摘要：近年来日照港高杆灯（堆场照明）规模日益扩大，覆盖范围区域广，部分安装时间久远，并且自然环境恶劣。采用人工利用望远镜巡检方式越来越不能满足高杆灯安全稳定运行的需要，无人机技术的发展为高杆灯巡检工作提供了新的平台。借助无人直升机，通过遥感技术应用，采用多传感器集成的方法，可实现高杆灯安全巡检工作的高效和全自动化开展。本文介绍了基于遥感技术的高杆灯安全巡检系统的基本概念和组成部分，重点分析了主要的关键技术，包括无人机飞行姿态控制、多传感器间高精度时间同步、缺陷探测和机载传感器检校、无线通讯、地面数据处理，将无人机用于高杆灯巡检工作的技术要点进行了较为全面的阐述。
关键词：高杆灯巡检；多传感器集成；无人机；高杆灯缺陷
1.引言
我港高杆灯覆盖范围广，部分安装时间久远并且自然环境恶劣。由于高杆灯长年在户外暴露，加上机械张力，材料老化，雷击、粉尘、海水潮气侵蚀等外界因素影响，容易发生钢丝绳断股，灯具腐蚀、破损，杆体倾斜等设备隐患或缺陷，如不及时发现并处理，可能会导致严重事故，严重威胁照明系统的安全和隐患。在巡检工作中，照明维护队需要花费巨大的人力和物力资源，以便掌握高杆灯的运行及安全情况，及时排除高杆灯的潜在危险。
人工利用望远镜是现在运用最广泛的巡检方法，这种方法不但劳动强度大，耗时多，而且效率低下。无人机技术的发展为高杆灯巡检提供了新的移动平台，利用无人机搭载巡检设备进行巡检，有着传统巡检方式无法比拟的优势：1.能准确知道灯盘上的灯具及固定螺栓是否松动；2.能准确知道主电缆、分支电缆、钢丝绳是否异常。虽然无人机巡检受到机体载重、天气等条件限制，但随着无人机技术的高速发展，这些问题都能得到解决。将无人机平台上集成电子、通信、图像识别等多个领域的先进技术，形成无人机巡检系统，可以弥补人工巡检不足，实现对高杆灯的快速、安全巡检，具有重要的研究价值和良好的应用前景。
无人机巡检技术是新兴的技术，几乎没有见过报道此技术专门应用于高杆灯巡检。我们利用无人机搭载高清相机对高杆灯进行拍摄，并通过分析照片，识别出高杆灯缺陷和隐患。
2.巡检系统组成
巡检系统分为四个部分：无人机平台及数据获取系统，控制站，数据通信链路系统以及数据处理系统。
2.1无人机平台及多传感器数据获取系统
该系统是高杆灯巡检数据采集获取的主要平台，包括无人机飞行平台、多传感器数据获取系统、稳定平台、定位定姿系统、自主预警与避障系统等设备。主要设备的组成和功能如下：
无人机飞行平台（可分为固定翼和旋翼两大类），负责搭载传感器系统、稳定平台、自主预警与避障系统以及其他必要的机载设备。
多传感器数据获取系统的传感器通常包括角速率传感器、高度、空速传感器、光学数码相机等。角速率传感器用于感受无人机系统绕机体轴的转动角速率，以构成角速率反馈，改善系统的阻尼特性、提高稳定率。高度、空速传感器用于感受无人机的飞行高度和空速，是高度保持和控诉保持的必备传感器。光学数码相机用于获取灯盘灯具及其固定螺栓松动、钢丝绳断股、主电缆分支电缆外护套破损接地、短路等缺陷隐患的光学影像。
稳定平台用于隔离无人机飞行队飞机的振动和外界环境对平台飞行姿态的扰动，采用稳定平台能够极大提高目标成像质量，确保获取想要、可用的信息。
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定位定姿系统主要用于无人机的位置和姿态信息的实时测定，在基于遥感技术的高杆灯安全巡检系统中，还用于对无人机获得数据进行定位标记，便于开展对缺陷隐患数据进行判断，并与历史数据对比分析。
自主预警与避障系统通过（毫米波）雷达传感器，对无人机飞行前方障碍物目标进行探测，并向无人机控制系统进行预警以规避飞行风险。
2.2控制站
指挥控制与任务规划是无人机地面站的主要功能。无人机地面站也称控制站、遥控站或任务规划与控制站，功能通常包括指挥调度、任务规划、操作控制、显示记录等。
2.3数据通信链路系统
通信网络中两个结点之间的物理通道成为通信链路。无人机通信链路，主要指用于无人机系统传输控制、无载荷通信、载荷通信三部分信息的无线电链路。主要包括指挥与控制、空中交通管制、感知和规避三种链路。
2.4地面数据处理系统
该系统是后期数据处理、储存与应用系统。
3.巡检系统关键技术
3.1飞行姿态控制技术
无人机巡检时离高杆灯较近，又常常受强风、降雨等因素影响，为了保证无人机和灯具的安全，飞行姿态的控制就显得尤为重要。
3.2高杆灯缺陷、隐患、探测技术
利用无人机搭载高清相机和高清摄像机，拍摄巡检图片和视频，定时传输到地面基站或储存下来，再由工作人员根据图像和视频确定是否有缺陷。例如，钢丝绳的断股、电缆外护套的损坏、灯盘灯具及紧固螺栓的松动等故障。
3.3无线通讯技术
是指对无人机进行遥控、遥测、跟踪定位和信息传输的技术。其中，遥控是指对无人机飞行状态和设备状态的控制，遥测是指对无人机飞翔状态和设备状态参数的测量，跟踪定位是指对无人机定时连续的位置测量，信息传输是指无人机任务载荷传感器信息的传输。
4.结束语
将无人机技术应用于高杆灯巡检，包括融合电子、通信、图像设别等多个技术领域，形成无人机巡检系统，可以很大程度上减轻巡检的人力投入，减少作业风险，降低人工劳动强度，同时又能快速、安全地进行巡检，有重要的实用价值。
无人机还可以通过加装红外线成像仪、夜视仪等设备，对电气元件运行异常发热故障及夜间升降当盘等工作进行拓展，创造更高的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]沈光陞.赵新波.直升机电力巡线技术.电力建设.2008.29（10）.35-37.
[2]李力.无人机输电线路巡线技术机器应用研究.长沙理工大学.2012.
[3]张建霞.王留吕.王宝山等.小型数码航空摄影测量应用初探.测绘科学.2006.31（6）.85-86.
[4]晏磊.吕书强.赵红颖等.无人机航空遥感系统关键技术研究.武汉大学学报.2004.37（6）67-70.
[5]孙毅.无人机驾驶员航空知识书册。2014.10
论文作者:高峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：无人机论文; 系统论文; 高杆灯论文; 传感器论文; 技术论文; 平台论文; 缺陷论文; 《电力设备》2018年第33期论文;