（国网浙江省电力公司检修分公司 浙江杭州 311232）
摘要：近年来，无人机输电线路巡检中安全距离测量方法得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先首先介绍了人工巡视的特点与不足，分析了无人机巡视的关键技术，并结合相关实践经验，从多个角度与方面研究了输电线路巡视无人机平台选型，阐述了个人对此的几点认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：无人机输电线路；巡检；安全距离；测量方法
1 前言
在巡检输电线路时，经常使用专门的遥控直升机（UH）和四旋翼无人机（M4R），UH的组成部分包括：遥控直升机本体、减振悬挂装置、影像采集传输设备、地面摄像监视和操控系统等，后台的工作人员主要是利用无线图像传输设备，将UH在飞行过程中采集到输电线路的目标视频图像传送回来，以此对输电线路存在的故障做出及时判断；M4R其组成部分包括地面站和M4R无人机，M4R中设置了无线图像传输设备和无线微型高分辨率图像采集设备等，因此，采集到的输电线路的特定目标清晰度很高，并能进行远程传输，同时，M4R应用了4个旋翼对称分布的方法，进而形成的气动布局，在起降和悬停方面性能良好。
2 人工巡视的特点与不足
2.1 人工巡视的特点
为了确保电力系统正常运行，按相关规程要求，输电线路运维人员要定期对电网进行巡视检查。目前，地面人工巡视方式应用广泛，使用最多的巡视方式仍为传统的地面人工巡视。地面人工巡视能够对输电线路通道隐患、地质隐患、杆塔基础及接地部分进行快速、直接的现场巡视、判断和处理，在发现铁塔、基础缺陷方面较有优势。
2.2 人工巡视存在的不足
一是运维人员不足。为了满足国家经济建设、社会发展及广大人民群众生活水平日益增长的需求，政府对电力能源建设投入了大量的资金，大量的输电线路投入到运行之中，新建输电线路迅猛发展与运维人员不足的矛盾日益突出。二是运维人员老龄化加重，使得一线班组运维技能难以提高。由于电力体制的制约，电力企业在用工方面受到限制，新进员工在短时间内难以胜任一线的巡视及缺陷评判工作，一线班组运维人员面临着断档的局面。三是工作效率低。由于我区输电线路多在深丘和高海拔地区，特别是在高海拔山区的线路，道路交通困难，在个别无路区段巡视两三次，两位巡视人员往往需要一天的时间去巡视，相当耗费体力，还会严重影响工作效率。巡视人员还要面临跌落和猛兽袭击等危险。猎人下的猎兽装置及私设的电网，更需要巡视人员小心警慎，严重影响常态的巡视工作效率。四是巡视检查在空间高度和方位上受限。考虑到巡视人员的人身安全，无法在高空近距离全方位观测到线路设备，尤其是在巡视检查线路故障时，影响对故障线路设备的判断。五是运维成本高。
3 无人机巡视的关键技术
3.1 电力线路视觉跟踪技术
无人机巡视过程中自身具备导航、有效躲避障碍物等人工智能，这些功能的实现是依靠对线路杆塔的视觉跟踪技术来完成的。视觉跟踪技术已经取得了一定成效，但是在具体复杂环境中其运行可靠性还需要进一步提高。无人机巡线过程机身会产生一定程度的振动，振动会破坏摄像机稳定性进而导致巡线图像不够清晰，同时电力线相对整个背景来说太细极大地增加了视觉跟踪难度。另外就现有追踪技术而言，无人机巡视环节若遇到类似电力线路的结构可能出现错误追踪。
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3.2 飞行姿态控制技术
无人机巡视时与线路保持较近距离，同时线路所在野外环境复杂有时受强风暴雨等恶劣气候影响，为了确保无人机在不利情况下仍能安全飞行，飞行姿态的稳定性安全性控制具有十分重要的意义。
3.3 无线通迅网络技术
无线通迅网络用于实现地面基站计算机与无人机之间的双向实时数据交流。主要数据包括，无人机巡视过程定时拍摄的线路视频和部分重要图像，用于线路检测的各智能传感器数据，无人机所在具体位置信息以及由控制站计算机发送的用于控制飞行的各种信息等，无线通信网络必须具备的安全、稳定以及可靠等特点，使无人机在远距离巡视并且有信息干扰情况下能实现与控制站的实时联系，保证电力系统的运行稳定。
3.4 线路故障探测技术
3.4.1 视觉探测技术
又被称为可见光探测，就是无人机上设置清晰度极高的摄像机拍摄巡视现场图片和视频，将图片信息存储或实时传输到控制台计算机，计算机前工作人员根据传输过来的信息判断线路运行状态是否正常，若发生故障可以及时排除。视觉探测技术可以排除一些在线路表面有所体现的故障，比如导线短路断路、动物植物等异物悬挂、杆塔变形、金具脱落以及绝缘子闪络等，判断的准确定与图片视频的清晰度以及环境天气等因素息息相关。
3.4.2 红外和紫外探测技术
采用无人机上配置红外热/紫外热成像仪进行巡视探测。红外热成像仪接受物体发出的红外线信号最终生成红外光谱图像，图像中热源分布可以用来判断系统中出线路、接头、线夹以及绝缘子等设备是否发生故障。紫外成像仪接受设备发出的紫外线信号成像主要用于确定线路光晕强弱以及光晕所在具体位置，从而有效判断出导线外伤以及绝缘子放电等具有放电特征的故障。
3.4.3 激光雷达探测技术
激光雷达探测利用了激光的方向性强特点主要包括连续波相位式测距和脉冲式测距两种方式。激光测距原理概括为测距仪发射连续或脉冲式激光信号，激光信号遇到目标发生反射，准确记录激光往返时间可以通过计算得到所测距离，其中脉冲式激光测距方式原理与操作更为简单得到广泛应用。
4 输电线路巡视无人机平台选型
4.1 固定翼无人机的特点
固定翼无人机具有巡视速度快、范围广以及距离远的特点，主要用在预防灾害以及应急巡检中。固定翼无人机的运行速度较其它无人机优势较大，飞速一般在100-200km/h范围，除了飞行速度快而且可持续航行时间长，适合用于巡检电力线路的总体运行是否处于正常状况。固定翼无人机可实现手动/自动飞行，巡线时无人机一般位在线路的正上方以合适的俯视角度自动定时拍照。除了可以进行快速巡检无人机也可根据实际情况减小巡线速度和降低巡视高度。值得注意的是，固定翼无人机可以承受较大载重，可以便捷地运载更多数量的巡检设备与仪器，特别是在偏远地方的巡视应用中相比于其它类型的无人机这是一个巨大的优势。
4.2 小型旋翼机的特点
小型旋翼机主要优势是：机体重量小；整体结构简单；采用无线电遥控方式控制飞行；能够实现迅速更换破损元件以及快速充电，为无人机持续巡视提供有效保障；可以实现定点起飞、定点降落以及空中悬停等功能。小型旋翼机巡视主要缺陷为：飞行速度慢，一般用于短距离巡视和确定故障后进行细节观察的场合；飞机体型小、动力小、重量轻，飞行时风力不能超过三级，大雾天气不仅拍摄照片模糊不清而且无法正常操控飞机；遥控手柄在在零度以下低温无法正常充电。
4.3 无人直升机的特点
不同于固定翼无人机，无人直升机与小型旋翼机一样可以实现定点起飞、定点降落以及空中悬停等功能，飞行速度大多数低于100km/h与固定翼无人机存在一定差距。无人直升机性能处于小型旋翼机与固定翼无人机之间，连续航行时间不够长大多应用于中短距离的巡视或对已确定的故障段进行悬停式细节检测。
结束语
综上所述，加强对无人机输电线路巡检中安全距离测量方法的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对无人机输电线路巡检的重视程度，并注重其具体实施策略的科学性。
参考文献：
[1]王建平，阎泽京.浅谈无人机在输电线路巡视方面的应用[J]中国电力教育
[2]赵晨，杜勇.四旋翼无人机在输电线路巡视中的应用[J]湖北电力
[3]贾伯岩 何瑞东.河北省南部电网输电环节智能化建设分析Ⅲ[J]河北电力技术
论文作者:黄建峰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/2
标签：无人机论文; 线路论文; 旋翼机论文; 故障论文; 技术论文; 人员论文; 激光论文; 《电力设备》2016年第18期论文;