关键词：无人机；电力线路；安全巡检；巡检技术
引言
无人机检测系统根据无人机平台的精确定位、GPS与自主飞行能力，搭载高清摄像机等各种感应器，构建多层次、全方位的实时检测输电线。该系统一般由航空飞行平台与地面站控制系统两部分构成。地面滑翔掌控部分重要用作航迹计划、上传、飞行姿势的实时同步表示、机上传感器的控制以及检查结果的表示等。依据上载的计划航线与航线点，对于航线成员展开数据搜集。
1无人机巡检相关概述
1.1应用无人机进行巡检的重要性
电力线路巡检若采用传统的人工巡检方式，一名经验丰富的巡线工一天只能检查9～10基杆塔，如果遇到恶劣天气或者特别复杂的地形，可巡视的杆塔数量还会降低，而无人机一般只需要20-25min便可完成一个熟练工人一天的巡视量，大大提升了巡视效率。而且在一般的输电线路巡视中，为了生命安全考虑，独自巡视的巡线工禁止攀登杆塔，这样一来，巡线工只能对杆塔基础、导线、塔材、杆号牌、基地装置等进行检查，而对于绝缘子、三角连板、防震锤、悬垂线夹等杆塔上的金具、以及树障、外破距离导线的精确距离无法确认。如果利用无人机独特的空中超近距的检测优势，从不同的角度拍摄图像，就能及时将更加详细的线路信息带回来地面控制中心。以无人机传输回来的数据，可以建立状态巡视计划，提前发现安全隐患。除此之外，采用无人机巡检主要要求巡视人员向无人机操作手进行转化，而日常巡检对无人机操作手的人数要求很低，对于公司来说，相较于大量、高劳动强度的运维成本，投资培训一批无人机操作员是非常划算的。
1.2无人机电力线路巡检的常见类型
无人机巡检更为安全、速度更快、检测没有角度限制实战效果。从巡视类型来说，无人机巡视与人工巡视一样，可进行正常巡视、故障巡视和特殊巡视。第一，正常巡视。与传统人工巡视相比，无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视，并在关键位置拍摄照片，方便工作人员清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。第二，故障巡视。根据故障信息确定重点巡检区段和部位后，无人机可以较为精细地查找故障点及异常情况；也可辅助完成鸟害、树竹、山火、外破等特殊巡视。人工故障巡视时，地面巡视人员主要借助望远镜对输电线路下表面的情况进行观察，而设备上表面就需要登杆塔巡视。登杆塔巡视不但效率低，而且对巡视人员的人身安全有一定的威胁。相对而言，使用无人机故障巡视可以在故障范围内近距离从各个角度清楚地发现设备缺陷及异常区域，免除人工登杆塔巡视的一系列繁杂过程。从实践经验来看，故障巡视时采用无人机，至少可以缩短30%的巡视时间，还能有效发现输电设备放电点（放电点处设备上会存在灰白色小点）。第三，特殊巡视。突变气候下（气温骤变、暴风雨、大雪和覆冰等）或自然灾害（地震、泥石流等）及线路负荷有较大变化等特殊情况下，利用无人机对线路区段和部件巡视精准化。以红外测温为例，采用四旋翼无人机挂载专用红外测温仪避免人工红外测温登塔，人手轻微抖动造成测温取点有偏差。
2无人机在电力线路巡检中的关键技术
2.1遥感技术
遥感技术是利用电磁波的原理，将各种传感设备对远距离目标发出辐射和反辐射的电磁波信号，根据电磁波反射回来的信号进行分析、处理并最终形成图像（不同的物体辐射和反辐射的信息不同），从而对地面建筑物、林木及矿产等进行探测和识别的一种综合技术。遥感技术根据不同的电磁波谱段，可以分成可见光遥感、红外线遥感及紫外线遥感技术。可见光遥感技术主要针对波长在0.4～0.7μm的可见光，将感光胶皮或者光电探测器作为感测元件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是这种遥感技术只能在白天使用，才能获得比较高的地面分辨率。红外遥感技术根据波长可以分为近红外遥感技术、中红外遥感技术及远红外遥感技术。近红外遥感技术主要针对波长为0.7～1.5μm的红外光，中红外遥感技术主要针对波长为1.5～5.5μm的红外光，远红外遥感技术主要针对波长为5.5～1000μm的红外光。红外感光技术不受时间的控制，可以实现晚上作业。多普段遥感技术主要利用几个不同谱段同时对某一个地区进行遥感测量，从而获得各个普段相对应的信息，将不同普段的遥感信息组合以后就可以获得更多物体更加全面的信息。紫外遥感技术主要针对波长0.3～0.4μm的紫外光进行紫外摄影，从而获得信息。将遥感技术应用在无人机线路巡检工作中，可以根据实际情况，结合各种遥感技术，采集空间云数据信息，自动获取线路空间区域的建筑、河流、植被信息。无人机搭载的计算机测图软件还可以对采集的摄像摄像进行纠正，并利用点云分割实现数据信息的处理，提取地面建筑物、植被、河流及道路交通等数据信息，利用几何模型对图像进行几何和辐射校正，剔除一些无效信息，留下有价值的信息。
2.2线路故障探测技术
第一，视觉检查技术。无人机上安装高清摄像机，能实时检测线路装置的表面故障，并且把图像信息储存到上位机。人可通过图像识别算法确认线路设备的缺陷类型。第二，红外线与紫外线探测技术。无人机通过红色与紫外线摄像设备展开检测，依据图像热源可辨别线路中的连接器、绝缘子与夹具存在的问题。通过紫外线接收装置分解紫外线信号图像，确认线路日冕强度与日冕的特定位置，进而辨别线路损伤与绝缘子放电故障。第三，通过包含时隔波振幅雷达与脉冲雷达在内的激光器方向特性，构建激光雷达探测技术。激光测距原理包含用作火箭时隔或是脉冲激光器信号的测距仪。激光器目标碰到目标反射，可精确记录激光器来往时间、测量距离和测量目标距离。
2.3自动巡检
传统无人机采用了GPS定位系统，在飞行过程中接收到四颗卫星传输过来的伪随机码（C/A码），通过航拍电文的不断修正来规范飞行轨道。近两年，技术人员通过记录航道上的空间坐标信息，并让无人机在制定的位置拍照，建立输电通道空间模型，可以在1m的误差内确定树障及房障等外破距离，进一步降低了运维人员的劳动强度和巡检效率。运用RTK（载波相位差分技术）的无人机在慢慢投入使用，该技术通过将基准站建在已知或未知点上，基准站接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给用户，用户接收机将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算，可以将树障及房障等外破的误差降低在30～50cm。
2.4控制技术
小型无人机的重量轻，在飞行过程中，容易受到风的影响，导致线路偏航，无法完成巡检任务。因此，需要加强无人机系统的控制能力，即便无人机飞行过程中出现了偏差，无人机的自动化控制系统也可以按照预先设定的线路和方向对无人机进行调整，让无人机恢复到原来的位置。目前，无人机的控制技术还不够完善，无法达到自动调整和控制。无人机控制技术是当前无人机巡检技术研究的重点和方向。
结语
综上所诉，采用无人机技术进行巡检可以降低工作人员的工作量，对巡检效率的提高也有一定的好处，有关的研究资料表明：巡检效率的提升可以从根本上提高电能供应的效率，降低故障等情况的发生，对我国电能企业的发展非常的重要，有利于人们生活质量的提升。
参考文献
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[2]李根，潘镇.对无人机电力线路安全巡检系统及关键技术的探讨[J].建筑工程技术与设计，2019,(5):2738.
[3]陆璐.国家电网无人机电力线路安全巡检系统及关键技术研究[J].科技尚品，2016,(10):226.
论文作者:张福河
论文发表刊物:《中国电业》2019年 23期
论文发表时间:2020/4/24
标签：无人机论文; 遥感论文; 技术论文; 杆塔论文; 线路论文; 故障论文; 信息论文; 《中国电业》2019年 23期论文;