無人機在山區架空輸電線路巡檢中應用的探討

摘 要：近年來，隨著科技進步和管理要求的提升，架空輸電線路的運檢工作不斷引進先進技術和智能設備，無人機在架空輸電線路巡檢中已經廣泛應用。無人機巡檢大大減少人工成本和降低人身安全風險，具備可視化、檢測等多項應用功能，越來越得到架空輸電線路運檢人員的青睞。該文主要分析了恩施山區架空輸電線路的主要特點，深入探討了無人機在山區架空輸電線路巡檢中存在的難點，并結合實際提出了建議和措施，最后展望了無人機在山區架空輸電線路巡檢中應用前景，對大力推廣無人機在山區架空輸電線路運檢中的應用有一定參考意義。

關鍵詞：無人機 ?山區 ?架空輸電線路 ?巡檢

中圖分類號：TM75文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-3791（2021）10（c）-0000-00

On the Application of UAV in Overhead Transmission Line Inspection in Mountainous Areas

ZENG Fantao

（Enshi Power Supply Company of State Grid Hubei Electric Power Co.， Ltd.，

Enshi， Hubei Province， 445000 China）

Abstract： In recent years， with the progress of science and technology and the improvement of management requirements， advanced technology and intelligent equipment have been introduced into the overhead transmission line maintenance and repair work. UAV has been widely used in overhead transmission line inspection. The application of UAV reduces the cost of manpower and the risk of personal safety. UAV has many functions， such as photo-taking and detection， etc. This paper analyzes the main characteristics of overhead transmission lines in Ensh Mountain area， probes into the difficulties existing in the operation and maintenance of UAVs on overhead transmission lines in mountain area， and puts forward some suggestions and measures according to the actual situation， finally， the application prospect of UAVs in the inspection of overhead transmission lines in mountainous areas is prospected， which has certain reference significance for popularizing the application of UAVs in the operation and maintenance of overhead transmission lines in mountainous areas.

Key Words： UAV; Mountainous area; Overhead transmission lines; Inspection

近年來，隨著電網建設的加快，架空輸電線路的公里數在逐年增加，運維人員卻逐漸減少并趨于老齡化，而且對架空輸電線路設備的巡檢精細度要求越來越高。無人機在架空輸電線路巡檢中的應用，大力推進了架空輸電線路的巡檢模式面臨著由人工巡檢向人機協同巡檢轉變，最終向智能巡檢發展。同時無人機作為建設智慧全景輸電線的信息采集層和運行設備的狀態監控層，擁有廣闊的發展前景。

1無人機輸電線路巡檢中的應用現狀

目前，無人機在架空輸電線路巡檢中的應用已經較為廣泛，利用無人機搭載可見光巡視架空輸電設備的技術逐漸成熟，從無人機巡視拍攝定位點及拍攝的角度等都形成相對固定的流程，對拍攝的圖片進行缺陷自動識別，識別率達80%以上，極大地提高了架空輸電線路巡視的效率和質量[1-2]。無人機巡線時具備獨特視野，搭載的紅外測溫儀、可見光照相機等先進檢測設備，無人機清晰地拍攝桿塔、導地線、絕緣子金具上存在的銷釘級缺陷，減少了人員登塔巡視。同時巡視人員不用到塔位，可操控無人機進行桿塔巡檢，具有快速便捷，效率高，巡視安全風險低，缺陷發現率高的優點。其他應用方面，噴火無人機應用于架空輸電線路導地線異物消缺[3-4]，采用無人機攜帶檢測設備對輸電線路線夾進行帶電X光檢測，并克服了電磁干擾對無人機的影響。利用固定翼無人機對架空輸電線路的通道進行巡檢，對違章建筑或樹木，以及跨江河、高山等巡檢難度大的線路進行巡檢[5-6]。

山區架空輸電線路存在地形復雜、自然環境惡劣，傳統的人工巡檢危險性高，效率低下等特點，現有文獻分析了無人機在山區巡檢工作的影響因素，提出了無人機在山區巡檢的應用策略以及巡檢工作中的注意事項，主要從提高巡檢質量和巡檢安全性方面開展了研究 ，對于高山、樹木等障礙物阻隔無人機通信信號，研究了借助信號中繼無人機通信鏈路的策略[7-8]。

現有文獻未綜合分析山區架空輸電線路無人巡檢的現狀、存在的主要問題及改進措施建議，未結合未來架空輸電線路的發展趨勢分析無人機在巡檢工作中的重要性。

2恩施山區架空輸電線路的特點

恩施境內大部分為山區和丘陵地帶，呈現喀斯特地貌，海拔從400～2000 m不等，恩施地區架空輸電線路所處的地理環境特殊，從城市、郊區、高山大嶺無人區等線路途徑環境復雜，其中以山區為主，巡檢難度大，山區的架空輸電線路大都處于海拔較高、地勢險要、交通不便的山頂或半山腰，地形險要，給工作人員的檢修、巡視工作帶來極大的困難和不便。

山區的架空輸電線路巡檢效率低，塔位多處于崇山峻嶺中，大多數塔位沒有道路，工作人員巡檢線路需維護巡視道，部分塔位處于陡峭的山上，巡檢上下山的難度大花費時間長。巡檢工作受天氣氣候影響大，山區氣候多變，雨天較多，雨后道路泥濘濕滑，不利于巡檢工作開展。同時還極易出現山體塌方、滑坡現象，巡檢人員與車輛無法及時抵達現場，并存在人身安全風險大，因此對巡檢交通工具要求高。由于山區的公路狀況差，存在坡陡彎急，一般需配置四驅越野車，同時，在汛期山體滑坡導致道路阻塞現象多，冬天寒冷期間長，隨著積雪的增加，道路結冰，巡檢人員很難進入現場，還存在交通事故的安全風險較大。為提高工作效率，降低人身安全風險，提高山區架空輸電線路的安全運行水平，利用無人機的山區架空輸電線路開展巡檢的必要性非常迫切。

3無人機在山區架空輸電線路巡檢中的困難及建議

3.1存在的主要問題

一是無人機在山區巡檢架空輸電線路存在通信信號不穩定或范圍小的問題。山區輸電線路往往架設在崇山峻嶺之上，由于山體、樹木遮蔽等原因，無人機的通信信號受到阻擋，通信距離縮短。目前無人機的通信范圍通常在2 km以內，在山區開展巡檢容易丟失信號，影響無人機正常巡檢工作的開展。

二是無人機在山區巡檢架空輸電線路存在電池的續航時間短的問題。山區架空輸電線路桿塔存在高差，無人機巡檢時需頻繁升降，另外山區空氣稀薄、密度低，無人機螺旋槳的運行推力降低，影響無人機的效率。山區氣溫相對較低，電池放電的效率就會降低影響電池續航時間，每塊電池巡檢時間20min左右，巡檢過程中更換電池占用時間較長，影響巡檢效率。

三是無人機在山區巡檢架空輸電線路受地形氣象影響大。山區由于地形因素，微地形微氣象區域較多，比如：地形抬升區、峽谷風道等區域，同時山區氣象變化復雜，直接影響到無人機的正常巡檢工作。在復雜氣象條件下開展巡檢工作，極有可能出現墜機等不良狀況，造成的損失。

3.2主要措施和建議

從無人機本身設備出發研制通信信號強，發射距離遠，抗干擾能力強的無人機通信裝置，配置續航能力強的電池設備、搭載質量更輕的任務設備，在無人機的槳葉方面著手，研究適用山區特征的螺旋槳以保證無人機在巡檢中的可靠運行。改建地面控制平臺，比如：用車輛改建為控制平臺，便于移動到作業現場，將通信設備、視頻監控、移動電源等設備有效地集成起來，延長巡檢的距離，增加無人機在山區高壓輸電線路巡檢的便利性。

加強無人機應用人才培養，一線人員熟悉無人機操控技巧，建立無人機操控技術探討交流長效機制，加強無人機在山區架空輸電線路日常巡檢中的應用，總結提升工作經驗，提高無人機巡檢桿塔數量和質量。優化作業流程，合理選擇無人機起降點，結合無人機續航時間和作業任務，規劃無人機固定起降點，多人協作，避免無人機往返飛行耗時耗電。

4無人機在恩施山區架空輸電線路巡檢中的應用前景

4.1全面深入應用無人機智慧巡檢

熟練使用無人機開展線路本體和通道巡視，無人機調用已規劃的航線，輸電線路自主巡檢，廣泛應用于無人機開展線路紅外側測溫、本體精細巡檢和通道巡視。實現無人機自主巡檢常態化、規模化應用。全面結合點云模型及無人機學習模式，規劃自主巡檢航線，不斷優化拍攝位置與角度，確保拍攝部位準確、清楚，缺陷、隱患能夠清晰識別。建立標準化電鐵線路自主巡檢航線庫，便于后期航線調用、執行以及缺陷、隱患對比分析，實現無人機巡檢自主作業、數據智能分析、業務線上管控[9-10]。

利用無人機搭載激光掃描設備獲取剩余輸電線路點云數據，構建點云模型，規劃自主巡檢航線。建立輸電線路三維智能化巡檢平臺，實現工作計劃編制、巡檢航線規劃、作業任務派發、飛行狀態監控、采集圖像回傳、實時自動識別缺陷等功能。現場作業人員負責按照定位拍攝規范開展標準化圖像拍攝并上傳至互聯網大區無人機樣本歸集中心，完成初步標注后同步至管理信息大區，同時配合研發單位進行算法現場驗證及應用效果提升。利用現有技術、設備優化、更新各輸電線路三維模型，提升航線精確度。

4.2進一步拓展無人機在線路巡檢中的應用

利用無人機測量和可見光巡檢技術，在山區輸電線路新建驗收環節，為驗收提供極大的便利，降本增效，可有效提高山區輸電線路驗收的工作效率，為線路是否具備投運條件提供依據，確保線路零缺陷投運，從源頭提高線路運行可靠性。擴展無人機應用范圍，推動無人機帶電檢測規模化應用，深化無人機輔助帶電檢修，提升線路檢測檢修作業智能化水平。深化應用自主巡檢技術，加快缺陷智能識別技術應用，規范無人機作業工作機制，優化巡視周期。全面實現無人機自主巡檢的“三化”目標（管理規范化、作業智能化、業務數字化），夯實裝備配置及人才隊伍基礎，用無人機全面助力建成智慧全景線路。

5結語

無人機在架空輸電線路巡檢中的廣泛應用，大大降低了人工成本和安全風險。結合山區架空輸電線路巡檢難度大、受地形影響等的特點，探討了無人機在山區架空輸電線路巡檢中存在的通信、續航以及微地形微氣象影響等問題，并提出了相關的建議和措施，展望了無人機在架空輸電線路巡檢中應用的美好前景。

參考文獻

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作者簡介：曾凡濤（1986—），男，碩士，工程師，研究方向為輸電線路運維檢修。