1 无人机技术简介
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操 控的无人驾驶航空器的简称（UAV） ，无人机、控制站、通信 系统和设备保障系统共同构成了无人机系统[3] 。 （1）无人机。为满足工业控制的要求，无人机需要具备以 下特点：首先，为保证无人机在空中飞行稳定，可以适应不同 的工况，其外形设计需要合理；其次，具备足够的载荷能力，以 保证能够搭载信息采集系统和不同的任务设备；第三，可以完 成特定的工作任务，如电力线路巡检、清障作业、架线作业、自 主巡检等；最后，具备远程无线图传和定位功能等。 （2）控制站（GCS）。控制站是无人机系统的重要组成部 分，为无人机操控人员提供人机接口和工作环境等。主要负责 无人机的航线规划、起飞与降落、任务执行与管理、信息采集、 控制计算和紧急情况处理等。 （3）通信系统。通信系统起到连接无人机和控制站的桥梁 作用，实现两者之间控制信息、任务载荷信息、无人机状态信 息、图像视频等数据信息的传输。 （4）设备保障系统。主要为无人机正常作业提供必要的技 术支持和安全保障，满足无人机野外作业时需要的电力、油类 等需求，实现转场作业的要求。
2 无人机的技术优 势
近年来随着无人机技术的快速发展，关于其在电力巡检信息化管理中的应用，也获得了较多的实践发展机会。在此 过程中分析无人机技术在电力巡检信息化管理中的应用， 主要的技术应用优势为低成本、实时性、准确性。 低成本：传统的电力线路巡查作业中主要通过人工巡查的 方式进行作业，一定程度上分析存在作业效率低下，作业周期 长，作业成本高的现象。对于电力线路巡查质量的保障，以及 电力企业运营中的成本控制，都造成了较大的影响。基于该类 背景分析无人机技术在电力线路巡查中的应用，主要的特点优 势之一为低成本。
实时性：各类灾害现象的出现对于人类社会秩序的良性发 展，以及人们的生命财产安全保障，都造成了极大的危害。因 此分析掌控现场状况，对于后期 的检修有效开展意义重大。分析无人机技术在电力巡检信息化管理中 的应用，通过无人机技术结合无线通讯技术，进行相关现场视 频，声音的实时传输，有效保障了其相关对策制定的 合格性，并且最大化地降低了安全事故，以及 过大的经济损失现象。
准确性：电力线路在布设应用中涉及的区域范围较广，涉 及的巡检项目也较多。从无人机技术的具体功能特点方面分析， 其在电力线路巡查中的应用，主要的技术应用特点即为：准确 性。通过实时的数据传输，分析相关故障点的故障现状，并有 针对性地制定相应的维修策略。
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2 多旋翼无人机电力巡检系统
多旋翼无人机电力巡检系统不受地形限制，采用先进的 红外成像仪和30倍变焦可见光摄像机等先进的图像采集设 备，对电力线路通道与环境、导线与地线、绝缘子、金具、杆塔、 基础、防雷设施与接地装置、防护设施等详细情况进行巡检， 第一时间将巡检结果传输到地面站供现场作业技术人员进行 分析和消缺，并通过4G远程传输到电网调度中心，为电力线 路运行分析、设备状态检修、信息化管理提供详实、全面的现 场数据和资料。多旋翼无人机电力巡检系统结构图如图1所 示，主要由多旋翼无人机、动力系统、GPS导航系统、信息采集 系统、信息传输系统和控制系统等六部分组成。
（1）多旋翼无人机。采用含光A700四旋翼无人机，全封闭 机身，具有防雨雪功能，可在雨雪天气执行任务。采用成熟的 飞控系统，控制精准，容错性和适应性强，飞行姿态稳定，保障 了飞行安全。飞机最大载重3.3 kg，飞行时间45 min，可以抗 6级风，图传数传最大距离8 km，具有一定的电磁抗干扰能力， 可以满足电力巡检的要求。
（2）动力系统。四旋翼无人机动力系统主要由动力电机、 动力电源和调速系统三部分组成。动力电机采用无刷电机，动 力电源采用16 000 mAh的6S锂聚合物电池，调速系统采用无 刷电调，根据控制信号调节电动机的转速。
（3）GPS导航系统。GPS导航系统是进行电力巡检的重要 保障，它为四旋翼无人机更加安全、可靠地进行电力线路巡检 奠定了基础。机载GPS导航系统，对电力线路进行巡检时，无 人机的实时位置由GPS定位直接获得。进行电力线路巡检时， 无人机驾驶员提前将无人机控制到电力线路安全距离范围 内，锁定电力线路辨识云台跟踪系统，根据GPS导航系统工具 巡检的位置信息，可以自动对云台的角度进行控制，实现对杆 塔、金具和导线的自动拍摄。
（4）信息采集系统。将可见光信息采集系统和红外热成像 系统有机结合，实现对电力线路高效、准确、全面的信息采集。 无人机搭载禅思定焦摄像机和禅思Z30变焦相机，实现对电力 线路全局、局部和细节（地基、铁塔、导地线、绝缘子、防震锤、 悬垂线等）进行拍照、录像，及时发现故障隐患；搭载红外热成 像相机，完成对电力设备和线路表面温度二维分布情况和变 化状态的信息采集，在夜间发现输电线路隐蔽、危险的异常发 热点，为电力线路的故障监测提供可靠依据。
（5）信息传输系统。无人机信息采集系统采集的图像、视 频和热成像信息通过无线图传传输到地面站用于实时监控， 如图2所示；还可以通过远程4G实时图传系统传输到电网调 度中心，为电力巡检信息化管理提供参考依据。
（6）控制系统。无人机电力巡检控制系统，主要实现对无人机采集的图像、视频和热成像等信息按照采集人员、地址等 进行分类管理，方便专业技术人员观察和通过数据软件分析 发现线路故障，实现对电力线路的实时监控管理。
3 电力巡检作业流程
为提高无人机电力巡检的作业效率和安全性，同时方便 对电力作业的信息化管理，保证电力巡检作业质量，制定合理 规范的无人机巡检作业流程，作业人员进行巡检作业时通过 移动终端将作业过程传输到电网调度中心。
4 结语
无人机技术在电力巡检中的应用研究为电力线路巡检作 业提供了新的解决方案，从电力巡检作业信息化管理、信息实 时采集与传输、巡检结果的智能化管理、工作考核等方面提供 了有效的技术支持。随着无人机巡检系统在电力巡检作业中的 不断实践以及北斗导航系统在无人机巡检系统中的应用，无 人机巡线将成为更加安全高效的巡检作业方法，有利于实现电 力巡检自动化、信息化管理，加快电网智能化巡检作业的步伐。
［参考文献］
[1] 国家电网公司运维检修部.电网设备带电检测技术[M].北 京：中国电力出版社，2014.
[2] 段连飞，章炜，黄瑞祥.无人机任务载荷[M].西安：西北工业 大学出版社，2017.
[3] 张祥全，苏建军.架空输电线路无人机巡检技术[M].北京：中 国电力出版社，2016.
论文作者:1.任德玉2.张元
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年05期
论文发表时间:2020/4/16
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