。現場環境勘察完后，要做好無人機起飛的準備工作。比如，要對當前的天氣情況進行判斷，確保周邊天氣狀況能滿足起飛條件，避免受到大風、大雨、大霧的影響;其次，應制定好詳細的飛行方案，要提前對無人機飛行的路線進行設計，避免飛行過程中偏離場所的情況;最后，要進行調試和試運行，確保無人機運行正常，避免故障發生。一切就緒后，設置好警戒線，安排起飛。（3）操作人員確認一切無誤后，便可對無人機進行起飛操作。無人機升空時間及飛行時間要準確記錄，以便后續用于數據統計及分析。無人機升空后，操作人員要在地面通過遙控器對無人機進行指揮，確保其進入前期規劃好的線路，待無人機正常進入線路后，再對無人機的飛行速度進行控制，飛行速度一般在7m/s左右。如若需要進行精細機升空，巡檢時就需要降低無人機的飛行速度，使高清相機能有足夠的時間記錄線路情況，飛行速度大概控制在3m/s即可。此時如果相機的角度無法捕捉到關鍵鏡頭，就需要通過調整云臺角度來完成。無人機升空后若不能進入設定的線路，操作人員必須終止此次飛行。

3結語

監測和評估輸電線路的狀態是智能網絡的重要組成部分。互聯網對象技術的引入有助于提高輸電線路的監控、診斷、操作和管理水平，促進智能電網的發展。互聯網技術及其特點，利用物聯網技術在交通網絡的結構，分析了無人機巡檢自動監控技術和技術動態，有助于輸電線路的穩定性，使輸電線路的對象在互聯網上通過參考網絡進行跟蹤研究。

參考文獻

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