多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的運用分析

施少府

摘要：隨著科技不斷進步，如今的輸電線路巡檢的手段也在持續升級。無人機技術當前已經廣泛應用于人們生產生活的多個層面，運用該技術代替傳統輸電線路巡檢工作，符合當前電力工作需求。具體巡檢過程匯總，多旋翼無人機是比較常用的，可以明顯提高輸電線路巡檢效率，減輕巡檢人員壓力。

關鍵詞：多旋翼無人機;輸電線路巡檢;運行維護

我國電力事業不斷進步，在電網設備運行維護上也在持續引入先進技術。隨著經濟迅速發展，電網覆蓋面愈加廣泛，為人們生產生活帶來便利，但是在輸電線路巡檢方面，卻帶來新的挑戰。傳統輸電線路巡檢方法效率低下，不適應當前電網要求。采用多旋翼無人機進行巡檢，可迅速發現輸電線路運維問題，提高巡檢效率和安全性。

一、無人機概述

無人機，也就是無人駕駛飛機，由無線電遙控設備和程序控制裝置進行曹總，或者由車載計算機進行間歇自主操作。無人機比較適合危險、骯臟、較為簡單的任務。在當前民用領域，無人機與各個行業相結合，在農業、航拍、環保、運輸、救援、巡檢等方面得到廣泛應用[1]。

在電力巡檢方面，因傳統巡檢方式完全依靠工作人員進行，效率較低，安全性差，而無人機技術就是一種安全可靠的巡檢方式，讓巡檢的安全性和效率大大提高，并且在經濟效益方面也做出貢獻，能夠較大限度地節省資源。當前較為常用的電力巡檢無人機為多旋翼無人機，如圖1所示。

二、多旋翼無人機的技術指標

（一）性能指標

多旋翼無人機是目前常規使用機型，總量一般5～10千克，也有少數質量更大的類型。多旋翼無人機的飛行速度可達60km/h，在飛行過程中可以做到懸停觀察。多旋翼無人機因自身重量原因，續航時間一般在30分鐘到1小時左右。多旋翼無人機的抗風能力較好，當風力在六級一下時，都可以做到正常飛行。多旋翼無人機可攜帶重量不超過2kg，因此其可攜帶的設備要嚴格控制質量[2]。當多旋翼無人機發生故障，只要將故障零部件拆卸即可完成維修，維修簡便省時。

（二）可操作性

多旋翼無人機的操作一般由兩人共同完成。兩位操控者分別是主飛控師和副飛控師。飛控師要在無人機工作前做好準備，明確飛行任務。主飛控師負責操控無人機飛行過程，副飛控師操作無人機其他設備，如視頻系統，通過視頻系統進行輸電線路巡檢。

（三）安全性

多旋翼無人機的飛行過程中幾乎都是無人看管的，但是其自我保護性能較強，安全性較高。無人機可以自動起飛和降落，自動檢查不同方位的障礙物，及時避開障礙物。無人機還可以根據指令一鍵返回。如果操作過程中存在失誤，或者無人機電量不足，都能夠做好設備保護[3]。

三、多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的應用

無人機航拍飛行控制集中了多種技術的實際應用，包括飛行控制、通訊航拍、GPS導航、傳感器技術等等。在電力巡檢過程中，無人機面臨的環境較為復雜，障礙多，地形差別大等問題都會給無人機巡檢帶來困難[4]。實際操作過程中，應根據當地輸電線路情況進行先期模擬，由飛控師系統巡檢工作人員做好巡檢方案，再開展巡檢，保證無人機輸電線路巡檢的高效。

在輸電線路巡檢中，電網維修公司使用多旋翼無人機開展輸電線路運維工作。無人機主要材料為碳纖維復合材料，由雙路復合供電，飛行中的重量約6.5kg，飛行控制簡便，行動非常靈巧，能夠深入各種復雜環境進行輸電線路巡檢。多旋翼無人機在續航時間內可以進行拍攝，具備防抖功能。當風力地域6級是都可以開展巡檢工作。

多旋翼無人機在巡檢過程中，處于輸電線路帶電狀態下就可以解決部分問題，如診斷輸電線路的導線和地線的損壞情況，為缺陷處理提供依據;檢查輸電線路的導線、地線的上下掛點部件的連接是否存在問題;檢查特殊區域內絕緣子串銷釘等部件的缺失問題;檢查導線、地線與其他部件連接處的磨損問題;尋找雷電直擊故障點位。

國網山西某檢修公司運用多旋翼無人機在輸電線路常規巡視過程中，發現地線的塔桿在出口百米距離存在一個一米多的斷股，需要馬上處理。該故障發生未知處于崇山峻嶺之中，四周都是溝壑。因地形條件限制，在地面僅可觀測到斷股，無法判斷股出的其他損傷，觀察細致程度不足，因此無法確定具體檢修方案。經過研究，檢修公司安排無人機對該故障進行航拍，通過航拍所得數據，確定斷股故障具體情況，為后續處理提供支持。

四、無人機在輸電線路巡檢上的發展前景

到2020年，我國輸電線路總里程數從五年前的115萬公里，增加到159萬公里以上。輸電線路里程增加，而很多區域仍然采用人工巡檢方式。應在電力巡檢工作中推廣無人機巡檢方式[5]。隨著無人機技術逐漸成熟，加之人工智能、計算機、自動化控制、傳感器等方面的發展都在不斷進步，無人機技術在輸電線路巡檢中可起到的作用越來越大。電力行業引入無人機工具代替人工巡檢，無人機可以前往人力不便達到或者不安全的位置進行巡檢。

在無人機巡檢工作中，未來將不斷提高數據采集的質量、頻次，讓數據傳輸標準化、實時化，向自動化和智能化的方向發展。將無人機機場的自動化程度提高，讓無人機脫離飛控師與可以自行進行巡檢操作。無人機由自動飛行算法控制，降低了操控難度。運用智能識別手段巡視巡檢目標，通過大數據判定巡檢目標問題，提高整體巡檢效率。

無人機巡檢在當前仍然是將巡檢照片傳回，由工作人員進行檢查，不僅增加工作人員工作量，也極大依賴巡檢工作人員的監視水平。未來發展趨勢，人們可以運用智能綜合檢查放啊是，通過無人機的智能化系統，直接對巡檢對象進行模擬，結合模擬圖像進行分析，簡化人為識別的過程。無人機也可以完成三維線路的建模工作。未來的無人機可以像直升機一樣形成三維路線建模功能，實現電網三維建模，巡檢過程可以充分利用電網三維模型支持巡檢工作。

結語：由此可見，在輸電線路巡檢工作中，與人力巡檢方式相比，無人機巡檢的風險更低，更加節省資源，經濟性更強，工作成本為載人直升機巡檢方式的10%左右，無人機的巡檢速度也更快，是人力巡檢速度的10倍，并且無人機操作較為簡單，巡檢活動容易開展。多旋翼無人機在輸電線路巡檢工作中的優勢明顯，將在未來大規模替代人力巡檢，完成危險性較高，難度較高的區域的輸電線路巡檢工作，提高整體巡檢的科技含量，減輕巡檢人員的工作難度和強度，應用前景廣泛。

參考文獻

[1] 傅榮宗， 丘文彪. 小型多旋翼無人機在架空輸電線路巡檢應用探索[J]. 科技創新與應用， 2018， 253（33）：176-177.

[2] 楊杰， 邵帥， 王凱，等. 多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的應用局限及發展前景[J]. 電力與能源， 2018， 39（2）：173-176.

[3] 唐寧. 多旋翼無人機在輸電線路巡檢中的任務管理[J]. 華東科技（綜合）， 2018.

[4] 麥俊佳， 郭圣， 徐振磊，等. 輸電線路多旋翼無人機自動駕駛智能巡檢系統[J]. 計算機系統應用， 2019.

[5] 嚴玲玲， 聞鋮， 王身麗，等. 基于差分定位的輸電線路多旋翼無人機智能巡檢研究[J]. 中國設備工程， 2020.