基于物聯網的無人機輸電線路巡檢系統

張靖 田艷艷 崔冰嬙

摘要：隨著輸配電技術的迅速發展，輸配電基建的日益普及，越來越多的高壓輸電線路故障問題也變得更加棘手，如絕緣子擊穿、電路老化、雷擊穿和垃圾纏繞等等，由于輸電線路輸送距離長、塔架高并可能穿越大量自然條件復雜多變的深山大河，甚至是無人區，當出現故障時，目前常見是大量采用人工地面觀察或登桿（塔）排查等傳統手段檢查輸電線路運行狀態，這不僅受自然條件制約，而且勞動強度大，人身安全存在隱患，成本高，巡檢效率低，

巡檢質量難以保證以適應當前大電網安全生產的要求。 關鍵詞：物聯網;無人機;輸電線路

1 常見的無人機輸電線路基礎巡線技術

在近些年，檢測領域逐漸對無人機技術加以應用，這使得監測遙感圖像更容易被獲得，同時促進了檢測技術快速發展。當前在輸電線路巡檢過程中，昀常用到的基礎技術包括：

1.1 多角度多光譜成像

AMTIS（機載多角度多光譜成像系統）的硬件功能可以有效得到自可見光至熱紅外共 3個波段的 9個角度相應圖像，其屬于當今唯一能夠得到多角度熱紅外圖像的主要設施。經由拼接和采集圖像，對線路走廊三維地形、線路和物體距離圖、線下橫縱剖面圖以及正射影像圖等進行查看，從而定位地理，對走廊實際狀況加以監視，并且精準定位危險點以及各距離的量測。

1.2 激光振動

通過觀察振動頻譜，正常情況的中心頻率和已開裂絕緣子是不同的。例如借助拋物型的反射鏡把超聲發生器發出的超聲波對準所檢測的絕緣子，引發微小的振動，隨后利用激光在此對準所檢測的絕緣子，繼而按照反射信號頻譜對絕緣子是否開裂加以判定。

1.3 電子光學

因為在架空輸電線路的相應絕緣子串當中，所有的絕緣子電壓并沒有均刀分布，其中與道線距離昀接近的絕緣子擁有昀大電壓。在零值絕緣子出現的時候，其將會沿著絕緣子串對應電壓重新進行分布，而此時與導線距離昀近的絕緣子相應電壓會提升，從而使表面局部放電整體強度有所增加。此時結合其放電生成的光輻射自身強度，便能夠得到絕緣子串自身的絕緣性能。

1.4 紅外熱像儀

一旦線路接頭出現故障，便會增加接觸電阻，而在流過負荷電流的時候，將會使局部溫度上升，出現過熱的問題。此外，在絕緣子串一旦有低零值絕緣子出現，加之電壓運行，同樣會引發過熱問題。上述故障點因為局部發生過熱問題，將輻射出強于周邊設備的對應紅外圖像，便可判斷出故障點。

2 無人機在輸電線路巡線方面的主要應用途徑

從設計角度來看，無人機機身較小，能夠靈活運動，在應用于輸電線路巡線工作后，能夠使輸電線路整體巡線質量及其管理工作的水準得以有效提升，從而使經濟效益以及社會效益實現昀大化。與此同時，將其應用于查找輸電線路的故障點工作中，能夠實現經由無人機巡檢輸電線路工作狀況，如此便可有效預防發生故障，并且能準確、及時地查找到故障點實際位置。

2.1 采集圖片與影像

將小型固定攝像機設置于無人機的吊艙當中，能夠拍攝絕緣子串以及導線，此過程僅需要人為操控無人機，其便可以將相應影像信息拍攝下來，隨后經由數字轉化被有效保存，隨后工作人員便可以分析、判別線路實際狀況，進而制定對應方案。

2.2 采集與傳輸數據

在無人機巡視輸電線路的過程中，借助紅外熱像技術把信號傳送至地面的檢測屏幕上，便于技術人員可以對實時圖像以及影像信息進行觀察、分析以及處理，隨后便可利用這部分信息對輸電線路所產生故障的部位進行確定，而地面的工作人員就能夠針對性地展開維護、修復，這能夠使人為工作有效性以及精確性得到全面提升。

2.3 控制衛星導航

當前也能夠將衛星導航控制系統設置到無人機上，經由自動調整地面匹配，可以實現對桿塔以及線路展開自動巡線，借助衛星來及時劃定發生故障的設備以及線路，使技術隊伍的搜索更加方便。

2.4 應用于常態化巡檢

若想確保電力管理工作得以被有效落實，電力部門必須合理制定檢查輸電線路的方案，重在預防，輔以治理。所以，應該及時巡視輸電線路，從而及時預警潛在問題或者在第一時間發現已發生問題。如果巡線區域有著復雜的地理環境，使得認為巡線難以進行下去，就應當即使采用無人機巡線的方式，并且確保此類巡線實現常態化，隨后綜合分析巡視信息，并且對輸電線路工作狀況進行全面掌握。

應用于故障點查找

外力破壞

此類檢查通常為線路周邊發生巨大環境變化時，或者當線路被外力所影響時所展開的。例如在雷電、暴雨、泥石流以及洪水發生時，各種外力便會影響輸電線路，繼而引發故障或者問題。此時，倘若存在較大的危險性，或者人工不方便進行巡視時，應該隨時展開巡視。

2.5.2 診斷性檢查輸電線路

借助無人機對輸電線路工作狀況進行檢查的時候，應該合理預測輸電線路是否正常，并且結合輸電線路季節性的工作特征以及環境改變狀況等展開有效巡線工作。倘若發現存在問題，則應及時巡檢各大故障點，將其準確位置查找出來。結合故障點實際狀況，查找故障發生原因，同時對故障點設施被破壞程度加以確定，進而采用相應應急預案，及時搶修或者替換故障設備，以便使線路恢復運行。

3 確保無人機在輸電線路巡線方面得以順利應用的保障措施

3.1 和有關先進技術全面結合

在日常輸電線路的巡線過程中應用無人機技術，除了要對傳統的人為巡線模式進行替代，還應該在科技水平持續提升的過程中和先進的計算機、數字化以及大數據等技術實現有效結合，可以使智能輸電線路的巡線得以實現，從而推動我國電力行業健康、快速發展。

3.2 大力培養應用技術的人才

對于無人機輸電系統的巡線工作而言，其核心便在于確保擁有無人機技術應用的相應人才，這主要是因為其除了應該使無人機操控得以被有效實現，同時還應有效預判無人機巡視階段發生的各類問題，以便遠程調整無人機的拍攝以及飛行狀況，保證其穩定運行。

3.3 打造專業電力巡視與調度團隊

將無人機技術應用于輸電線路的巡線工作中，能夠及時巡查、檢測問題設備、線路，隨后向指揮中心傳送數據，并且按照無人機的巡線結果來調配人員，使之及時排除故障、解決問題。所以，這就需要有關部門必須打造出一支專業的電力巡視與調度團隊，實現對線路的及時養護。

3.4 保證無人機自動跟蹤和穩定攝像

無人機在巡線時，需要確保自動跟蹤線路桿塔、準確控制其 GPS導航以及地理匹配等關鍵功能，以便使其在巡線過程中能夠按照轉角、線路走向以及海拔高度等實行自動跟蹤以及貼身巡線。保持無人機穩定飛行，所裝載攝像云臺應該具備良好的穩定能力，并且配備紅外、可見的攝像裝置，確保穩定攝像，且拍攝圖像具備較高的分辨率。

4 結論

總之，在科技水平持續提升的新時期，先進的無人機技術能夠在很大程度上代表我國科學技術的不斷進步?？傮w來看，無人機擁有較小的體型，運用起來便捷、靈活，其實用價值極大。因此，電力企業越來越多地借助無人機技術巡視輸電線路，其能夠精準查找到故障點，不會受到較大應用限制和影響。

參考文獻

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