無人機技術在輸電線路巡檢工作中的應用及展望分析

幸運星

(國網重慶市電力公司檢修分公司，重慶 400039)

0 引言

電力是保障國民經濟發展與人民生活正常進行的重要基礎設施之一，隨著社會經濟的發展，我國的電網建設事業也發生了日新月異的變化。不但電力基礎設施明顯增加，規模顯著擴大，且輸電線路也變得更加錯綜復雜，這些都將增加輸電線路巡檢的難度。之前的人工巡檢方式，已經明顯不能滿足我國電力事業發展的實際需要，電力系統相關工作人員必須積極探究現代無人機技術在我國輸電線路巡檢工作中的應用，以不斷提高電網巡檢的效率與質量。

1 無人機技術的原理與功能

目前，輸電線路巡檢中最常應用的無人機一般是UH無人機(又稱“遙控直升無人機”)與M4R無人機(又稱“四旋翼無人機”)。其UH無人機主要由地表攝影與操控系統、影像收集與傳送設備、遙控直升本體等多部分組成。它的主要功能是利用人工遙控，精確地飛行到相應的輸電線路周邊，在確保機身安全的前提下，懸停在電力線路附近，收集相應輸電線路的視頻圖像，然后利用現代無線圖像傳送設施，精確傳輸到電網后臺，方便工作人員查看輸電線路狀況。而M4R無人機則通常由M4R無人機身和M4R地面站兩部分構成。它不但懸停性能、起降能力突出，而且能夠攜帶先進的高分辨率微型攝影儀、無線圖像傳送器等，可以進行輸電線路高清圖像采集，遠程目標傳送。在具體的巡檢工作中，M4R無人機在地面站的對應引導作用下，先是沿著目標電網飛行，當飛行至安全距離，到達輸電設備周邊后，就會主動懸停合適的空間位置，選擇科學合理的角度采集相關圖像，而后精準傳送到地面站。當需要調整被檢測的電力設備與圖像攝影儀時，工作人員則只需適時控制M4R無人機的減振云臺[1]。

2 無人機在輸電線路巡檢中的優勢與劣勢

2.1 無人機在輸電線巡檢中的優勢

目前，無人機在輸電線巡檢中的優勢主要表現在兩方面。第一，因為無人機具有自動導航技術與自動懸停技術，所以在電網巡檢過程中，它能夠進行全方位、多角度的高空信息收集，這是傳統的人工巡檢無法比擬的。第二，無人機技術的應用，降低了輸電線路巡檢的難度，提升了電力系統的服務性能。在大雨暴雪等不良氣象條件下，傳統的人工電力巡檢工作中十分容易出現鐵塔打滑，工作人員墜落，人工蹬桿觸電等電力安全事故。而無人機因為具有良好的電網防碰撞保護性能，所以在一些較為惡劣的雨雪災害性天氣里，也能進行輸電線路故障檢測及電網災害分析。

2.2 無人機在輸電線路巡檢中的劣勢

雖然將無人機技術應用到輸電線路巡檢中十分利于提高輸電線巡檢的效率與質量，也有助于減少電力安全事故的發生，提升整個電力系統的服務性能，但這并不能掩蓋由于其自身性能缺陷而在輸電線路巡檢工作中存在的劣勢。一方面因為無人機的遙控范圍最大難以超過1 km，相對于人工巡檢，它的遙控范圍就顯得有限而偏小。另一方面，由于無人機的體形較小，所以無人機的電容容量通常偏低，這樣就極大限制了它的巡檢時長，使得無人機的巡檢時間一般較短。

3 無人機技術在輸電線路巡檢中的具體應用

在輸電線路巡檢工作中，工作人員的巡檢項目大概可分為三種即常規巡檢、故障巡檢與特殊巡檢。其中，常規巡檢就是依據一套標準化的流程對輸電線路進行基本的周期性巡檢工作。而故障巡檢主要是對存在故障的位置進行有效處理。特殊巡檢則是在一些特殊時期對輸電線路進行較為嚴格的管控。在具體的電網巡檢工作中，無論哪種項目巡檢，無人技術都已被有效引入與積極應用。

3.1 利用無人機全方位高效巡檢輸電線路

無人機一般都由兩部分組成，即地面控制系統與機載系統，其中無人機的機載系統中大都配置有可見光相機，可以全方位精準拍攝相應的輸電線路。而且在完成拍攝后還能進行圖像格式的轉換，通過相應的遠程信號無線傳送系統及時傳送到指定的計算機中。這樣專業的人工巡檢人員就可以及時查看與快速判斷輸電線路的運行狀況。在遇到難以判斷運行狀況的輸電線路圖像時，工作人員還可以利用遙控器相應地調節可見光相機的焦距，以獲得更加清晰的目標圖像。當需要對一些較為特殊的輸電線路進行巡檢與故障檢測時，工作人員可以通過地面控制系統靈活改變無人機的飛行路線，其確保其能快速精確地懸停在目標位置附近拍攝出清晰圖像，傳送至地面。這些都有效減輕了人工巡檢工作的難度與強度。最重要的是通過無人機拍攝與傳送到計算機的巡檢圖像可永久保存在計算機中，這就為日后的輸電線路巡檢工作提供了重要的資料參考依據[2]。

3.2 利用無人機快速清除輸電線路附著雜物

因為我國的輸電線路大多處于戶外暴露狀態，所以它們在運行過程中難免受大風、雨、雪等諸多不確定因素影響，經常性附著一些雜物異物。這就需要巡檢人員及時徹底清理輸電線路，以免因此造成輸電線路運行異常，停運甚至引發相關的觸電事故。但是依靠人力方式進行輸電線路上附著雜物異物的清除不但效率低還存在著極大的安全風險。引進無人機技術后，就可以將激光模組、控制器等相關設備裝置在多旋翼無人機上，當巡檢人員利用云臺攝像頭找準雜物附著位置時，就可以適時的調整無人機的懸停方位，以確保雜物能處在無機搭載的激光模組的焦點上。這時工作人員可以通過無程控制系統打開激光模組，這樣激光模組中發射出的能量激光就可以快速地熔斷雜物，使輸電線路處于常規狀態了。

3.3 利用無人機進行非常規狀態中的輸電線路巡檢與故障檢測工作

在一些地質災害造成道路中斷的地區或地質情況復雜存在重大安全風險的地區，出于電力員工的人身安全考慮，電力部門很難派人及時到達現場進行輸電線路的勘察檢驗與故障檢測。而引進無人機技術后，工作人員就可遠程遙控無人機對這些特殊地區的輸電線路進行有效巡檢與故障檢測。這樣不但巡檢人員的人身安全得到保障，而且整個電力系統的服務性能也實現了前所未有的提升?？梢哉f無人機技術在輸電線路巡檢中的應用真正打破了自然條件對傳統人工巡檢的局限。

4 無人機技術在輸電線路巡檢工作中的應用前景展望

將無人機技術應用到輸電線路巡檢工作人員中，不但可以通過地面控制系統多方位獲取可存儲的輸電線路高清圖像，幫助工作人員精準判斷線路運行情況，還可以及時高效地巡查出輸電線路的故障位置，顯著降低巡檢人員的工作強度，有效規避傳統人工高空巡檢而產生的電力安全事故。且無人機在應用過程中還具有應用成本低、維護費用少、風險系數小等多種優點。所以未來無人機技術在輸電線路巡檢工作中的應用前景也較為廣泛與良好?；诖耍娏ο到y在遵守國家相關法律政策的基礎上，十分必要做好以下兩點工作，以不斷提升無人機技術在輸電線路巡檢工作中的應用水平，促進我國電力巡檢工作不斷向現代化、科技化方向轉變。

4.1 重視巡檢人員的無人機技術培訓工作

一方面電力系統要對其巡檢人員進行基本的無人機技能培訓，以為他們能遙控無人機進行常規基本的輸電線路周期性巡檢打下技能基礎。另一方面，電力部門也要加強無人機的職業技能培訓工作，在對學員傳授無人機技術基礎技能的前提下，有效拓展電力巡檢人員的創新思維，力爭培養出一批高技能高素質的復合型現代電網巡檢人員，鼓勵他們積極地將無人機基礎技能與具體巡檢實踐結合，改進與研究出更加高效的專門針對電網巡檢工作的無人機技術標準[3]。

4.2 加快無人機技術與人工智能技術的有效融合

先進的人工智能技術是未來社會發展的重要趨勢與主要動力之一，積極地將人工智能技術引入輸電線路無人機巡檢工作，不斷提高無人機的智能控制、環境適應、協同指揮以及語音交互、智能分析等能力，對提高輸電線路無人機巡檢的科學性、高效性、精準性都具有重大作用。

5 結語

綜上所述，將無人機應用到現代輸電線路巡檢、異物清除與故障檢測工作中，不但有助于提高輸電線路巡檢的效率與質量，降低人工巡檢的工作強度，規避由此產生的安全風險，還可以顯著優化整個電力系統的資源配置，提高電力系統的服務性能。所以電力部門要不斷加強對輸電線路巡檢中無人機技術應用的深入研究與改進，以便未來無人機能被更加廣泛、更加便捷地應用到現代電網巡檢工作中，更好地為保障輸電線路可靠、穩定、高效運行服務。