摘要：随着电网规模的不断扩大，输电线路传统的人工巡检方式已无法适应新形势下的运行维护要求。无人机技术的不断发展，给巡视工作提供了新的平台与视角，可实现输电线路安全巡检工作的高效和自动化开展。但目前多旋翼无人机尤其是输电用无人机还处于发展初期，无法适应当前繁重复杂的输电线路巡检要求。本文主要阐述了无人机的一些基本发展情况，并介绍了多旋翼无人机对输电线路巡察过程中的应用以及发展趋势。
关键词：多旋翼无人机；输电线路；巡检；应用
输电线路需要进行定期巡视检修，高压输电线路的巡检主要依靠人工方式，工作强度大、工作条件差、工作效率低且存在人身安全的风险。载人直升机受航空管制、天气、使用成本等因素的制约，既不能及时的对事故、异常进行查找，也难以满足运行规程规定的巡检周期，无人机的出现改变了这一情况，无人机在社会各个方面的广泛应用引起了有关人员的注意[1]。
一、无人机技术简述
巡查电路使用的无人机，主要包括以下几个部分：无人机本体，减震悬挂，影像采集设备，地面摄像监控以及操作系统等。将无人机悬停在输电线路安全范围之内，进行图像的采集传输[2]。无人机技术的两大基本功能分别是：自主导航飞行技术和自主悬停技术。这是可以让其安全的与输电线保持附近采集图像的根本所在。其优势在于可以在气候突变以及灾害性气候中进行，输电线路的图像的采集，巡察并检测输电线路，并可以根据后台人员的操作找到跳闸等故障发生的位置。
二、输电线路巡检方法
（一）地面目测法
地面目测法即为巡检人员在地面抬头仰望杆塔或通过望远镜来观测杆塔上的绝缘子螺丝螺母等设备。
（二）航测法
由于受到成本、航线申请困难、天气影响等问题，载人直升机巡检的应用发展比较缓慢，载人直升机虽然在巡检任务中机动性能灵活，但是直升机飞行员在执行巡检目的方面也可能存在一定的偏差，在遇到天气恶劣或是突发事件处理的过程中无法第一时间投入使用[3]。
（三）无人机巡视
无人机具有体积小、重量轻、便于携带和制造、使用成本低，操作性和灵活性好等特点，可降低电力巡查成本，提高巡检作业的质量，增强电力生产自动化综合能力。
三、多旋翼无人机线路巡检的优势
（一）不受地形限制
与人工巡线相比，不受地形限制，可以多角度、近距离的观察导地线、金具、绝缘子等设备[4]。提高了巡检效率，可对巡检信息进行异地分析，降低人工劳动强度，减少作业风险。
（二）巡检安全性较高
不受地理环境、气候条件限制。在人员难以到达的区段，部分时段可能受自然灾害影响人员巡检的区段，或较为恶劣的气候条件下，利用多旋翼无人机可在开展日常巡检和故障巡检工作，安全性及机动性能高。
（三）快速巡线
可实现快速巡线，通过多旋翼无人机的悬停技术，操作巡检仪器对输电线路、杆塔、导地线、金具等元器件存在的缺陷进行监测、摄像、拍照，并实时回传至地面测控站进行决策分析[5]。
（四）携带、运输方便
多旋翼小型机可以随身携带，其他多旋翼无人机可随巡线车、巡线人员一起到达现场。作业准备时间短，并可迅速转移。
（五）功能扩展丰富
无人机作为一个搭载平台，通过配备不同的监测设备可使无人机具有丰富的扩展功能，如查找输电线路基础、塔身、横担、导地线、绝缘子、金具中存在的缺陷。
四、多旋翼无人机线路巡检的应用
（一）性能指标
大多数多旋翼无人机因为其自身重量限制，可持续飞行0.5~1h左右，风力在6级时仍可继续进行正常的巡查作业。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其可搭载最多2kg重量的仪器设备，以此满足线路巡察的需要[6]。飞行器机身及配套设备安装采用模块化设计，有利于根据不同应用场景对其机身装备的设备进行快速更换，机身配件的模块化。
（二）操作性
多旋翼无人机的操作一般由两个人共同完成，分别为主飞空师和副飞控师，且二人分工明确。主飞控师的任务是控制飞行巡视系统，即控制无人部分；副飞控师的任务是操作视频监控系统，在发现疑似缺陷可悬停或进行来回飞行检查。输电线路巡检多旋翼无人机全自动化技术应用时，也要注意自动化并不能保障其精准化，其中必然会出现漏洞，要增加人员的定期或不定期观察，避免技术上的失误而对电力输送稳定、电力企业及行人安全造成影响。
（三）安全性
多旋翼无人机应具有一定的失速保护功能，如自动起降，低电压保护，障碍物检测，一键返回，在操作失误，电池没电，气候异常的时候，具有可以自我保护的能力。
（四）搭载设备
因其需要在空中进行拍摄，其搭载平台需要具有一定的防轻微抖晃功能。其次保障相机具有一定的绝缘功能，避免因距线路过近而电击损坏摄录仪器，造成不必要的经济损失;最后要保证拍摄仪器的自身质量，在性能指标中提及多旋翼式无人机建议搭载2kg以内的巡检设备。
五、输电用多旋翼无人机的发展趋势
为适应输电线路巡检作业的特点，未来输电用多旋翼无人机应具备以下几个特点。
（一）续航时间更长
由于无人机工作方式的特点，电池的重量还需保证在一定的范围内。因此，首先，要积极探索新型高能量密度的电池材料，在保证电池体积基本不变的情况下，提高电池容量；其次，提高无人机系统的运行效率，降低无人机系统的能量损耗，进而延长续航时间。
（二）抗电磁干扰能力更强
如何能够提高无人机的抗电磁干扰能力，降低甚至屏蔽高压输电线路对无人机的电磁干扰，保证无人机在输电线路附近的正常工作，将是推动输电线路用无人机发展的一个至关重要的因素。
（三）抗风性能更好
如何改进多旋翼无人机的飞控系统，提高无人机抵御高强度大风的能力，对于无人机的在输电线路巡检领域的发展同样起着比较重要的作用。
（四）输电检修功能更多
作为输电线路巡检的重要工具，无人机还应具有定导线轨迹飞行、导线探伤、补开口销、校紧引流板涂刷防污闪材料等各种输电线路巡检功能。
结语
随着经济的发展，人口的增加，用电单位增多，输电工程数量也随之增多，伴随的是输电线路的增长，输电范围的扩张。应用以往的人工巡检，需要投入大量的人力，且伴随着极端天气和动物活动的威胁还会为巡检人员带来安全隐患。无人机巡察已经慢慢成为了线路巡察的主流，其具有的低风险高收益的特点，是人工巡察无法达到的。而且无人机操作简单，巡察速度块，这也是载人直升机无法与之相比的。为适应庞大且复杂的输电线路巡检作业，未来的无人机应向着更长的续航时间、更强的抗电磁干扰能力、更好的地形适应力、更远的控制距离、更高的抗风性能、更轻的质量、更优的拍照性能及更多的输电作业功能等方向发展。
参考文献
[1]陈曦.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].科学技术创新,2018(36):45-46.
[2]王海龙.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].建筑工程技术与设计,2018(23):5695.
[3]杨杰,邵帅,王凯,等.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用局限及发展前景[J].电力与能源,2018,39(2):173-176.
[4]刘雅萍.探讨多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].百科论坛电子杂志,2018(7):353,410.
[5]李敏,徐元超.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].商品与质量, 2015(43):403-403,404.
[6]胡跃峰,刘振华.浅论多旋翼无人机在超(特)高压紧凑型输电线路中的巡检应用[J].电力系统装备,2017(10):149-150.
论文作者:赵振羽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：无人机论文; 线路论文; 旋翼论文; 作业论文; 直升机论文; 人员论文; 功能论文; 《基层建设》2019年第19期论文;