摘要：无人驾驶飞机简称“无人机”是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。我国长期以来依靠人力开展电力线路巡视及应急抢修等方面作业，其技术手段相对滞后且工作效率较为低下。一旦输电线路架设于自然环境相对恶劣的区域则大大增加输变电线路巡视及应急抢险的工作量及工作难度，甚至可能埋下安全隐患造成不可预估的损失。由此可见，全面分析输变电线路巡视及应急抢险的现存问题，尽可能与无人机技术相融合，能明显提高总体工作效率。同时，与其它技术手段相比，无人机具有部署方便及应用灵活等鲜明特点。鉴于此，本文针对无人机在输变电线路巡视及应急抢险中应用的研究具有重要的现实意义。
关键词：无人机遥感;地理信息;环评;应用
引言
无人机的遥感技术以其机动、快速、经济等优势，成为国内外研究的热点内容;无人机遥感技术是一个综合、系统的技术领域，其中的核心关键技术主要包括遥感传感器、影像拼接技术与数据实时传输存储技术3部分。无人机遥感技术外场工作中是使用无人机技术以及遥感传感器技术，再加上遥测遥控技术以及通信技术等诸多技术获取地理以及资源和环境等方面的空间遥感信息，完成各类遥感数据的采集、处理等。无人机遥感适合于小范围的高分辨率遥感数据的即时获取，仅在环境保护领域中的应用就有建设项目环境保护管理、环境监测、环境应急、生态保护、环境监察等。
1无人机的概念及发展
无人机的概念及发展主要是：无人机的概念自20世纪40年代以来就被提出，早期的无人机主要用于军事领域，近年来，随着传感技术及通信技术的发展，电子器件的小型化以及价格的不断走低，无人机在民用领域也得到了广泛的发展和应用，尤其在近几年，无人机无论在技术成熟度还是应用范围上都经历着井喷式发展，无人机技术正在迅速变化，机遇将变得越来越大。
2无人机巡检的优势
随着电网体系的日益扩张，电力巡线的工作量也持续增加，传统的巡线模式已经难以满足现代电力系统的广泛需求。此外，架设铁塔的一些山区里既有猛兽和有毒生物，也有猎人布下的陷阱和捕兽夹，这都对巡线人员的人身安全构成了威胁。巡检无人机的发展与普及则为电力巡检行业带来了全新变革。利用无人机巡检不仅可以提升6～10倍的巡视效率，还能进行带电作业、避免因停电对民众生活产生影响。应用无人机巡线，不仅可以对输电线路本体缺陷、通道隐患进行快速检测，还能在各种复杂地形、恶劣气候、灾害天气下，及时、准确、高效地获取现场信息，因此可代替载人飞机去完成一些危险的任务。无人机巡线提高了电力维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的情况下迅速完成。无人机巡检不受地形环境限制，效率高。通常无人机巡线一个航次15min就能完成人工1h的任务量，特别是在地势陡峭的地方，无人机的优势更加明显。与直升机巡线相比，无人机除了成本及人员的优势，并且可携带可见光、红外热成像和紫外线成像等设备对线路进行全方位观测。无人机还能进行定点悬停，对线路进行更详细的检测。内置GPS定位导航系统的无人机也可免去失踪的风险，将风险降到最低。无人机机身轻巧，并装载有先进的航测系统，和有人飞机、直升机相比，成本低，并且方便很多。一般只需2名工作人员即可完成任务，可以遥控拍摄对输电导地线、金具、绝缘子及铁塔锈蚀和污秽、线路走廊等情况进行监测，全方位获取输电线路的图像资料。
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3无人机巡检关键技术
3.1基于红外测温云台的电力巡检技术
无人机配载红外测温云台，凭借其非接触测温，不受光线、雾霾干扰，可视距离远等特点，目前已广泛应用于以下领域：电力巡线、石油管道巡视、森林防火巡查、太阳能电池检测、应急救援、警用等；电力红外热像无人机可以适用于穿越各种复杂地理环境的电力线路检测。无人机搭载红外测温云台的时候根据不同被测物体及其周围环境，可以设置背景温度和发射率，并通过手动或自动灰度拉伸、对比度拉伸，获取最准确的温度数据和最优质的红外图像；无人机悬停时，无人机控制摇杆可通过串口及IO口选择自动、人工抓拍红外图片和视频，并将温度数据、红外图片或视频保存至内置的存储卡中，方便后期对检测和巡视进行更细致的分析；并且可根据应用需求，自定义包括传输码流、采集帧频、报警温度在内的相关参数。无人机通过搭载具有实时图传功能的数据链路，将可见光载荷和红外载荷采集的视频数据回传到地面站。架设于塔顶的中继站点通过数据分发系统将视频数据通过用户的光纤网络或者4G无线网络传到用户信息中心的服务器，实现无人机的数据采集系统与用户信息化网络的无缝连接，实现远超目前无线电模式的无人机监控和控制距离；满足视频数据在客户内部网络传输，实现多人员、多设备、多地点的实时监控、分析和应用。
3.2遥感数据后处理
目前常用的照片拼接方法主要有图像灰度法、变换域法及图像特征法。具体处理步骤如下:(1)整理所获得的正确影像资料。选取清晰照片，每张照片都有与之对应的GPS坐标信息和拍摄高度。(2)使用软件进行图片特征运算及匹配。将图片和坐标点导入PIX4D软件，进行特征识别、匹配。选择默认的3D地图选项，通过初步处理得到一些点云数据，再抽样检查各个点位置是否正确、是否存在错位，并对错位的地方进行手动修正。(3)人工修正连接点和加密点云数据。找到连接点的正确点位，随着点数的增加而更加精确。对于高压线的图像拼接，会存在错位，进而导致线路断线，因此需要寻找足够多的特征点进行人工连接。完成对塔位置的修正之后，再对断线的地方进行修正，但线路修正有个难点，即线路上的点位置不能准确定位，需要多次尝试修正点位直至线路完全吻合。(4)正摄影像图的生成。点云加密运算完成之后，检查点位准确无误则可进行正摄图镶嵌，镶嵌结束后经过重复错位纠正，即可得到正摄影像图。
4输变电线路巡视及应急抢险应用
由于电网分布范围相对广泛且周围地形较为复杂，完全依赖人工徒步巡视无法提高其工作效率，还可能埋下各种安全隐患。同时，巡视期间所发现的问题无法完全复制现场予以会诊，对于巡视人员自身专业技能水平提出全新的要求，难以保证问题判断的准确性。因此在实际巡视的过程中，相关工作人员秉持实事求是的工作原则，合理规划无人机航线，尽可能将线路GPS坐标输入巡视系统中，确保无人机始终沿着预设路径自动化巡视，大大提高巡视作业效率。此外，传统巡视模式往往以纸质形式进行记录，无法归档统计，而应用无人机后基本实现数字化及电子化共享留存的目标。
结语
总之，电力安全是关乎国计民生的大事，在当今时代，一旦用电出现问题，无论是日常生活还是商业活动、工业生产都将受到巨大影响。因此，对电网进行巡检维护成为供电企业必须进行的一项重要任务，传统人工巡线通常都要面临被野生动物与昆虫袭击的危险，而在山洪暴发、地震灾害等紧急情况下，甚至危及生命安全。无人机不受地形环境限制，效率高，对线路的潜在危险，诸如塔基陷落等问题进行勘测与紧急排查，丝毫不受路面状况影响。采用多旋翼无人机搭载可见光摄像头和搭载红外测温云台的空巡相作业方式，兼顾长输电气线路的大范围作业和塔杆设施巡检的精细检测需求，深度探索研发，建设对目标作业区域的精细化巡检和保障体系，提供高度安全稳定的飞行平台，确保稳步推进，顺利实施。
参考文献
[1]廖小罕，周成虎.轻小型无人机遥感发展报告[M].北京：科学出版社，2016.
[2]贾恒旦，郭彪.无人机技术概论[M].北京：机械工业出版社，2018.
论文作者:刘建平
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 17期
论文发表时间:2020/1/9
标签：无人机论文; 遥感论文; 线路论文; 技术论文; 测温论文; 数据论文; 作业论文; 《当代电力文化》2019年 17期论文;