摘要：近几年，随着社会经济的快速发展，各种新材料和新技术被广泛应用到我国电力线路的巡视工作中，特别是发展较快的无人机技术。因此，为了更好地认识无人机技术，文章主要从无人机技术的优缺点、发展趋势以及系统结构入手，探讨了无人机在现代电力线路巡视中的具体应用，从而为我国电力线路巡视工作提供可行性建议。
关键词：电力线路；无人机技术；巡视任务；电力系统；用电安全
1无人机飞行方式
在无人机飞行巡视电力线路的过程中可能会遇到极端天气或者其他的外界不可预测因素的干扰，而垂直降落造成对线路的重大破坏。为了避免这种现象的发生，在无人机飞行的时候要注意与电力线路保持恰当的距离。运用无人机进行电力线路巡视时，因光学任务吊舱系统是安装在飞机机体下方的，不仅要保证巡视质量还要避免无人机受到电力磁场的干扰，因而需要保证无人机在沿路线飞行时与电力线路之间有一定的垂直距离。综合以上的各项条件，无人机在巡视时就需要在电力线路的斜上方飞行。
为了能提高巡视的质量与效率，无人机在保证光学吊舱任务系统的扫描视角做够的基础上，可以进行单向巡视。但是单向巡视不能保证在较高的电压线路中的巡视质量，这是就要调整飞行策略，在线路的两侧往返飞行，提高巡视的质量。
2无人机巡视技术的系统分析
无人机技术系统主要由设备系统以及图像传输技术等多种系统而组成，本文主要从无人机的设备系统和图像传输技术系统进行分析。
2.1设备系统
电力系统中的无人机巡视设备结构主要由数据采集控制以及飞行控制两个部分来组成：一是飞行控制设备。该部分主要由舵机控制器、专色测量仪、PCM遥控接收机、气压高度计、数字罗盘以及加速度计等部分组成，依靠数据传输进行电台与地面站控制计算机之间的数据互换；二是数据采集控制系统。该部分主要有增稳云台、可见光相机、红外热成像仪以及存储器等设备相互连接而构成，该系统是通过无线通讯模块来完成与地面站控制计算机的数据互换工作。
2.2无人机的图像传输技术
由于无人机的机身具有比较小的特点，因此，无人机在进行图像传输时，会不同于传统的无线设备和手机，而无人机需要具备一套适合于不同状态、抗强干扰、高质量的图像传输技术。目前，我国对无人机图像传输技术的研究仍然集中在减少带宽使用、提高数字信号传输的图像压缩编码算法以及降低图像数据量等方面，而一旦遇上具有强大电磁干扰、高压和特高压线路飞行以及复杂的天气时，就需要提高航拍图形的质量，这也成为目前有待解决的一大难题。
3采用通信链路系统中的中继模式
在进行电力线路巡视的过程中，任务机要通过无线链路直接与地面设备进行通信，就要用次系统为直通模式。那么，只有在任务机距离地面较近且没有任何障碍物的情况下才能达到直通模式。
在具体的线路巡视中，要解决山体阻挡及输电线路电磁干扰，也要控制无人机巡视的距离，必须采用中继模式进行转发，而无人机的中继模式有地面中继和空中中继两种主要模式。首先是在地面中继模式是将中继设备安装在某个线路塔上，其工作程序复杂，但成本较低。需要克服不同地形的巡视困难，才能做好电力线路的巡视工作。其次空中的中继模式是要在原有的基础上增加一定数量的中继飞机，会增加巡视工作的灵活性，使巡视范围扩大，而且对其进行的维护非常简单，是实用性较强的中继模式。
在电力线路巡视的过程中，采用不同的模式进行工作，它们在通信线路系统中的具体工作方式也不相同。其中直通模式主要靠任务机的终端和地面监控车终端完成工作。地面中继模式是在之前的两个终端之上再加上塔架终端进行工作的。而空中中继模式则是在任务机终端、中继飞机终端和地面监控车终端进行工作的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4无人机应用模式
由于需要巡检的电路多铺设在地形结构复杂的区域，因此无人机的类型、中继模式与设备选择也会进行相应分类。目前我国无人机在输电线路巡检的应用有以下5种：
4.1中型任务机与地面中继联动模式
针对空中任务机因为超过有效距离或地形阻隔等因素无法及时与地面的巡检车进行数据传输与处理的情况，可以采用这种模式。它的工作原理是，由中继终端作为连接任务机与地面信号塔的传接枢纽，负责将空中机采集到的图像与遥感数据传送至地面基地并进行反馈，从而保证电力巡检工作的正常进行。
4.2中型任务机与空中中继联动模式
空中中继即小型无人直升机，它是为了弥补地面数据处理能力的不足而人工添加到数据链路上。与第一种应用模式不同，是由该小型无人机负责空中任务机与地面测控车的数据传输。当任务机完成测控图像与信号采集后，先将这些信息发给空中中继终端，在由该小型无人机负责地面信号塔的数据传输与反馈。这样可以有效缓解地面测控塔的工作压力，保证数据处理及时高效。
4.3中型直升机+空中中继模式
在这一模式中，中继机采用续航时间长、抗风能力强、成本低、飞行和控制操作简单的固定翼无人机，来提升中继的灵活性。通过中型直升机（任务机终端）、地面车载终端和固定翼无人机（中继机终端）的相互配合，来增强数据采集的准确性和效率。
4.4小型无人直升机或微型无人直升机模式
在这一模式中，要求在任务机与地面测控车之间没有障碍物遮挡，两者之间可以进行较近距离的互动。任务机可以通过无线链路直接与地面车载设备进行数据通信。地面车载终端可以接收到经过任务机终端压缩过和调制过的，由任务机和吊舱拍摄到的2路视频信号和遥感测绘数据。同样的，任务机终端也可以接收到地面车载终端的遥控数据，接受地面车载终端的控制。
4.5固定翼无人机模式
这一模式，在防灾减灾以及输电线路应急巡检中会常常会应用到，固定翼无人机能实现对输电线路远距离、大范围的快速巡视。比如，桑德斯公司研制的微星无人机，翼展为15厘米，重量只有100克，最大负载重量为15克，耗电为15瓦，续航时间为20到60分钟，航程距离为5公里，巡航速度55.6公里/时，飞行高度15至91米，最佳飞行高度为46至61米。我国35KV电压线路一般塔杆高度为18m，110KV电压线路塔杆高度为21m，220KV电压线路塔杆高度为24m，而500KV电压线路塔杆高度为34m，所以固定翼无人机在输电线路巡查上都能适用。
5结束语
随着经济的发展和科技的进步，无人机技术已经越来越成熟，并且开始应用在现实生活中的方方面面，利用无人机在电力系统中巡检线路，不仅降低了在人工巡检过程中出现的故障率，也有效的降低了电力企业的成本预算，还提高了电力巡检工作的效率，因此，这项技术在电网中的应用、维护等成为了更有力的工作，是一项体现在电网运行当中自主创新的科技方法，也是一次在电力企业中的重大变革。在此，笔者也希望能有更多的专业人士投入到这一课题的研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为促进无人机技术在我国电力系统路线巡检中的应用做出重要的共享，也为促进我国电力行业发展做出有益贡献。
参考文献
[1]汤明文，戴礼豪，林朝辉等.无人机在电力线路巡视中的应用[J].中国电力，2013，46（3）：35-38.
[2]王柯，彭向阳，陈锐民等.无人机电力线路巡视平台选型[J].电力科学与工程，2014（6）：46-53.
[3]加鹤萍.基于机翼变形的新型电力巡线固定翼无人机的研制[J].内蒙古电力技术，2013，31（3）：33-37.
[4]周辉.无人机输电线路巡检可见光拍摄方法研究[J].中国新技术新产品，2015，（18）.
[5]吕明，罗新，刘正云.无人直升机线路巡检技术实用化研究[J].湖北电力，2012，（3）.
论文作者:詹赐福,詹志宏,叶帅
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2019/1/3
标签：无人机论文; 终端论文; 模式论文; 地面论文; 线路论文; 电力线路论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第33期论文;