特高壓輸電線路巡檢無人機安全技術探討

崔海龍

摘? 要：目前，我國在開展特高壓輸電線路的日常巡視工作與故障查找工作時依然采用以人工巡線方式為主、直升機巡線方式為輔的模式，但是，無論是人工巡線方式還是直升機巡線方式，均存在著一定的局限性。人工巡線方式工作量巨大、危險性極強，作業件極為險峻，不僅作業時間長而且作業困難大，人員安全得不到保障。而直升機巡線方式的技術門檻較高，從業人員需要經過長時間的培訓以及實踐才能開展作業，需要花費大量的人力物力財力。

關鍵詞：特高壓輸電線路巡檢;無人機安全技術

引言

無人機生存能力強、成本低，機動性能好、使用方便的特點使得無人機在特高壓輸電線路上的應用研究推動無人機技術不斷發展。利用無人機進行特高壓輸電線路巡視節約大量人力，不僅解放勞動力，提升供電公司的經濟效益，而且降低人工勞動強度，降低巡線成本，提高巡線自動化水平，提高輸電線路巡檢效率，為電力部門帶來巨大經濟效益與社會效應。

1.無人機的構成及巡線特點

1.1 無人機的構成

無人機的全稱是無人駕駛飛機，顧名思義，無人機不需要駕駛人員進行作業操作，而是由無線電遙控設備或者其他控制程序進行控制的，是一種新型的小規模飛行器，在高空作業方面具有得天獨厚的優勢。現代無人機具備多種復雜功能，即具備航空能力，又常安裝電子監測系統與圖像識別系統等，因此，現代無人機技術在測繪行業、軍事領域、偵查方面以及航拍行為、抗災行動等方面應用極深極廣。

1.2無人機的巡線特點

（1）飛行控制系統

飛行控制系統是無人機系統的核心部分，根據駕駛方式的不同，無人機的飛行控制系統可以分為手動控制模式以及自動駕駛模式兩種，所有人為發布的無人機的工作指令以及線路聯系的傳遞都由飛行控制系統完成。無人機飛行控制系統包括自動駕駛儀部分與遙控接收機部分，如果選擇自動駕駛模式，無人機的所有工作狀態控制指令由自動駕駛儀發布并執行;如果選擇手動控制模式，無人機的所有工作狀態指令由地面控制站發出，由遙控接收機接受并執行。

（2）動力系統

無人機的動力系統一般分為兩種，一種是內燃機動力系統、另一種是電動機動力系統，兩種動力系統各有特點。內燃機動力系統的聲音較大，并且隨著無人機高度的升高、動力系統溫度的上升，其穩定性可能會降低;電動機動力系統的聲音較小，體積較小，因此重量較輕，電動機動力系統可以與無人機的其他系統共用同一電源，隨著無人機高度的升高、動力系統溫度的上升，其穩定性不會發生明顯改變，即時無人機在飛行過程中發生中心的偏移，其穩定性依然較好。

（3）能源系統

能源系統指的是為無人機的其他系統提供運行所需電力的系統，無人機構成中的用電設備較多，主要是云臺設備與電動機，此外，調速器與舵機、信號接收機等部分設備運行也需用電，供電電池類型較多，如鎳鉻電池、鋰離子電池、鎳氫電池以及鋰聚合物電池等，為了保證無人機的飛行，要求能源系統放電能力要強，達到大電流（15C）放電強度。

（4）任務荷載設備

無人機上搭載的設備較少，一般包括照相機設備、云臺設備以及熱紅外儀設備等，按照無人機的具體巡線任務需求進行設置。

（5） 通訊系統

無人機的通訊系統包括數傳電臺與圖傳電臺。數傳電臺負責傳送無人機飛行過程中產生的所有數據，包括無人機飛行的速度、飛行的高度、飛行軌跡以及飛行姿態等，這些飛行數據都由數傳電臺負責傳送到地面控制站;圖傳電臺則負責傳送無人機飛行過程中監測并拍攝到的所有圖像資料至地面控制站。

（6）地面監控站

地面監控站由無人機操控人員掌握，操控人員可以運用地面監控站預先規劃好無人機的飛行航線，并對無人機的起飛時間與降落時間進行設置，在無機飛行作業期間，操控人員可以由地面監控站發出指令，隨時更改無人機的任務路線以及其他諸如高度、速度、姿勢等飛行參數。無人機的往期飛行任務記錄也能夠為地面監控站所保存，這些記錄均為寶貴的一手資料，地面監控人員能夠隨時調出任務記錄并進行查看，不僅保證了特高壓輸電線路巡視的可靠性與安全性，還能為之后的無人機飛行作業任務總結更多經驗，節省更多的時間與精力。

2.特高壓輸電線路巡檢無人機安全技術

作為應用到特高壓輸電線路巡視任務中的新技術，無人機巡視技術具有較多優勢，是輸電線路巡查工作自動化發展、科技化發展的重要手段，主要包括以下幾個方面：

（1）與傳統人工巡線的方式相比較，無人機巡線方式受作業環境影響較小，無論是山頂或是江邊，都能夠輕松飛行迅速作業，并且能夠擴大巡檢范圍，通過高清攝像頭的拍攝獲得一手資料，提高巡線效率并減少人工作業強度、降低人工作業風險。

（2）無人機巡線方式范圍廣、效率高，能夠極限縮短作業時間，與人工巡線方式相比較，效率提高近十倍，操控人員對無人機飛行參數進行設置，可以控制無人機巡視 500k V、220k V 特高壓輸電線路，也可以巡視 110k V、35k V、等低壓輸電線路，范圍較廣，巡視過程中不需要進行任何重復修改。

（3）無人機不需要任何駕駛人員，不需要招聘并培訓相關人員，與載人飛艇、載人飛機相比較則省去大筆資金，另外，無人機的運行維護管理成本較低，節省資金的

同時更加節能高效。

（4）無人機巡線受環境影響較小，受地理條件的影響也不大，無人駕駛正是無人機最大的特點，這也意味著無人機更加適應在艱險嚴酷的環境下作業，不需要考慮危險性高的作業任務對工作人員的負面影響，不用擔心會造成人員的傷亡。無論是高山江河等地勢環境威脅，還是雨霧云霜等天氣環境威脅，或是火災地震雷電等天災威脅，無人機都能夠靈活就業、高效作業。

（5）與衛星遙感方式相比較，無人機巡查線路作業過程不會由于云層的厚度變化而發生偏差，并且，無人機能夠在操控人員的控制下對同一可能存在故障的區域進行反復巡查，由此產生的費用較低。

（6）無人機為便攜性器具，小型無人機可由單人攜帶，即便是大型無人機，也能夠用普通車輛運輸，與載人飛機相比，無人機起飛條件簡單，無需跑道助跑即能完成起飛。

（7）無人機的作業速度較之其他巡線方式更加快速，并且在作業過程中能夠實時獲得線路相關影響資料，便于工作人員實時判斷線路故障情況，提升巡線工作的整體效率。

（8）由于無人機上搭載高清拍攝設備，能夠進行局部放大拍攝，并且拍攝圖像資料的清晰程度完全能夠勝任巡視工作的需求，影像資料能夠長時間保存，便于工作人員反復查看。

（9）無人機靈活性、機動性較強，在使用與維護方面更加方便、成本低廉，成熟的無人機使用方法有其標準流程，新上崗的工作人員也能快速掌握相關技能，不需要花費大量的崗前培訓成本。

（10）無人機拍攝的圖像資料能夠幫助工作人員辨別輸電線路的缺陷，也能夠幫助識別由于環境變化或者其他人為因素造成的影響，但是在線路老化或者絕緣方面，現有的無人機巡查技術還不足以分辨完全，因此，依然需要人工巡查方式與無人機巡線方式結合開展作業。

結語

綜上所述，本文對無人機巡線安全技術進行了研究與探討，認為無人機必須保證其在飛行功能、通訊功能、任務功能、安全保護功能以及監控顯示功能方面的需求，需要具備自動飛行控制的相關功能與技術、能夠穩定飛行的相關功能與技術、自動識別跟蹤以及快速對焦成像的相關功能與技術才能夠真正應用到特高壓輸電線路的巡視作業之中。

參考文獻

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