摘要：随着社会经济的不断提升，无人机技术得到了高速发展，其远程遥控、续航时间以及飞行品质均得到了突破性的上升，并且在电力作业中的应用具有良好的发展前景，对输电线路巡检有着良好的借鉴意义，为此本次研究通过总结小型无人机在电力线路巡检作业中的突出优势以及发展前景，为小型无人机在电力线路巡检中的应用值得临床应用和推广。
关键词：续航时间；远程遥控；电力线路巡检；小型无人机
随着我国电网规模不断增加，电力线路巡检工作也越发重要，据我国研究预估2020年我国的输电线路总里程要延长至159万km以上，并且南方地区中的山区、喀斯特地貌等的输电线路总里程占很大比重，这就意味着电力线路巡检工作的延伸范围较广，且要从以往的人工巡检工作转化为直升机巡检，以此避免山区以及喀斯特地貌等区域造成了人力财力浪费[1~2]。电力线路以及杆塔长期暴露在野外所以需要定时的巡检以及维护，由于机械张力、材料老化以及污秽等外界因素可导致线路腐蚀、绝缘子破损炸裂等情况，需要及时以及有效的进行检查，避免设备缺陷以及通道安全等对此地区造成的安全隐患[3~4]。为此，本次研究针对小型无人机在电力线路巡检工作中的应用现状、前景以及独特优势进行阐述，旨在为电力线路巡检工作收集巡检数据资料、获得拍摄图像的渠道选择提供可靠依据。具体报告如下。
1 现有输电线路巡检模式存在问题
目前输电线路仍然主要依靠人工巡检，国家电网部分地区开展了直升机巡检的工作，南方地区因山区等诸多因素也开展了直升机巡检的工作，既往小型无人机尚未广泛使用时主要以人工巡检为主要方式，随着近些年华北地区的直升机巡检日渐成熟，其效果也得到了越来越多的体现，但是由于直升机巡检工作开展需要较高的技术门槛以及经济花费高等限制了其推广，加上航空管制等因素使得直升机巡检尚未广泛推广，每年只能一次或者两次进行直升机巡检工作，频率较低，小型无人机的巡检还有待进一步推广[5]。目前现有输电线路人工巡检模式问题如下。
（1）人工巡检相比较直升机巡检效率低下，且由于南方地区的山区以及喀斯特地貌地区人烟稀少、风险度高等限制了人工巡检效率，往往由于人工步行距离较短使得每日工作量较低，在线路塔位车辆难以到达的地方即使投入大量人员仍然难以提升巡检效率，并且巡检人员的人身安全问题得不到保障，山区巡检首要突出的交通安全等问题给巡检工作人带来了极大的风险。
（2）运维人员即使在线路塔位车的协助下仍然有较高的人工成本，且难以通过增加大批量的运维人员来应对线路飞速增长的速度，我国输电线路增长率过高给当下输电线路运维人员造成了极大的考验。
（3）人工巡检手段不丰富，单一手段不能满足无精确诊断设备下需要的精确测量，巡检过程中由于设备精密但难以携带，使得巡检人员只有通过望远镜以及照相机等设备用肉眼观察，但往往再借助望远镜以及照相机等便捷设备的同时降低了缺陷发现率，肉眼无法寻找无法测量，现有巡检模式之下，往往由于观测距离远以及观测角度大等特点导致巡检人员难以准确通过肉眼观测发现缺陷，加之杠塔瓶口以上的位置检查难度较大。且巡检质量往往有很大程度受到巡检人员自身判断影响，导致巡检结果与客观事实的差异性较大，巡检质量不能得到有效保障，线路故障的潜在风险未能及时发现与消除，很容易增加线路故障概率[6]。
（4）巡检数据在传统管理模式下由于其较为分散的管理模式，由于输电线路运维部门往往难以通过整合以及共享机制对分散数据进行行之有效的处理，对巡检数据的难以自行管理导致了不能为输电线路运维部门提供决策依据，在现有的对巡检数据分析以及处理下工作量大且效率低下。
2 小型无人机巡检优势与技术研究
小型无人机在成本、效率以及安全性上优于人工巡检，采用无人机巡检可通过多旋翼无人机对每基杆塔进行全方位、多角度的精细化拍摄，增加了巡检质量，并且通过固定翼对线路通道走廊可以实施全面、广角的扫描。有研究表明在山区线路3~4个基杆塔进行巡检，每3天作为巡检周期，并且在以450~550km作为巡检任务时需要配备大约接近15人的巡检维护队伍，每个巡检人员成本在八万元左右、车辆费用在20万元左右的情况下，无人机折旧费、车辆费用以及其他费用相加大约110万元左右，低于人工巡检总费用149万左右。相比之下利用无人机巡检的总费用较低。经济适用性较佳，且每个航段巡视完毕之后小型无人机会将基杆塔等具体数据进行记录，然后由图像分析子模块对图像进行智能分析，可以发现其具体缺陷，最后在拍摄图片的基础上通过对基杆塔模型自动拼接，可进行整个通道走廊的高清拼图，其数据还可有效传输，有效提升了小型无人机的巡检质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其具体优势包括运维成本低，整体费用低于人工巡检，并且设备运输更加方便，相较于人工巡检其有效避免了人员安全事故的发生，在山地以及喀斯特地貌地区有着较高的应用优势，并且运维小笼包较高，相比于人工巡检效率低下优势显著，小型无人机的覆盖范围较广，加之其无需人员登塔，进一步降低了危险性，并且通过智能系统做到了数据的及时传送，但其也有着相关缺点，比如
小型无人机主要通过GPS方式进行导航定位，但是由于GPS存在诸多误差，导致无人机在执行任务过程中由于核心技术尚未攻克导致其应用有着一些事故风险性，实现全面运营还需要对其核心技术加大研发力度，在加上运行时间较之人工巡检较短，人工巡检已经形成了全面的人工运维体系，而无人机巡检尚未形成人机保障体系，加上目前无人机巡检图像智能处理技术尚存在一定缺陷，导致其后台智能缺陷识别系统的不完善问题越发突出，有待进一步改善，并且我国目前空域管制较为严格，尚未解禁导致了无人机巡检应用受限。目前无人机电力巡检在南方地区（山区，喀斯特地貌）等运用更具优势，但目前无人机在高山大岭的作业方式尚有待完善，为了提升小型无人机的巡检安全性，避免在飞行高度不够发生碰撞或者偏离预定航向等情况，应通过利用GPS结合无人机避障系统的方法。加强无人机云顶在高山大岭运作的安全性，提升其在南方地区山区以及喀斯特地貌等应用安全性。并且为了提升无人机巡视的效率，可通过对氢燃料电池以及远距离激光充电技术的研发避免续航时间普遍不长的局限性，在此过程中强调科技改变生产力，可有效改善以上运维人员对成本的消耗，提升工作效率，并且通过大力研发无人机的核心技术，将其推广以降低人工巡检过程中的人身安全风险[7~8]。在艰难的野外环境中无人机作业需要操作人员的操作在指定位置悬停拍摄，并且通过将图像与地面各部位拍照然后对其标记纳入数据库，在利用后台智能缺陷识别系统对高效地对其识别，虽然目前后台智能缺陷识别系统虽然有一定局限性，但对开展无人机作业有一定的帮助。通过利用小型无人机巡检完成通道巡视、故障查找、隐患监控、山火监控等工作对保证巡检工作质量有良好的帮助，在目前小型无人机作用越发突出的现在无人机智能化的发展前景值得期待，同时我国科技的不断发展也使直升机巡检工作的普及程度指日可待。
3 小结
目前电网公司输电线路拥有者丰富的人员队伍，但是存在着安全事故频发的风险因素，巡检效率有待进一步加强，小型无人机在其提升巡检作业可靠性的同时需要开发无人机避障系统以及完善后台智能缺陷识别系统等，在完善核心技术工科的前提下有良好的应用前景，会减轻运维人员沉重的工作负担，并且运维单位在利用小型无人机的后台智能缺陷识别系统下可提升数据处理能力，对降低运维人员的劳动强度以及日升工作效率上有显著效果，目前为了提高无人机巡检，相关研究人员加强了对氢燃料电池以及远距离激光充电技术的研发，旨在为小型无人机提供更强大的巡航保障，使小型无人机的应用更加广泛，摆脱载荷以及电池能量密度的限制。虽然目前电网公司输电线路还仍然以人工巡检为主要手段，直升机巡检为辅助手段。但相信直升机巡检将会随着核心技术的不断完善、后台智能缺陷识别系统的逐渐提升、动力研发等取得成果后逐渐替代人工巡检。
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论文作者:陈千帆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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