摘要：无人机巡检试点工作开展以来，国内外生产、检测、科研、应用单位对无人机巡检进行了诸多研究。期间，多地部门组织开展了小型无人直升机( 多旋翼无人机) 、固定翼和中型无人直升机高、低海拔环境下的巡检性能测试，明确了功能定位和技术参数，并形成了各型无人机技术规范书。在标准、检测、培训、维护保养、评估等支撑体系建设方面取得了初步成效，为输电线路无人机巡检技术推广应用奠定了技术基础。
关键词：输电线路; 无人机; 巡检; 措施建议
1无人机在输电线路巡检中的优势
无人机是近年来新兴的一项技术，在诸多领域中得到广泛应用，对于输电线路巡视检查而言，无人机的优势主要体现在如下几个方面：
1.1 可有效降低巡检成本
我国有很多输电线路架设在人迹罕至的地区，传统的人工巡检方式想要涉及这些区域有一定的难度，为满足工作需要，常常会使用较长的高空架线，由此使得巡检成本随之增大。而无人机并不会受到地形的限制，在有效的飞行距离内，作业人员只要操控无人机便可从不同的角度对输电线路上的设备进行巡视检查，减轻了人员的工作量，相关费用也随之降低。此外，由于巡检人员无需亲临现场，从而使得作业安全性得到可靠保障，避免了安全事故的发生。
1.2 可缩短巡检时间
无人机基本不会受自然环境和气候条件等因素的影响，在可能发生自然灾害的地区利用无人机对输电线路进行巡检，可以在较短的时间内顺利完成任务。无人机具备快速巡检的能力，通过在指定位置进行悬停，可检查线路上的设备，确定缺陷，并对巡检结果进行实时回传，整个过程耗时较少。此外，无人机巡检前基本不需要进行较长时间的准备，大部分无人机在 90s 以内便可起飞，当一个区域内的线路巡检完成后，可以快速转移至下个区域，有效缩短了输电线路的巡视检查时间。
1.3 巡检更全面
随着无人机技术的不断发展和完善，其功能日渐强大，通过搭载不同的平台和系统，可以使无人机具有更多的功能，如设备缺陷快速查找、故障定位、实时监测等等。由此使得无人机的巡检更加全面，线路的跳闸次数和停电时长随之减少，确保了整个电网的运行安全性和稳定性，给供电可靠性提供了有效保障。
2无人机巡检系统分类
2.1 小型无人直升机巡检系统
小型无人直升机巡检系统一般由小型无人机、任务设备组成。旋翼数量大于等于四个的无人机( 空机) 重量多数在 3 ～ 7kg，个别机型 7 ～ 9kg; 一般通过两轴云台搭载摄像机或红外成像仪作为任务设备，个别使用三轴云台，也有个别机型的任务设备是可见光红外一体化成像仪，仅一个机型的红外具备热图数据; 低海拔续航时间一般为 13 ～ 22 分钟，最低的仅 10分钟，最高的一个机型可达 45 分钟，高海拔续航时间一般为 13 ～ 19 分钟，较低的仅 9 分钟，最高的可达 28分钟; 测控距离绝大多数为 0. 8 ～ 1km，个别 2km。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，巡检距离较短; 在某些情况下也可以检查设备发热情况，因此可实现可见光、红外设备互换，且红外具备热图数据; 其缺点主要是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。
2.2 中型无人直升机巡检系统
中型无人直升机巡检系统由中型无人直升机、吊舱、任务设备组成。中型无人机由于尺寸较大，不全在目视范围内巡检作业。续航时间多数为 10 分钟左右，个别可达 90 ～ 120 分钟，荷载一般为 10kg 左右，个别可达 30kg，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。巡检拍照距离一般在 50m 左右( 水平 30m) ，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。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7kg。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 ～ 7kg。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。目前国内成熟的中型无人直升机机型较少，多数采用 25B 改装。飞控系统良莠不齐，部分飞行稳定性难以满足要求。无论设备结构还是维护保养都较为复杂，操作上操控手、程控手和任务操作手相互配合作业较多。因此，对作业人员培训的要求高、内容多、时间长。
2.3 大型无人直升机巡检系统
大型无人直升机巡检系统中的无人直升机尺寸更大，一般空机质量大于 116kg，其续航时间也大大增加，可超过 2 小时，测控距离一般大于 20km。国内大型机机型成熟度不高，多为科研转化阶段。巡检使用和维护保养都极其复杂，对作业人员培训的要求极高，且需专门机库存放、专业班组定期维护。
3无人机技术在输电线路巡检中的具体应用
3.1 搭建无人机巡检系统
利用无人机对输电线路进行巡视检查，需要搭建一套相对完善的无人机巡检系统，整个系统由以下两个部分组成：空中平台和地面控制站，如图 1 所示。地面控制站可对无人机的巡检路线进行规划和上传，并对无人机的飞行状态进行实时同步显示，控制机载传感器。飞行平台接收到地面控制站上传的巡检线路规划后，可对线路上的设备进行拍照和摄像，并对相关数据进行采集，然后回传给地面控制站。
3.2 确定巡检项目
利用无人机对输电线路进行巡检时，应当对具体的巡视检查内容进行确定，常规的巡检包括线路通道、线路本体及附属设备，可以细分为输电线路范围、点位和精细巡检三个部分。通过无人机搭载的高清相机可对输电线路本体及附属设备的异常损坏进行检测，或是借助红外成像仪对设备的异常发热进行检测。具体的巡检项目有线路通道内的地质灾害、施工作业、构筑物等情况；杆塔、导线、金具、基础；防雷装置、标志牌以及各种监测装置等。
3.3 巡检流程
3.3.1 勘察作业区域
利用无人机系统对输电线路进行巡视检查前，相关人员应当先对线路周边进行细致勘察，核实杆塔、地标物等数据，随后对无人机的起落降场地进行选取，应当确保场地周围无高耸的建筑和树木，面积应当在 4.0m2以上，同时要尽可能远离信号干扰源。
3.3.2 准备起飞
无人机起飞前，相关人员应当对周边的环境及天气进行观察，看是否满足起飞条件，同时应对本次的巡检任务进行确定，依据现场情况，编制无人机飞行方案，若是在自助模式下飞行，必须提前进行路线规划，随后对无人机进行调试，由两名工作人员对无人机进行检查确认，设置警示线，准备起飞。
3.3.3 无人机升空
当现场指挥人员确认无人机可以起飞之后，便可发出相关指令，并对无人机的升空时间进行准确记录。此时，操作人员可借助遥控器，对无人机进行操控，使其进入到预先规划好的航线内，若是遇到特殊情况，导致无人机不能在规划的路线中航行时，必须终止飞行，对方案进行优化调整。可将无人机的飞行速度设定在 7-8m/s，当需要对输电线路进行精细巡检时，可降低飞行速度，控制在 3-4m/s。作业现场的负责人可按照无人机实时画面，对云台的角度进行调整，并完成录像和拍照等操作，从而获取相关数据。
3.3.4 无人机回航
无人机进行巡检时，现场负责人可以按照一定能够的时间间隔，向操作人员提供状态信息，若是达到预警值，则可通知操作人员对无人机进行回航操控。在回航前，操作人员应对风向及风速进行判断，据此对回航速度进行调整，无人机回航的过程中，必须保持飞行平稳，缓慢地减速并下降，同时确认场地满足降落条件后，让无人机安全降落，关闭电源，填写本次巡检飞行记录，形成报告。
结束语
综上所述，输电线路巡视检查是一项较为重要的工作，为了提高线路巡检效率，可对先进的无人机技术进行合理应用。通过搭建无人机巡检系统，对巡检项目进行确定，明确巡检作业流程，从而确保无人机巡检顺利进行。
参考文献
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[3]陈天添.无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].科技与创新,2016(04):154-155.
论文作者:朱钱鑫
论文发表刊物:《中国电业》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/11
标签：无人机论文; 线路论文; 作业论文; 直升机论文; 设备论文; 系统论文; 时间论文; 《中国电业》2019年第10期论文;