架空輸電線路上無人機的有效運用

國網常州供電公司 王 則

1 導言

在電力系統中，架空輸電線路存在十分重要的意義，也是一項重要的設施，當今隨著社會經濟的快速發展，使人們對電力能源的需求量不斷的提高，這樣使架空輸電線路的數量也隨之增大，整體的結構和框架也越來越復雜，這時對線路進行運維和檢修會十分困難，難度也相對比較大，傳統人工進行巡檢模式無法滿足現如今的工作需要。因此對于架空輸電線路的管理部門而言，合理的對無人機技術進行應用，可以對傳統人工巡檢中存在的不足進行完善，在一定程度上更好地去幫助人工了解架空輸電線路的收集情況，做好運維和檢修方面的工作，保證其各項工作的開展得到順利實施[1]。

2 分析無人機的技術和核心組成

對于無人機而言，并不需要通過駕駛人員在機艙內進行操作完成駕駛的飛機，通過借助遙控技術或者是自動駕駛的技術完成飛行的載具，通過和載人飛機進行對比能夠發現，無人機的操作是十分簡單，自身體積比較小，自重比較輕，在應用的過程中成本很低，在早期時，無人機主要應用在軍事領域中，但是伴隨著技術的飛速發展，無人機在民事領域中的應用也十分廣泛。現如今無人機在電網企業中的應用包括了以下方面：一是固定翼無人機；二是多旋翼無人機；三是無人直升機。固定翼無人機的飛行速度很快，存在一定的續航里程，通過搭載可見光的傳感器，在輸電線路進行巡視觀察中，其應用較多，但是對于多旋翼的無人機而言，自身具有十分靈活的飛行模式，能夠隨時的進行懸停，并且可以完成短距離的觀測和攝影，但是因為受到外部環境影響，自身續航相對較短。

除此之外當今無人機的核心組成內容則是包括了無人機飛控系統和導航系統及數據鏈，在這之中，無人機的飛控系統作為核心的內容，和載人飛機中的駕駛員地位相當，無人機要想完成啟動和升空以及飛行等方面操作，需要根據飛控系統進行控制，在飛控系統中，則包括微型計算機和傳感器以及伺服系統等，飛機在半空中的懸停和緊急控制都是通過這些裝置來進行完成的[2]。然而無人機的導航系統相當于駕駛員的眼睛，在導航系統中，需要預設好相關的路線，這時候無人機則需要根據設定好的路線進行操作，并且導航系統也會向著地面操作人員實時發送無人機的相關位置信息，使其能夠讓地面操作人員準確的獲得無人機坐標。

3 分析無人機的應用技術

3.1 分析無人機遙感技術的應用

對于無人機的遙感技術而言，在進行應用的時候，主要是通過將無人機和遙感探測以及GPS 定位技術等有效的結合到一起，通過對無人機遙感技術進行合理應用，可以更加高效和準確的獲得空間遙感信息，在這之中主要包括了地理信息和環境信息以及資源信息等。與此同時無人機遙感技術存在成本低和風險低等優勢，在各行各業中具有廣泛的應用。在此之外架空輸電線路進行應用的時候，因為無人機遙感技術存在較高的分辨率和機動靈活性能，可以對線路存在的問題和隱患進行合理勘測，保證線路巡檢效率得到提高[3]。

3.2 分析無人機測繪攝影技術的應用

通過和衛星測繪以及大飛機測繪獲得的影像進行對比，該技術的應用可以通過借助于無人機自身體積比較小和自重輕等方面的優勢，通過合理的搭載長焦距以及高分辨率的一些攝影設備，保證實現低空飛行拍攝的工作，對拍攝范圍進行縮小，在此基礎上繪制出高精度的測繪影像。除此之外對于一些地形復雜的地區中，架空輸電線路航拍測繪中所存在的復雜問題也可以應用無人機測繪攝影技術，保證相鄰航測區重疊度可以滿足實際需要，對無人機測繪分辨率進行提高，最終促進架空輸電線路工程勘測的效率[4]。

3.3 分析無人機超聲波距技術的應用

對于這種技術而言，在架空輸電線路進行巡檢的過程中，其優點明顯好于傳統人工測量的方式，可以實現在高空對測量區域進行相應的測量處理，進而快速地得到測繪的距離信息內容。比如在應用無人機超聲波距離進行架空輸電線路樹障問題解決的過程中，對帶電導線下方樹障距離進行測量時，可以將搭載超聲波儀器的無人機飛到和架空輸電線路保持一定安全距離位置上，之后通過對其高清攝像頭進行應用，向地面的操作人員實時傳輸圖像內容，此時操作人員便可以將攝像中心點中線設置水平，然而對于帶電的導線而言，可以采用超聲波測距儀向垂直地面發出超聲波的信號，這個時候通過結合信號返回的第一次時間信息內容，對數據傳輸系統進行應用，直接向地面進行傳輸，保證可以獲得無人機和正下方樹障的距離。

3.4 分析無人機激光雷達技術的應用

對于無人機來說，在實際應用中合理的搭載激光雷達系統和高清攝像機，能夠對架空輸電線路走廊中的高精度激光點云數據和數據影像數據內容進行精確的采集，并且在此基礎之上，通過對三維建模的技術進行應用，可以及時地得到線路走廊地物和地形地貌以及設備空間距離內容。除此之外無人機激光雷達策略技術也是可以通過自動提取帶電的導線點，進而對其曲線進行整合以及優化，這樣可以得到連續架空線路的走廊影像內容，從而合理的去解決導電導線和樹障測量中存在的一些問題，最終保證輸電線路巡檢工作效率得到全面的提高[5]。

3.5 分析無人機紅外測溫技術的應用

對于架空輸電線路而言，在實際運行的過程中，其環境是相對比較復雜和惡劣的，并且加上長時間的運行，必然會導致出現設備老化的問題，也容易出現線路破損和連接位置發熱等方面的一些問題，對線路安全穩定的運行帶來直接的影響。與此同時無人機紅外測溫的技術是可以對架空輸電線路中早期所存在的缺陷隱患和絕緣性作出科學以及準確的預判，這樣便可以根據故障作為導向的線路維修工作，轉變成為根據預防作為導向的線路維護，不斷地提高架空輸電線路運行過程中的安全性以及穩定性，使線路更加安全和可靠。在此之外通過合理的借助于紅外測溫的技術，此時無人機是可以通過在被測點附近進行懸停，不會存在接觸和取樣以及破壞被測點的情況，實時對被測點進行合理的監控和測量，通過應用無人機也是可以近距離的靠近被測點，滿足紅外測溫儀使用過程中的距離要求，保證測溫效果得到提高，及時發現輸電線路所存在的溫度異常情況，方便對隱患問題進行排查，最終降低線路出現故障的概率。

4 分析架空輸電線路無人機巡檢技術

4.1 分析自主巡檢技術

所謂的自主巡檢技術是無人機在架空輸電線路巡檢中的重要組成內容，這項技術在理論上可以保證無人機能夠自主的飛行，同時也是可以擺脫人工操作，使其巡檢工作可以充分發揮出自身的效果，通過結合現如今的情況進行分析，可以選擇使用激光雷達和實施動態高精度的定位技術，進而實現自主巡檢工作。在這之中，激光雷達的技術便能夠自動的獲取飛行線路高度三維點云數據，因此便可以對飛機的飛行線路進行合理的規劃，并且實施動態更精度的定位技術，在一定程度上保證無人機的實際飛行線路得到合理的控制，最終保證其無人機的飛行線路和規劃路徑相互吻合[6]。

4.2 分析作業安全管控

對于無人機的巡檢技術，在任何的一個應用領域中都需要進行合理的安全管控，這一點在架空輸電線路進行巡檢的過程中十分的關鍵和重要，如果存在一點問題，甚至會導致電路出現損壞，進而引起一些災害問題的出現。對于安全管控方面的問題，現代無人機的巡檢技術則需要嚴格根據國家所提出來的標準進行實施，保證有關技術在進行應用的過程中具有一定安全性，但是這些內容也會導致其無人機巡檢技術的整體功效無法得到充分發揮。因此在這種情況下為了保證無人機作業的安全性和自身價值，需要加強對無人機可視化管理系統的研究，在該系統之中，可以實現無人機視頻實時回轉和無人機管理，保證無人機在實際應用中具有良好的安全性。但是因為該系統所出現的時間很短，僅僅只適合應用到一些特定型號的無人機上，同時這種類型的無人機也無法滿足架空線路的實際巡檢需要。

5 無人機在架空輸電線路巡檢中的應用

5.1 建立起完善的無人機綜合巡檢平臺

一是在架空線路中進行無人機巡檢的過程中，要合理的選擇無人機的型號。當今在我國無人機技術飛速發展的過程中，在架空輸電線路中，輕型無人機存在較多的應用優勢，因為其存在著體積比較小和自重較輕，十分靈活的特點，能夠更好的滿足架空輸電線路所處于的復雜環境，或是在狹小的空間中進行線路巡檢工作。二是在對無人機的結構進行設計的過程中，必須要做好各方面的設計，其中也包括殼體以及懸臂和云臺等。然而對于無人機的殼體設計工作來說，必須要保證其可以適應一些復雜的地形和多變天氣環境，保證自身存在著良好的適應能力，提高自身的流線型，對飛行中的摩擦阻力進行降低，保證無人機的續航時間得到一定的延長。此外對無人機懸臂設計中，可以通過快速折疊鎖緊機構，有效的解決懸臂在高空中出現的振動情況，這樣做的目的能夠最大限度上避免出現折疊卡死等問題。但是對于無人機云臺來講，一般情況下是可以搭載攝影設備，通過提高對云臺的合理性設計，保證設備搭載得到相應的優化，實現無人機輕型化和模塊化設計工作順利開展，最終在一定程度上提高無人機的靈活性[7]。

5.2 分析無人機巡檢搭載設備

針對于架空輸電線路而言，其線路巡檢工作的實際情況，必須要合理的選擇搭載的設備，使其可以保證巡檢工作得到有序的完成。一是高速成像模塊。在無人機的搭載設備之中，其高速成像模塊可以實時的記錄飛機移動時的視頻，并且在應用的過程中，通過增加電子穩像技術和場景鎖定等技術，在一些比較惡劣的天氣中能夠得到高清晰的圖像和視頻，并且在這些高清圖像之中，通過對畫中畫等功能進行增加，可以不斷的去提高系統探測能力，同時簡化了視頻跟蹤以及處理。二是紅外線成像和紫外線成像傳感模塊。無人機合理的搭載紅外成像可以結合其探測器以及光學的成像物鏡，及時獲取紅外線成像圖，進而對其輸電線路的熱斑情況作出合理的檢查，同時將其熱成像圖可以向一個或者是多個監控器進行傳輸，在架空輸電線路之中，巡檢所發現的一些不正常發熱情況，必須要做到及時的檢測，保證可以提高故障檢測過程中的準確性。然而對于無人機紫外線成像儀而言，則是要求存在較高的靈敏度，能夠應對一些復雜的地形環境，這樣便可以準確的得到光子技術方面的信息內容，在紫外線傳感器的模塊進行選擇過程中，則是需要能夠做到兼顧成本和開發周期方面的需要。三是三維激光掃描的模塊。對于架空輸電線路而言，在實際進行巡檢的時候，三維激光模塊能夠對其線路桿塔作出全面的掃描，進而確定出其經緯度的實際位置，最終能夠輸出全方位的立體圖片，在一定程度上能夠保證其為架空輸電線路的故障巡檢排查提供出相應的依據。

結合上述分析發現，對于架空輸電線路而言，必須要加強其運行和維護的工作，這也是作為保證電力系統穩定可靠運行的重要前提。目前在我國無人機技術快速發展和進步的同時，對架空輸電線路進行巡檢時，合理的應用無人機技術，使其檢修效率得到提升，促進巡檢過程中的精確性，有效的降低巡檢難度，并且也是可以對勞動力進行緩解，保證巡檢工作的經濟效益和社會效益得到全面提高。因此實際對架空輸電線路巡視中，無人機具有廣泛的應用前景。