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摘要：社会科技的进步发展为我国输电线路的发展提供了有力的支撑，所以在本文之中将会对于输电线路上方无人机巡检壁障策略方面进行全面的阐述，希望能够给予大家一些建议。
关键词：输电线路，无人机，策略
前言
在本文之中将会对于无人机用作超高压输电线路巡检工作继续全面的分析，从而得出一些结论，希望能够给予大家一些简单的启发，并且在本文之中将会对于其测距的方式分类和在进行测距的时候的选择等问题进行分析。
1 测距方式的分类和选择
无人机用作超高压输电线路巡检工作，最简单的方式是把小型摄像机、照相机或红外测温装置固定在飞机云台内。飞行当中对导线及绝缘子串进行摄像时，只需一人操纵飞机，进行全线拍摄或悬停空中对重点部位、已发现的缺陷进行拍照取样，通过放大影像分析缺陷成因和制定检修方案。现在使用的无人直升机可以对杆塔倒塌、倾斜、线路断线、绝缘子脱落、树林碰线等明显现象可以进行快速分析识别。既克服了地面巡线班组距离太远和观测视场角太小的难题，也解决了有人直升机巡线的费用高、安全性差、精度低等问题。
无人机在运行过程中受多种因素的影响容易撞到障碍物，这会在一定程度上对于无人机作用的发挥造成影响，因此在对无人机使用过程中，加强对无人机避障系统的建设与完善是极为重要的，在对无人机避障系统进行建设与完善的过程中需要测距技术的应用。
超声波测距、红外测距、激光测距、微波雷达 测距和毫米波雷达测距是目前比较常用的测距方式，通过对其测距原理的了解，红外测距的范围有限，而激光测距抗干扰能力较弱，超声波方式虽然 实现简单、抗干扰能力较强，但是具有一次测量距离较短的缺陷，均不适用于无人机避障系统。微波雷达和毫米波雷达方式除具备超声波方式抗 干扰能力强、指向性强等特点外，还可以进行远距离的精确测距，其测量距离可达数百米，测量精度 可达到厘米级，但毫米波雷达相对于微波雷达容易小型化，因此毫米波雷达更加适用于开发无人机自主避障系统。此外，根据电力巡线无人机 查目标输电线路的特殊性，设计了根据电磁 场强度的探测来判断与输电线路距离这一具有针 对性、独特性、创造性的测距方法。 此方法的特性是：距离输电线路越近，测距精度越高，可达厘米 甚至毫米级别， 尤其适用于电力巡线无人机在对输电线路巡查时对输电线路的规避。毫米波（Millimeter Wave）的工作频率介于微波和光之间，波长为1～10 mm，因此兼有两者的优点。 它具有极宽的带宽：26.5～300 GHz，带宽高达273.5 GHz，超过从直流到微波全部带宽的 10 倍； 波束窄，因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节；传播受气候的影响要 小得多，可以认为具有全天候特性；易小型化。 因此利用毫米波雷达测距可满足无人机自主避障系 统的要求。高精度电磁场检测传感器/系统可根据 各种磁传感器的工作范围和使用条件不同，选择几种进行组合使用，以达到输电线路周围磁场检 测精度和稳定性的要求，以及无人机对于所搭载 设备的重量、抗震、抗干扰等多方面的要求。
2 多旋无人机障碍规避系统设计
为保障无人机巡线系统及输电线路安全，需要为无人机电力巡线系统设计一套飞行障碍规避系统，能够实现 无人机巡线系统自主避障功能，提升巡线作业的可靠性。无人机避障系统由机载的信号采集模块和机载飞控的紧急避障模块组成。机载的高精度电磁场检测传感器、高性能测距传感器与飞控紧急避让模块可实现主动避让方式；视觉传感器与后台的分析识别模块可实现辅助判断避让方式。 测距传感器和电磁场检测传感器均与信号预处理模块连接，视觉传感器与视觉信号处理模块连接，信号 预处理模块和视觉信号处理模块通过通讯端口与紧急避障模块连接，紧急避障模块与无人机动力装置连接。
2.1 毫米波雷达测距
2.1.1 测距传感器测距传感器信号先经过预处理模块，将模拟信号转换为数字信号，并将周围的环境信息封装为 通讯报文或其他形式，经通讯端口，将数据提供给飞控的紧急避障模块。飞控的紧急避障模块负责对环境信息进行分析计算，并判断是否要进行避障行为，同时计算出合理的避让路线，随后将控制信号发送给无人机的动力系统，实现避让动作。
2.1.2 信号处理由于无人机检测输电线路时飞行高度较低，在应用毫米波雷达进行对导线、地线等尺寸较小物体的距离检测时，大地存在形成的反射波造成的干扰是巨大的，因此需要对信号进行噪声抑制处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将测距传感器检测、输出的模拟信号通过 A/D 转换装置转化为数字信号，并应用信号处理 技术，抑制强大的干扰信号，同时将有用的检测信号放大，以排除干扰信号，提高毫米波雷达检测结果精确度。
2.2 电磁场测距
输电导线周围的电磁场根据麦克斯韦电磁场理论，会在周围产生一定强度的电磁场。我国的 输电频率为50 Hz，产生的电磁波属于极低频（工频）电磁波，波长超过6000 km。 输电导线周围的电场和磁场按照一定规律分布。通过机载电磁场检测传感器的探头检测无人机所处电磁场的强度和方向可以反过来获得无人机距离输电导线的距离，能够判断无人机是否存在安全隐患，这正是进行电磁测距的目的。由于无人机在进行输电线路巡检时与线路需要保持一定的安全距离，在此距离上电磁场强度已大大减弱，且无人机尺寸远远小于工频电磁波的波长，电磁场辐射能量很小，能够检测到电磁波的能量非常小，因此在使用电磁测距时，需要使用高精度传感器。
以霍尔传感器为例霍尔传感器霍尔器件具有许多优点，他结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。
3 系统效果
能够测量一定的距离范围且具有较高的测距精度，在 30～100 m 的范围内能感知厘米级别的障碍物或设备，电磁场测量仪器能够测量0～10-2T范围内的磁场强度。具有较小的体积和重量。由于无人机的载荷有限，必须选择重量轻、体积小的产品。具有较低的功耗。具有较高的可靠性。由于是在特殊的条件下工作，又是整个无人机避障系统的重要组成部分，因此需要具备高可靠性的特点，抗振性强。具有较高实时性。通过对环境数据的分析，极短时间内可决定是否发动避障动作，并能够进行路径规划。
4 后续研究工作
避障系统作为无人机巡检系统的重要保障机制，必须经过科学、全面且长期的测试工作，检验 其性能和可靠性。
4.1 抗振测试
利用设备获取无人机机体的振动频谱，并用专业的振动台进行模拟，将信号采集模块安装在振动台上，检验其工作是否正常，并进 行长时间的抗振测试，检查信号采集模块是否能 够保持正常状态。
4.1.2静态模拟测试
利用实验室、输电线路培 训场地等条件，静态模拟巡检过程中遇到的障碍 物等情况，检验信号采集模块是否能够感知到导 线、树木等，并检验其测量距离和测量精度。
4.1.3动态模拟测试
将信号采集模块安装在汽 车等动态移动的物体上，对指定的导线、树木等障碍物进行测距，检验其是否能在动态条件下感知视觉处理模块的原理就是利用多个摄像头从各视点获取目标点在不同视角下形成的图像坐标信号，利用成像几何模型计算同名像点图像坐标偏差，来获取目标点的三维坐标，再利用信息融合技术，可计算出图像中的物体距机体的距离，从而 实现距离测量，为无人机避障系统提供判断依据。
5结束语
总而言之，采用输电线路电场强度进行数学计算分析处理，可以很好地同雷达避碰、红外避碰、超声波避碰和激光避碰等相结合，更好地选择避障系统的搭配使无人机的载重量和照片成像准确度得到合理的平衡，并且能更准确实时地进行避障动作，实现无人机自主起降、超视距测控、自主避障飞行和自主完成巡视，提高工作效率和故 障的识别度，是电网监控、巡检手段上的一次重大革新。
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论文作者:钟俊琛
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/19
标签：无人机论文; 电磁场论文; 线路论文; 传感器论文; 模块论文; 毫米波论文; 信号论文; 《电力设备》2016年第22期论文;