無人機電力線路安全巡檢系統及關鍵技術

王鵬

摘 要 當前，社會經濟得到穩步發展，使得人民群眾的生活質量也得到了一定的提升，且在日常生活中對于電力使用的安全性能提出了較高的要求。針對當前的這種現狀問題，電力行業也加強了對無人機電力線路安全巡檢技術的研究和改革，為了消除人民對用電安全的顧慮，提高電力企業的可持續發展。當前，重視起無人機電力線路安全巡檢系統以及關鍵技術是電力企業需要重視的關鍵性問題。

關鍵詞 無人機 電力線路 數據處理

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）05-0012-02

1 無人機技術應用于電力線路巡檢工作的意義

中國在世界占地面積中，是最廣闊的，且地勢環境較為復雜的。基本上電力線路的架設，在惡劣環境的區域居多。由于電力線路較多，長時間暴露在外面，沒有做好相應的保護措施，遭受到自然災害以及日曬的破壞，產生斷電等故障較為頻繁，所以相關部門則要重視其對電力線路的定期巡檢作業，及時找出故障病因，并采取針對性的解決措施。目前，使用人工巡檢的方法較多，但在實際巡檢工作中，還是會因為環境因素而不能將巡檢工作完善好，對于巡檢工作中的細節問題得不到解決，日積月累，民眾用電的安全問題頻繁出現。當前，在無人機技術的大力推廣下，在電力系統安全巡檢工作上，對無人機技術加大了使用，在一定程度上彌補了人工巡檢工作中的缺陷，且有一定的積極作用，主要有以下幾個方面的表現。

首先，無人機技術在電力線路巡檢工作中的應用，可以有效避免在惡劣環境下對巡檢人員的傷害，極其安全;二是可以隨時開展巡查工作，排查電力系統中間的問題，極為方便;第三，無人機巡檢速度可以快到一小時幾十公里，相比傳統的人工巡檢工作，效率極高。雖然無人機技術的應用還處于起步和發展階段，存在很多不足，但是隨著科學技術的發展，這些問題都會得到解決，而今天的無人機電力線安全巡檢系統有效地結合了電子通信技術、雷達定位技術、信息分析技術等，使無人機在電力線路安全檢測中的應用煥發出更強的生命力[1]。

2 電力線路巡視工作中無人機技術的應用效果

2.1 無人機可以躲閃障礙物

進行電力線路巡檢的工作中，由于受配電區域環境因素的影響，電力線路周圍經常出現各種障礙物。通過無人機設備的有效應用，在檢查供電線路的過程中可以避開空中的一些障礙物，可以有效防止無人機受到撞擊而損壞。通過使用先進的技術和合理的自動雷達探頭，可以準確判斷前方障礙物的分布情況，然后無人機控制系統可以進行精確的避障和巡檢電力線路，有效提高了巡檢率供電線路的工作效率和質量，同時減輕了工作人員的工作量。此外，通過紅外光傳感系統的應用，可以準確判斷周圍障礙物的光源變化，發出相應的報警信號，合理規劃無人機的飛行路徑，控制障礙物之間的摩擦或碰撞。

2.2 無人機電力線路巡視工作的效果

無人機設備在電力線探測過程中具有較強的續航能力，探測效果非常明顯。通過開展無人機巡線工作，供電單位巡線工作的效果和質量有了很大的提高，相關人員的工作效率也得到了全面的提高，減少了人力資源的投入。在整理分析了大量與供電工作相關的實際工作后，通過應用無人機技術對電力線路進行巡檢，可以實現全天候無干擾巡檢。相關人員只需在終端對無人機進行控制即可，（無人機）終端控制設備可完成遠距離輸電線路巡檢工作。與傳統巡檢工作方式相比，無人機設備的使用大大降低了巡檢員的工作壓力和時間，具有較高的經濟效益和社會效益[2]。

3 無人機電力線路安全巡檢的關鍵技術

3.1 飛行姿態控制技術

外界環境因素，如氣候因素中的強風或降水，都可能對無人機的飛行狀態與姿態產生較大的影響，致使無人機的飛行控制出現不穩情況。無人機的姿態控制技術屬于無人機電力線路安全巡檢系統中的一個重要應用，不僅能讓無人機的飛行狀態更加穩定，還能讓無人機按照預定線路規劃開展飛行過程。依據專業研究人員的研究數據結論，LQG控制器主要控制無人機的俯仰翻轉姿態，而PID控制器也是無人機飛行控制中的一個重要系統，可有效預防無人機在飛行或航拍過程中出現偏航問題[3]。

3.2 地面數據處理技術

無人機電力線路巡檢工作主要由地面數據處理技術承擔，地面數據處理技術主要是利用巡檢設備中的紅外成像儀、紫外線成像儀或POS系統聯合保證數據傳感器可以發揮出較強的數據收集與分析功能。地面數據處理技術還能夠對有效信息進行收集與分析，保證生成的數據結果更加精確，具備更強的參考性。

3.3 正射影像采集技術

通常情況下，無人機電力線路安全巡檢系統中的正射影像采集技術需與GPU模型聯合，并以GPU模型為基礎，保證采集技術的數據采集作用可全面發揮，在對此項技術進行應用時，其最大的技術優勢是能讓正射影像采集速度大幅提升，并為航測影像的快速處理提供技術方面的支持。

3.4 無線通訊技術

無人機的遙控測量功能、信息傳遞功能以及跟蹤定位服務功能，三種功能的全面發揮離不開無線通信技術的輔助。為了讓無線通訊技術的作用全面發揮，在對無人機的遙控測量工作進行組織落實時，應對幾方面進行重視：首先，測量無人機的飛行狀態，保證無人機在飛行過程中路線精確、過程穩定;其次，精確測量無人機設備的相關參數，對無人機系統獲得數據背后的價值被更深入的開發。還可借助無線電通信技術以及巡檢技術對正在運行采集信息的無人機飛行狀態進行獲取，并通過地面設備對其進行控制，無人機上裝載的任務荷載傳感器在信息傳輸過程中發揮著不可替代的作用，能夠讓地面系統對無人機進行跟蹤定位，同時新建技術人員還可及時了解到無人機當前的位置以及任務的完成效果。如發現不穩定的情況可及時操作系統進行糾正，無人機的巡檢技術由多個系統或技術終端組合而成[4]。

3.5 紅外線、紫外線探測技術

紅外熱成像儀在對無人機飛行過程中的表面溫度進行提取時，具備較強的敏感度，能準確測量到無人機表面溫度超過周圍環境溫度的異常溫升點。因此該設備最大的作用是能依據紅外光譜圖像對無人機飛行器的線路接頭、線夾和絕緣子設備進行溫度監控，及時發現設備在實際運作過程中可能出現的異常發熱情況，并對發熱點進行精確定位。紫外熱成像儀在實際應用過程中，還具備接受線路設備放電過程中出現的紫外光訊號功能，同時對無人機電力線路安全巡檢工作進行落實時，技術操作人員可直接配合圖像對系統出現的導線外傷、絕緣子放電及污染等放電等現象進行精確捕捉，尤其是紫外線探測技術被應用在電力線路巡檢過程中時，技術人員必須時時關注太陽光以及人造光源，因其可能會對巡檢工作造成了干擾進行重視，防止因為任何遺漏致使無人機出現飛行安全問題。

4 無人機電力線路安全巡檢系統具體內容

4.1 無人機電力線路安全巡檢系統技術要求

（1）無人機的設計工作。普通型號的無人機設備并不能完成電力線路的安全巡檢工作任務，所以有關設計人員要結合電力線路安全巡檢工作的實際情況，來對無人機進行設計，例如崎嶇山路的適應能力、處在惡劣環境中的信息接受能力等，這有這樣才能夠確保無人機有效的和電力線路安全巡檢進行有效的結合[5]。

（2）構建信息化處理平臺。以當前信息化技術的發展為基礎條件，提高無人機的信息反饋及處理總結工作，及時有效的跟蹤電力線路的實施狀態，準確定位突出故障位置，使得后期的檢修工作量難度系數降低。

（3）檢驗活動。在對無人機電力線路安全巡檢的檢驗工作中，主要的工作任務是檢查實驗電力線路中存在的問題、定位系統的中準確度等，來保障無人機工作的達到電力線路安全巡檢的要求，在檢驗工作中能夠及時找出存在的問題，并對問題進行實時記錄和收集處理，以便后續的檢驗工作更加合理化，使得無人機技術得到一定的發展。

4.2 無人機電力線路安全巡檢系統結構

（1）無人機及其他附加設備。對無人機的解釋可不用多說，其他設備中主要含有巡檢設備、數據獲取設備、傳感設備等，這些設備在運行狀態下可借助無人機做好電力線路的巡檢工作，同時也實時將收集的信息數據上傳到地面信息獲取設備中。

（2）地面信息獲取系統。和往常的信息獲取系統相比較來看，該系統的信息獲取能力較強，使無人機不管在惡劣環境下或是惡劣天氣下，能夠獲取無人機信息信號。

（3）地面數據分析系統。該系統要做到對地面信息數據的獲取及接受，并對信息數據進行一定的歸納、整理、并做好終端的總結工作，將得出的結論結果上報于相關負責人，并備份，方便后期的維修工作。

5 結語

綜上所述，電力行業在當前國民經濟增長的條件下迅猛發展，同時電力線路數量也在不斷的增長，無人機電力線路安全巡檢系統也有所增長。合理的應用無人機電力線路安全巡檢系統，這樣才能夠確保電力行業的發展可持續的進行。另外，相關人員越要加強對無人機電力線路安全巡檢系統的研究和探索，使得電力線路安全巡檢質量及其效率得到一定的提升。

參考文獻：

[1] 蔡文霞.無人機電力線路安全巡檢的關鍵技術[J].通信電源技術，2019，36（12）：68-69.

[2] 陳靜.圖像處理技術在無人機電力線路巡檢中的應用[J].信息與電腦（理論版），2019（15）：7-8.

[3] 彭向陽，王柯，肖祥，吳開春，包令聰，顧溫國.大型無人直升機電力線路智能巡檢寬帶衛星通信系統[J].高電壓技術，2019，45（02）：368-376.

[4] 高博.民用無人機電力作業政府監管研究[D].北京郵電大學，2018.

[5] 寧柏鋒.無人機電力線路安全巡檢的關鍵技術分析[J].計算機產品與流通，2018（04）：161.