摘要：输电线路的分布已经涵盖了全国的绝大部分地区。但是因为中国国土面积广大、各地的地形气候各有不同，以往的线路巡检技术已经无法满足现在的巡检需求。所以，无人机在相关领域的应用势在必行。在本文中，笔者将先介绍当前输电线路巡检的现状，之后再详细论述无人机在相关领域中的具体运用。
关键词：输电线路；巡检；无人机
1、引言
对输电线路进行巡检可以有效的保障电力系统输电线路的运行安全。然而，因为输电线路分布的逐渐扩大，巡检输电线路的工作量太过于庞大，加上输电线路位于各种复杂多变的地形上，传统的巡检技术存在诸多制约无法很好的开展相关工作。总的来说，在无人机应用和电网巡检的相关研究中，无人机线路巡检技术的研究已经得到越来越多学者的关注，也得到了很多成果。
2、输电线路巡检现状
现在，主要有四种输电线路巡检方法。他们分别是：无人机线路巡检、载人直升机线路巡检、机器人线路巡检以及人工线路巡检。考虑到输电线路所处地形多样、分布广泛等特点，如果采用人工方式势必会花费很长的时间和很高的成本，操作人员工作量过大，也会面临各种艰苦的工作条件。同时，这些缺点在偏远山区或者沙漠高原等地区更为明显，所以，人工巡检方式的使用频率在现在已经越来越低。载人直升机线路巡检是指在直升机上搭载成像设备对输电线路的图像进行拍摄。这种方式的巡检效率较高，但是管理及技术复杂且需要耗费大量的资源和成本，所以这种巡检方式并没有进行大范围的推广。机器人巡检技术是一种针对高压架空输电线路的自动化巡检技术，具有较高的精度。然而此种方法也无法避免拥有巡检速度慢、距离短、无法跨越障碍等短板，所以此种方式也没有得到广泛的应用。
无人机是通过无限遥控设备和无人机系统进行操纵的不载人飞机。因为电力线路时常处于偏远危险的地区，而无人机可以通过携带信息传输设备和摄像设备，把采集到的信息传输给地面，降低操作人员工作量。所以，在输电线路巡检中，无人机已经得到了越来越广泛的应用。
3、无人机的作业方式及巡检内容
3.1无人机巡检的注意事项
在使用固定翼无人机进行作业时，巡检飞行速度最好小于每秒三十米，其航线任一点应该比巡检线路包络线高10米以上。
在采用中型无人机的作业方式时，最好选择相同的起飞和降落点，采用增稳降落自主起飞的模式。同事，在作业过程中要远离居民区、军事禁区等。此外，巡检的飞行速度最好小于每秒十五米、距离周围障碍物五十米以上、距离线路设备距离大于30米。
在使用小型无人直升机开展作业时不要采用手动飞行模式且应该保持在通视状态下进行，最好采用增稳或自主模式。此外在巡检时，飞行速度最好低于每秒十米。
3.2无人机巡检的具体内容
无人机巡检的内容通常有特殊巡检、故障巡检和正常巡检等。特殊巡检主要是指利用无人机巡检系统辅助完成灾后巡检、放火烧山巡检、鸟害巡检等特殊的巡检内容。在进行故障巡检时，则是依照收到的故障信息，通过无人机巡检系统对具体的巡检部位和区段进行确定，查明异常。正常巡检则是指利用无人机检查输电线路走廊、附属设施、导线等一系列常规的巡检工作。
4、在输电线路巡检中无人机的具体应用分析
4.1无入机巡检系统的组成
通常而言，无人机由地面站、通信设备、无人机和机载设备四个部分构成。他们具体的功能如下。
无人机系统的功能主要是接受地面站的指令，通过挂载于机身的图像采集设备对输电线路进行全线拍摄或者重点部位的图像取样。
无人机机载设备的功能主要是为无人机获取图像信息提供一个媒介作用。
通信设备的功能主要是充当地面工作站和无人机系统之间的桥梁作用。其可以将地面工作站传输的指令发送给无人机系统并将无人机机载设备获取的图像等信息传输回地面工作站。
地面工作站的主要功能则是对无人机的遥控通信和遥测进行协调以及定位出无人机采集到的图片信息的具体位置。
总而言之，通常无人机线路巡检会先把红外测温仪、摄像机等固定在无人机上，之后通过地面站的控制对输电线路的某些重点位置进行拍照，并将采集到的信息传递给地面工作站。最后，工作人员再根据无人机传输回来的图片信息分析输电线路是否存在问题、讨论出相应的解决办法。
总的来说，无人机巡检技术能够分析和识别异物挂线、绝缘子脱落、杆塔倾斜、断线等多种问题，其巡检的部位通常为线路走廊、导线、绝缘子等。具体的适用于无人机巡检的任务如下表1所示。
表1 无人机线路巡检技术可适用的巡检任务
4.2无人机的巡检过程
为了确保无人机巡检工作能够正常开展并发挥相互应有的效果。相关行业需要结合当前无人机输电线路现场巡检的效果进行进一步的讨论和研究，制定出规范、统一的无人机巡检流程。
4.2.1制定巡检计划并审批。
在充分了解线路巡检的方法和任务后，作业部门需要就输电线路巡检制定计划并交给上级部门审批，在审批通过后在开展相关的线路巡检工作。
4.2.2线路巡检的前期准备
在开始进行线路巡检时，作业部门应该充分了解输电线路作业地的气象条件、地形地貌及其他线路的信息，收集好杆塔的准确位置信息以及线路的运行参数等，以备在巡检作业过程中查找。
4.2.3现场线路巡检作业
无人机线路巡检主要包括两个阶段：准备阶段和作业阶段。
在无人机起飞前要先按照地标物和杆塔的GPS信息对无人机具体的飞行路线进行确定。同时，在起飞之前需要对无人机系统进行检查，保证无人机的运行状态良好。如果无人机 巡检采用的是自主巡检模式，那么还应该提前规划好无人机的航迹路径。
在无人机正式开始巡检后，相关操作人员应该采取平稳控制的方式让无人机能够按照既定的线路飞行。如果碰到特殊情况，要第一时间改变飞行方案。此外，在作业过程中要根据实际情况对云台角度进行调整，确保能够获得清晰的录像或照片，完成线路巡检工作。
4.3对无人机的巡检路径进行规划
在使用无人机对输电线路进行巡检的时候，需要提前规划好输电线路巡检的具体路径，并导入到无人机的导航中。当前，线路规划方法采用的最多的是操作人员逐点计算飞行路径，然后把计算出来的数据导入到无人机的导航中。这种规划路径的方法因为不允许在计算中出现差错，所以对操作人员的计算技巧有着极高的要求。除了这种方法外，为了进一步提高无人机巡检路径规划的效率，相关研究人员也提出了使用智能化算法来规划路径，这也是未来的一个趋势。
4.4无人机线路巡检中的故障诊断
在利用无人机对输电线路进行巡检的主要手段是拍摄线路图像，然而在这些图像中只有很少一些图像里会有故障信息。此外，以往都是用人工的方法从拍摄的图像里存照故障信息，导致出现处理效率低、工作人员眼睛容易疲劳等问题。所以现在如歌智能化的在输电线路巡检中检测故障已经引起了越来越多研究人员的关注。
4.5 无人机输电巡检技术的未来展望
无人机巡检技术在未来势必有着很好的发展前景。但是笔者认为无人机输电线路巡检还有很多可以改进的空间。比如说，无人机因为体积限制，电容容量通常较小，无法进行长时间的巡航。所以在未来的无人机线路巡检中，第一，无人机的性能需要得到进一步的提高，加强其续航能力和作业范围以及在恶劣气候下的作业能力。其次，是应该进一步研究和分析无人机的作业模式，提高其在作业过程中的智能化水平以及自动化水平，实现能够自主识别线路缺陷、自动控制等诸多功能。
结束语
总的来说，无人机巡检技术的应用，可以在很大程度上解决传统巡检技术存在的各种缺点。随着时间推移，无人机线路巡检的优点势必会随着无人机技术的一步步成熟得到更充分的表现。在输电线路巡检中，无人机也将会得到更加广泛的应用。总的来说，通过把电子、通信等多种技术融合构成无人机巡检系统能够提高输电线路巡检的效率、减少输电线路相关工作人员的工作量。未来，随着其他技术的持续注入，无人机巡检技术的智能化和自动化水平势必也会越来越高。
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作者简介
蒋炜，（1980.12.26），男，助理工程师，本科，从事输电线路运行工作。
论文作者:蒋炜
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/16
标签：无人机论文; 线路论文; 作业论文; 技术论文; 信息论文; 图像论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第26期论文;