摘要：近些年来，随着电网的快速发展，采用人工开展输电线路巡视维护的传统作业方式已不能满足现代电力发展的需求。随着无人机技术的不断突破，给运维工作提供了新的平台与视角，可实现输电线路安全巡检工作的高效和自动化开展。本文主要分析了多旋翼无人机的组成及优缺点，同时探讨了巡检作业方法、流程，及多旋翼无人机在输电线路故障抢修中的辅助照明功能，以供参考。
关键词：多旋翼无人机；输电线路；巡检；辅助照明
一、多旋翼无人机组成
多旋翼无人机巡检系统主要包括飞行器飞行平台、巡检任务设备系统以及地面站遥控系统三大部分。
1.1飞行器飞行平台
多轴飞行平台包括机身本体的电机及旋翼、飞行控制系统、能源与动力系统。四旋翼无人机本体的动力组件是一种带有四片正反桨叶的旋翼。飞行控制系统是无人机的关键核心系统之一，其集成各类型传感器以获取必要的导航要素包括高度、速度、坐标以及航向等，使飞行器具有姿态稳定控制的功能。
1.2巡检任务设备系统
无人机在电力巡视应用上，机载任务设备必须满足输电线路巡检作业要求的图像清晰度、平稳性等功能，经过多次试验，结合现场实际情况选择市场上性能较高的微单相机，有效像素通常大于1670万，具有自动对焦、防抖以及遥控拍照等功能，由于飞行中的抖动较大及运动拍摄，多旋翼无人机的低速运动飞行拍摄，宜配备适合低速运动摄像的镜头。
1.3地面站遥控遥测系统
手持式遥控系统采用Futaba2.4G遥控器，通过各通道的操作，将控制信号传输至机载接收机，飞控计算机完成信号的解码并实现飞行器的三维运动和云台的俯仰运动。地面站软件识别各类数据并实时显示、监测飞行姿态，绘制飞行航迹，全面了解飞行器工作的情况。
二、在输电线路巡检中采用无人机的优缺点
2.1无人机的优点
自主导航飞行技术和自主悬停技术是无人机技术的基本功能，因此，可以与输电线路保持一定的安全距离，避免了人工登塔的作业风险及繁重的工作量，多角度的拍摄，可以很好的分析线路运行状况及查找故障点能力。尤其是在无人机功能及技术水平不断进步的前提下，在输电线路中的应用也不断深化。
2.2无人机的缺点
在工作过程中，无人机发挥着不可替代的重要作用，但其并不是毫无缺点。例如无人机的机身与电池量的矛盾，导致了目前无人机不能进行长时间的巡察与飞行。除此之外，无人机发送的无线信号和图像传输距离大概在1km左右，其可遥控的范围也是有限的，这就要求了工作站和无人机的位置的相对性。无人机对线路现场情况进行图像传输，但不具备图像中的故障分析及处理能力。
三、巡检作业方法及流程的研究
3.1作业流程
图1多旋翼无人机巡线作业流程
为了保证多旋翼无人机巡视作业的效率和安全性，制定了合理规范的无人机巡线作业流程，如图1所示。
3.2流程中的相关工作
（1）资料准备。巡检作业组应收集巡检线路的走向、交叉跨越情况、杆塔GPS、运行参数、地形地貌、缺陷记录、气象条件以及线路周边的环境情况等。
（2）巡检作业。1）现场勘察：巡检作业前，应现场勘察巡线路，核实杆塔和主要地标物的GPS信息；选定多旋翼无人机起降场地，应满足以下要求：起降场地平坦坚硬、无砂石，四周无高大障碍物；面积不小于2m×2m；远离信号干扰源。2）起飞前准备：观察周围环境及现场天气情况是否达到安全飞行要求；作业人员明确作业任务内容，根据实际情况确定多旋翼无人机的飞行方案，并制定应急预案。如果采用自主模式飞行，应进行航迹规划；在选定的起降场地展开多旋翼无人机巡检系统，系统联试，应两人交叉检查确认设备状态；设置好安全警示标线，具备随时起飞状态。3）起飞作业：现场负责人发出起飞指令并记录起飞时间；无人机操作员平稳匀速控制多旋翼无人机按预定飞行方案飞行，如果遇到特殊情况，无人机操作员应按现场负责人要求更改飞行方案；多旋翼无人机巡检飞行速度宜保持在7m/s到8m/s；如果要求精细巡检飞行速度宜保持在3m到4m/s；现场负责人通过地面站的实时画面调整云台角度，控制拍照/录像等，取得相应的作业数据；作业过程中现场负责人每1到2分钟向无人机操作员报告无人机状态信息，达到飞行预警值时现场负责人及时通知无人机操作员回航。
（3）作业结束回航。回航前操作员应正确判断风向、风速等；回航过程中，应平稳、缓慢地降低无人机高度；回航过程中现场负责人根据具体情况，每隔7s~8s通报飞行高度，同时确认起降场地无外物；飞行器降落后，断开飞行器主电源，填写多旋翼无人机现场作业记录。
四、应用探讨
多旋翼无人机已广泛应用于架空输电线路巡视作业，机载可见光高清相机及视频摄像机等成为线路巡视的主要手段。但需要在夜间开展的故障查找定位、故障抢修作业、线路高空作业，常规的辅助照明设备只能在地面进行灯光辅助支持，极大的影响了照明效果以及工作安全。
采用可搭载于无人机的夜间照明辅助系统，通过对机身进行改造，搭载LED灯头及配套的舵机、操控平台，实现多角度的高空照明，用以解决当前输电线路夜间作业灯光照明不合理问题。
五、结语
总之，输电线路的运行状态对整个电力系统的持续运行有十分重要的意义，做好输电线路巡检工作是十分重要的，将无人机技术应用在输电线路巡检中，能有效地提高输电线路巡检效率和可靠性，因此在实际工作中，要加大无人机巡检输电线路技术的应用，以确保输电线路的正常运行。
参考文献：
[1]张永，李德波，吴翔等.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].宿州学院学报，2013.
[2]王昊昊，罗建裕，薛禹胜，等.中国电网自然灾害防御技术现状调查与分析[J].电力系统自动化，2010.
[3]周海峰.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计，2015.
[4]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(36)：10-12.
论文作者:王金城
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/29
标签：无人机论文; 作业论文; 线路论文; 旋翼论文; 现场论文; 飞行器论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第29期论文;