摘要：架空输电线路巡视的主要方式为人工沿线路步行或借助交通工具，使用望远镜和照相机等对线路和通道环境进行近距巡视和检测。随着新线路不断投运，人均运维长度逐年增加，现有巡视方式效率低下，传统的人工巡视方式不仅工作量大、条件艰苦，特别是在高山、沼泽等复杂地形以及雨、雪、冰、冻和地震等地质灾害条件下人员难以到达，难以发现杆塔上部设备缺陷等缺点显得更为突出。针对电网突发事件和异常天气情况，传统的巡视方式已不能满足电网高效巡视的要求。近年来，随着航空、遥感、以及信息处理等技术的快速发展，电力行业积极开展线路运维检修新技术研究，其中多旋翼无人机巡视由于方式灵活、成本低，不仅能够发现杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷，还能够发现金具锈蚀、开口销与螺栓螺帽缺失、查找闪络故障点等人工巡视难以发现的缺陷，可与人工巡视方式协同配合，能很好地解决传统线路巡视中遇到的困难。
关键词：小型多旋翼无人机；线路巡视；应用
多旋翼无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线遥控设备和预先编制好的程序进行控制的不载人飞机。与传统的大型载人飞机相比，无人驾驶飞机能到达一些危险的狭小空间执行任务。按照不同的应用领域进行分类，可分为军用多旋翼无人机和民用多旋翼无人机。本文所提及的在输电线路巡视中应用的多旋翼无人机，隶属于民用多旋翼无人机范畴。民用多旋翼无人机的应用范畴可应用在空中全景拍摄、农药喷洒、农业播种、电力巡查、野外观察等领域。按照飞行平台分类可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。按照应用用途军用多旋翼无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、通讯用无人机、无人战斗机及靶机;民用无人机可分为巡视无人机、农用无人机、气象无人机、测绘无人机等。以民航规定的按照尺寸分类，可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机和大型无人机，同时也可以按照无人机的飞行半径及飞行高度对其进行分类。
1 多旋翼无人机在输电线路巡视中的意义
随着经济的增长，人口的增多，用电单位也在增长，电力工程的建设也随之增加，输电线路在空间长度、广度上也有增加。由于输电线路大多暴露在室外或野外，野外的气象条件复杂，导致暴露在外的输电线路部件如导线、杆塔、金具等受侵蚀、动力作用影响，发生腐蚀、开裂等现象。传统的巡视方式对人力的依赖较强，且工作量也大，加上气象灾害及周围生物活动等难以预测的因素对巡视人员带来安全隐患。为解决传统人力巡视存在的问题，部分地区开始推广多旋翼无人机巡视技术，节省了人力，提高了工作效率。
2 多旋翼无人机在输电线路巡视中的应用
2.1性能指标
多旋翼无人机的重量大约在3～10kg之间，实际飞行速度可达60km/h，并且可以实现悬停操作。受电量及发动机温度等条件限制，多旋翼无人机可持续飞行时间最多可达1小时左右，风力在7级以内仍然可以进行飞行作业。出于飞行试验以及飞行安全考虑，多旋翼式无人机一般搭载2kg以内的巡视设备。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，有利于飞行器在故障后的配件快速更换。
2.2小型多旋翼无人机在电力线路巡视中的应用
多旋翼无人机的旋翼为非共轴对称布局，如：两旋翼、四旋翼、六旋翼、八旋翼多种。多旋翼无人机技术非常先进，虽然采用电池驱动，巡航距离短，负载轻，但是它的体积小巧轻便，容易携带，危险性非常小。采用高容量的锂聚合物电池，其巡航能力和负载能够满足输电线路巡视工作要求。多旋翼无人机具备高空、远距离、快速、自行作业的能力，可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线，对架空线的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行快速摄像和故障点拍照。多旋翼无人机作业可以大大提高输电维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的环境下迅速完成。因此，多旋翼无人机巡线方式无疑是一种安全、快速、高效、前途广阔的巡线方式。
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2.3多旋翼无人机在输电线路巡视中的操作
多旋翼无人机在输电线路巡视中的操作主要分为两个部分：一是对多旋翼无人机飞行位置及飞行高度的控制;二是对多旋翼无人机所搭载的巡视拍摄设备的控制。在多旋翼无人机对输电线路巡视的过程中只需要1名操作人员对多旋翼无人机的飞行系统操作以及对巡视拍摄设备的拍摄、录制等进行操控。还有一种操控方式则是加强科技及技术投入，为多旋翼无人机加装自动驾驶、自动巡航、回站等技术，通过GPS等技术的应用提升多旋翼无人机的自动化水平，进一步节省人力的支出。
在图像采集方面，可为巡视拍摄设备增加自动拍摄系统，自动取景系统对所巡视区域进行全方位拍摄，科技的投入降低了拍摄难度，在拍摄完成后应用远程传输功能，将所采集到的图像，远程回传到总监视器，监视人员通过图像分析查找输电线路的故障点或影响线路正常运行的不安全因素（如树障、外力破坏等）。也可应用图像比对技术，将采集来的图像，通过软件使其与正常工作中的输电系统进行自动比对，分析输电系统是否发生故障，再进行警告提示，进一步提升自动化水平，减少人力支出。在输电线路巡视中应用多旋翼无人机全自动化技术时，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设备及行人安全造成损伤及影响。
2.4多旋翼无人机在运用中的不足及改进方向
多旋翼无人机在使用前，要特别注意多旋翼无人机应的缓降功能以及缓震装置是否完好。缓降功能保证多旋翼无人机在使用完毕后能够平稳的降落，保证飞行器的安全减少损失，缓震装置则是为避免突发事件而产生的飞行故障，如电量不足、讯号传输不畅等导致的飞行控制信号中断，其他飞行物的干扰等，对飞行器安全带来的隐患，减少经济损失。
在提及到的实际飞行速度、持续飞行时常、允许搭载设备的质量及拍摄镜头的清晰度，操作人员的技能熟练程度等都是多旋翼无人机技术的突破点。研发的要点在于单位时间内转动次数更多、转速更高、质量更轻的发动机马达，体积更小的主要硬件，体积更小、质地更轻、电量更充足、续航时间更长的电池，充电效率更高的充电技术。在天气条件以及搭载设备相同的情况下，飞行器自身质量减轻，可以保障更多的飞行时间及飞行里程。硬件空间的缩小有更多的空间嵌入更大体积、更大容量的电池。硬件质量的减轻保障飞行器整体质量降低，可以加装更多的拍摄设备及更长的飞行时间。也可通过飞行控制系统及软件的不断优化，保障多旋翼无人机能在大风等恶劣天气的平稳飞行，来提高拍摄设备的拍摄质量。充电效率的提高可以提升多旋翼无人机巡视次数。
同时要加强基层部门多旋翼无人机操作人员的技能培训和多旋翼无人机在基层部门的配备数量，不断的提高操作人员的技能水平和操作人员的数量，使得多旋翼无人机技术在基层部门的日常线路巡视中得到推广，从而提高巡视质量且巡视成本降低，提高工作效率。
结论
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。应用以往的人工巡视，需要投入大量的人力物力，且伴随着极端天气和动物活动的威胁还会为巡视人员带来安全隐患。多旋翼无人机的普及推广以及多旋翼无人机在输电线路巡视中的应用，解决了人工巡视中的问题。电力企业要在保障多旋翼无人机及周边群众安全的情况下进行巡视作业，并在多旋翼无人机操作中加入更多的科学技术，实现真正的自动化，解放人力，并且从多角度技术突破，才能保障巡视环节真正的高效、安全、准确。
参考文献
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论文作者:刘仕杰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
标签：无人机论文; 旋翼论文; 线路论文; 技术论文; 设备论文; 飞行器论文; 操作论文; 《电力设备》2017年第34期论文;