（太原理工大学 030032）
摘要：随着电网建设步伐的逐步加快，不断增加的输电设备数量与运维人员数量之间的矛盾日益显现，现有的人工巡线作业方式难以满足输电线路运维工作的发展要求。依据山西省地区线路走廊跨越了各种复杂的地形地貌环境，如覆冰区、采空区、微气象区等，立体巡检方式中采用无人直升机、多旋翼无人机相结合方式巡检，能在各种地形地貌、恶劣天气下，第一时间实时获取现场资料，实现输电无人机线路巡检作业。
关键词：无人机；电力巡检；应用
0.引言
国内无人机巡检技术尚属于初级阶段，国家电网公司无人机巡检也刚刚进入推广期，从早期的三个试点山西、重庆、浙江，到 10 个网省公司试点，逐步开始推广，国家电网公司智能研究院负责无人机巡检作业的推广管理工作，从原来的巡视机器人到目前的无人机巡检，都取得了一定的成果。通过前期的无人机试点工作，作业人员分析无人机巡检作业中可搭载可见光载荷与红外成像载荷进行输电线路影像巡检及红外测温工作，在巡检过程中，通过无人机系统搭载着可见光载荷，能清晰的辨别出输电线路及杆塔上的设备缺陷与隐患，红外载荷可以辨识出输电线路的发热点等，并针对各种机型进行了多次的试验，更好的完成各种类型的巡检作业。
1.无人机巡检系统及基本技术需求
1.1小型无人直升机巡检系统
小型无人直升机巡检系统主要对目视范围内、人不方便到达的一到两基杆塔进行飞行巡检，距离较短；在某些情况下也需要检查设备发热情况，因此需满足可见光、红外设备互换，且红外具备热图数据；无人机飞行时存在晃动，摄像机成像时间较长，存在拖影，难以满足巡检需要，因此巡检时应使用曝光时间较短的照相模式。
1.2中型无人直升机巡检系统
中型无人直升机巡检系统主要在通视条件下、人不方便到达的一到两基杆塔进行飞行巡检，距离较短；在某些情况下也需要检查设备发热情况，因此需满足可见光、红外设备互换，且红外具备热图数据。中型无人机续航时间多数为50分钟左右，个别可达90—120分钟；荷载一般为10千克左右，个别可达30千克；测控距离一般为5kM；可通过预设航线自主飞行一次、精细巡检10基左右杆塔。中型无人机由于尺寸较大，不全在目视范围内巡检作业，巡检拍照距离一般在50米左右（水平30米）；因此，小型云台加任务设备的模式很难满足成像质量要求，必须使用吊舱。中型无人直升机巡检系统任务吊舱种类较多，但受飞行平台有效载荷限制、以及目前现有任务设备质量的约束，将任务吊舱规定为单光源吊舱（可见光吊舱、红外吊舱），限制重量小于7千克。现有吊舱能保证水平、俯仰两轴转动范围，可同时搭载摄像机和照相机，重量一般为5—7千克。可见光任务设备成像范围大、清晰度高，能远距离检测销钉级缺陷。红外任务设备分辨率相对较高，具备热图数据。
1.3固定翼无人机巡检系统
固定翼巡检系统主要对大范围的通道情况进行巡视检查。在发生灾害时，能迅速获取通道的倒塔断线情况，进行通道普查。固定翼的动力供给包括燃油和动力电池。电动固定翼无人机的续航时间受电池制约，一般在 23—35 分钟不等，较少的仅 11 分钟，个别可达 1 小时左右；起飞重量一般在 7 千克以下；一般采用手抛或弹射方式起飞、伞降或机腹擦地方式降落；巡航速度 60—80km/h。油动固定翼的续航时间一般在 1.5—3 小时左右，部分达 10 小时；起飞质量相对较大，一般在 12—25 千克左右；采用弹射或滑跑方式起飞，伞降、滑降方式降落；巡航速度 90—120km/h，个别可达160km/h。
2.无人机巡检作业准备
2.1空域申报准备
（1）进行无人机巡检作业前，应根据巡检范围及民航局相关管理办法，开展相应的无人机巡检作业空域申报工作。
（2）按照无人机系统巡检方案，到有关部门办理相关空域审批流程，且实时跟踪所在区域的空中管制情况。
（3）制定相关的空域应急体系，在无人机巡检作业的范围内减少空域危害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2巡检作业人员准备
无人机巡检作业人员除电力行业工作票签发人、工作许可人、工作负责人、工作监护人外，针对技术要求分为操控手、程控手、任务手等。
（1）程控手：在无人机进行巡检作业的过程中，通过地面站等相关控制系统来操控无人机进行巡检作业的人员。
（2）操控手：通过无人机巡检系统的手动遥控器，进行无人机巡检作业轨迹飞行的人员。
（3）任务手：在无人机巡检作业过程中，通过无人机系统携带的各项任务载荷来完成相应巡检作业的人员。
2.3飞行巡检现场勘察准备
（1）在开展无人机飞行巡检作业前，作业人员应提前进行现场勘察，核实无人机巡检航线的轨迹，在飞行航线的下面是否存在线路的交叉跨越、周围的环境，空域等情况，寻找合适的地方作为起降点。
（2）现场勘察工作应全面且细致，必须核对巡检线路每基杆塔的线路坐标及海拔高度、是否有跨越或穿越的线路等，对中型无人机巡检系统及固定翼无人机巡检系统应考虑起降点及交通运输条件。
（3）如果进行较复杂且危险性较高的无人机巡检作业时，应制定相应的无人机巡检作业安全措施、应急措施等，必要时应向分管领导进行汇报，审批合格后方可进行飞行。
2.4飞行巡检作业任务载荷准备
（1）可见光载荷的调试准备。无人机巡检作业中，由于无人机可见光载荷所处的环境不同，根据巡检任务的光线情况及可见光设备的性能，调整相关参数，达到更好的拍摄效果，完成空中巡检作业。
（2）红外测温载荷的调试准备。根据无人机所搭载的红外紫外测温装置特性，绘制温度衰减曲线，更精准的进行红外温度特巡测量工作。
3. 无人机巡检数相关处理技术
随着电子信息技术的发展，引入具有人工智能意义的计算机视觉分析技术，使得现有的巡检系统将具备人眼的识别和人脑的分析能力，通过无人机巡检系统图像的仿生视觉处理，可以清晰的识别输电线路的杆塔情况、导线情况、绝缘情况、弧垂情况，对无人机巡检数据中重要的缺陷和隐患进行有效的处理，提到无人机巡检水平，更加提升无人机巡检后期数据处理的效率。
（1）针对航拍数据量大、噪声干扰严重、信息丰富等特点，研究图像信息的基本稀疏编码模型；研究基于优化字典的图像稀疏编码算法；研究基于设备稀疏表示和基于多分辨图像稀疏表示的设备图像特征描述算法；研究视觉单词树的设备图谱分类方法；研究实现非结构化图像数据的结构化描述方法。
（2）为了通过航拍数据获得设备的运行状态，研究基于红外设备图谱、紫外设备图谱以及可见光设备图谱的软检测方法；根据设备图谱特性，研究基于多视角、多时段图像融合技术的设备状态分级检测技术；研究基于神经网络的设备状态分类方法和应用技术；研究设备状态级别自动统计和标示技术。
结束语：
随着智能电网的快速发展，输电架空线路的运行与维护水平也在不断提升，在现今的国网公司各个输电线路运维部分，已逐步通过高科技手段开展输电架空线路的运检工作，来提高线路的巡检质量、效率和效益。因此国网公司开展输电线路无人机协同巡检模式工作，本论文针对电力专用无人机输电线路巡检技术的研究与应用，着力提高输电线路无人机巡检的有效性、安全性、实用性。
参考文献：
[1]彭向阳，陈驰.等.基于无人机多传感器数据采集的电力线路安全巡检及智能诊断[J].高电压技术，2015.
[2]刘国嵩，贾继强.无人机在电力系统中的应用及发展方向[J].东北电力大学学报，2012.
[3[李志斌，冯再福.无人机遥感系统在电力工程环保水保中的应用[J].电力勘测设计，2013.
论文作者:范靖
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/17
标签：无人机论文; 作业论文; 设备论文; 可见光论文; 线路论文; 载荷论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第13期论文;