关键词：无人机；输电线路巡检；应用
引言
现阶段，我国对于电力系统的稳定性有了更多的要求，使得高压输电线路的巡视工作更加重要，需要相关人员重点关注。而在科学技术不断更新与发展的今天，高压输电线路巡视有了更多的手段。其中，基于无人机的线路巡视就是一种最新型的巡检技术，能够在保障高压输电线路巡视质量的技术上，降低相关人员的实际工作量与难度。同时，由于高压输电线路多建设于地形等较为恶劣的区域，因此，应用无人机展开线路巡视能够进一步提升巡视的精细、全面程度。
1无人机在高压输电线路巡视中的应用优势分析
在科学技术不断更新与发展的今天，无人机在高压输电线路巡视中的应用受到了更多的关注。对于无人机来说，其主要由动力系统、导航系统、数据系统等构成，能够将图像识别、地理信息以及电力电子等进行融合。通过在高压输电线路巡视中应用无人机，能够降低相关人员的工作量，提升工作效率。同时，由于无人机成本相对较低、简单小巧、容易控制等优势，能够在保证高压输电线路巡视效率与质量的条件下，降低实际工作难度，避免人员深入地形恶劣区域展开实地巡视，保障了相关工作人员的安全。通过在无人机中加设视频与图像传输系统，能够为相关人员提供高压输电线路实时的状态信息，提升了故障的相应效率。可以说，无人机在高压输电线路巡视中有着较高的应用优势。
2输电线路巡检的内容
输电线路的巡检工作较为复杂，在具体的巡检过程中会涉及到多个方面的巡检工作，其中包括电力设备的巡检、附属设备的巡检以及对线路主体进行巡检。每个巡检环节都非常重要。通过输电线路的巡检能够第一时间发现电路中的一些问题，从而进行及时的修复，保证输电线路能够正常运行。对于输电线路的巡检一共分为三种形式，分别是正常巡检、故障巡检以及特殊巡检。这三种形式的巡检都是采用人工在地面进行巡检的方式，只有在极特殊的情况下，才会登到踏顶进行巡检。因此工作人员在地面上的巡检存在一定的局限性，有时无法准备的排除一些故障。每条线路在运行的过程中，都有着不同的要求，因此在进行巡检的过程中应该根据具体的情况选择最为合适的巡检方法。我国目前使用的巡检方式一般都是人工在地面进行巡检，这样的巡检方式具有很多弊端，其中最为严重的就是无法准确的了解线路的运行情况，不能充分的考虑各方面的因素，因此会造成资源的浪费，同时也就无法保证线路需运行的稳定性和安全性。
3无人机在输电线路中的应用技术
3.1视觉跟踪技术
无人机巡视过程中自身具备导航功能，故在运行过程中能有效躲避障碍物，这些功能的实现是依靠对线路杆塔的视觉跟踪技术实现的，虽然视觉跟踪技术已经得到一定的普及，但是在实际运行过程中，由于无人机在工作状态下会产生震动，震动会破坏摄像机在运行过程的稳定性，导致一部分图像不清晰，加上输电线路本身结合复杂，视觉跟踪难度也大，那么相对于电力线路的巡视来说，无人机在这方面的工作可能会出现错误的追踪，因此还需要改进。
3.2无线通迅网络技术
无人机在巡视过程中会拍摄线路视频和部分重要图像，这部分图像需要传达给数据接受者，那么就需要借助无线通讯网络技术，它是实现地面基站计算机与无人机之间的双向数据交流，通过线路检测的各智能传感数据，实现无人机具体位置信息以及控制站计算机发送的用于控制无人机飞行的各种信息传输。由于无线通信技术稳定、安全、可靠且抗干扰能力较强，使得无人机在远距离的巡视下且受干扰的状态下还能实现控制站与无人机之间的信息传输。
3.3线路故障探测技术
首先是视觉探测技术，也就是无人机上安装清晰度极高的摄像机摄像巡视现场图片和视频，它可以排除一些在线路表面所存在的故障，并将图片信息存储实时传输给控制台计算机，计算机人员便可判断线路运行状态。其次是红外和紫外探测技术，无人机上都会配置红、紫外热成像仪进行巡视，红外热成像接受物体的红外信号生成红外光谱图像，根据图像热源分布可以判断出线路中接头、绝缘子以及线夹的故障。紫外线接受设备发出的紫外线信号成像用于确定线路光晕强弱以及光晕的具体位置，从而判断出导外线伤以及绝缘子放电故障。最后是激光雷达探测技术，这是利用了激光的方向性强特点来实现，包括连续波相位式测距和脉冲式测距两种，激光测距原理包括测距仪发射连续或者脉冲式激光信号，激光目标遇到目标发生反射，准确记录激光往返时间可以计算得到所测距离，这样能更准确无误的计算目标距离。
4无人机在输电线路中的应用
4.1飞控系统的应用
在基于无人机的高压输电线路巡视中，通过应用飞控系统，能够完成对无人机飞行的高度、速度、航线等参数的控制与前期设定，能够让无人机实现自动的起飞、盘旋、降落。同时，在无人机的实际飞行阶段，在飞控系统的支持下，还能够实现对飞行任务的实时调整，并使得无人机自主完成巡检区域视频、图像等级记录。对于飞控系统来说，其主要由通信模块、电源模块、卫星导航模块、地面站软件系统、飞行控制模块、速度控制模块等构成，为无人机的自动驾驶提供了支持。
4.2无人机设备接近线路巡检措施
让无人机设备接近输电线路进行巡检，在操作设备时，通常使用两种飞行方式：一种是，固定高度飞行法。这种方式在使用中，首先，应选好适合的起飞和降落场地，其次，无人机在起飞点进行精准定位，并设置起飞高度。最后，对设备的起飞航向进行确定，然后进行巡检、悬停拍摄。这种接线巡检方式在使用中，由于相关操作参数都是固定值，可以在很大程度上降低操作失误。另一种是，斜线飞行方式。这种接近线路方式，具体来说是对无人机设备进行精确定位后，直接从站点起飞，以斜线的方式方式飞行并逐渐接近巡检线路。这种操作飞行方式在使用中，可以快速接近巡检目标，提高了巡检的速度，但同时由于需要左右手同时进行操作，会增加操作的难度，出现较多的操作失误。
4.3输电线路走廊三维建模系统
针对输电线路走廊，根据客户巡检需求及电力行业线路走廊巡检手段，提出了新的研发思路：通过利用无人机倾斜测绘技术，实现对输电线路走廊建立可视化三维模型；可达到对线路周边环境变化影响线路运行的巡视及分析：第一，实现线路周边树木检查，能及时巡视发现并测定线路周边树木距离导线的距离，便于及时处置；第二，能及时发现线路周边环境变化，比如线路周边是否存在外围施工对线路安全运行构成威胁；第三，线路周边新修建建筑物是否对线路安全运行构成影响，并测量距线路距离。此项系统的优势是：利用便携式单镜头测绘无人机实现三维线路走廊数据的获取，相比传统的照片判读，可以更加直观高效的进行通道状态判读，是一种成本较低且效率较高的技术手段；为客户呈现出更精准的“可视化线路走廊一览图”。
4.4应急抢险
在输电线路运输过程中，难免会发生火灾、雪灾、旱涝等状况，例如在遇到特大雪灾的时候必然会遭受覆冰的影响，那么道路通行就会变困难、且人工巡视爬杆也会受到影响，但在无人机的帮助下，它不受任何天气状况的影响，仅仅需要几十秒的时间并可以观察清楚到线路的状况，通过传达回来的图像观察搭配线路和塔杆的状况，及时了解覆冰状况进行维护。同时在发生火灾的时候能利用无人机探测火灾的蔓延情况，根据火势的状况及时进行抢救，并准确无误的找到发生火灾的倒杆区域，找到火灾中心位置，并根据传达的地理位置图像了解地理特征，为抢险争取宝贵的时间，并提升抢救效率，降低人工损伤率。
4.5输电线路智能无人机
根据输电线路地理环境及巡检要求，提供了三种无人机机型，主要有：固定翼无人机，复合式无人机，多旋翼无人机。固定翼无人机利用其便捷式的操作方式及长航时性能，并结合高清数码相机，来完成对输电线路走廊三维建模前端高清照片数据的采集。复合式无人机，利用其独有的垂直起降方式及快速、长航时的性能，并结合三轴增稳可见光吊舱，来完成对输电线路走廊快速巡检视频的采集。多旋翼无人机，利用其空中可悬停的优势，并结合三轴增稳双光吊舱，来完成对塔架的精细巡检及缺陷照片数据的获取；此飞机可配套“头戴式辅助操作设备”，提升操作人员巡塔的精准性，如图3所示。引进的无人机产品涵盖了市场主流的所有机型（复合式、固定翼和多旋翼），可应对多种需求和使用环境；并首次在无人机电力巡检中引入了“头戴式飞行辅助设备”，提高了塔架巡检时操纵人员的准确性。应用固定翼垂起复合式飞机，对长距离输电线路进行巡检，单架次巡检距离20km以上，采集电力线路及周边环境变化情况，获得实时视频数据，通过人工辅助来查询、判断异常问题，可快速、有效的防范电力线路，如周边物体对线路的威胁评估，地质环境变化，植物生长，线路上大尺度物体检查如风筝、鸟巢等。
4.6工程竣工验收
在经济快速发展的推动下，输电线路的建设脚步也会加快，那么建设输电线路工程就是一种常见的工程行为，但是不同于其他工程的建设，输电线路的建设无法提前进行试运行，如果想要全面进行竣工验收需要花费大量的人力物力来投入到该项工程中，且该项工作维持的时间较长，这对输电线路的投入使用来说并不理想。但是利用无人机航拍功能可以实现杆塔多角度、多方位的细致查看，从塔杆的变形程度、以及线路的连接和每个销子的缺失都可以观察的清清楚楚，并能够通过图像传达给验收人员，这样既能够避免高空作业的风险，也达到降低了巡视人员的劳动强度，同时还能提高验收效率。
4.7巡检拍摄流程
在使用无人机设备进行巡检过程中，为了保证拍摄的效果，及时发现线路存在的异常问题，需要遵循一定的拍摄流程：第一，拍摄线路通道；第二，记录杆塔全貌；第三，使用过无人机设备水平方向拍摄杆塔塔头；第四，垂直拍摄塔头左右地线的挂点和地线的线夹。第五，拍摄三相导线挂点、绝缘子、悬垂；第六杆塔杆号牌；第七，杆塔基础部分；第八，线路上悬挂的异物。
结语
输电线路的运行本身具备一定的危险系数，而无人机在输电线路中的运行大大降低了人工巡检危险系数，也提升了巡检的效率与质量，是输电线路发展过程中的重要进步，但是无人机在运行过程中还存在问题，还需要进一步改进，不断提升无人机在运行过程中存在的弊端，加快输电线路的稳定发展。
参考文献
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