输电线路巡检中多旋翼无人机的应用

王伊

摘 要：随着经济的发展，人口增加，用电负荷增大，输电工程的数量也随之增多，电力线路加长，排列复杂，输电线路的垂直高度也在不断攀升。目前，应用人力巡检，一方面需要投入更多的巡检人员，投入更多的薪水支出；另一方面输电线路越来越多地向农村及山区普及蔓延，野外的不可测因素较多，也会给巡检人员的人身安全构成威胁。为解决人工巡检中面临的窘境，有部分地区开始推广无人机巡检技术，但无人机的应用过程中有许多事项需要注意。无人机的使用只是代替工作人员进行移动式观察，还需要专业人员不间断地进行监视，并没有真正解放人力。本文先是简单介绍了无人机的定义、分类、优势和不足，分析了无人机应用的巡检中的意义，最后指出了无人机的应用要点和技术突破，帮助电力企业更好地应用无人机解决巡检中的难题。

关键词：输电线路 电力巡检 无人驾驶飞机 自动化技术 飞行安全 技术突破

中图分类号：V279 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（a）-0040-02

无人机是无人驾驶飞机的简称，是利用无线遥控设备和预先编制好的程序进行控制的不载人飞机。与传统的大型载人飞机相比，无人驾驶飞机能到达一些危险的狭小空间执行任务。

按照不同的应用领域进行分类，可分为军用无人机和民用无人机。本文所提及的在输电线路巡检中的应用，隶属于民用无人机范畴。民用无人机的应用范畴可应用在空中全景拍摄、农药喷洒、农业播种、电力巡查、野外观察等领域。按照飞行平台分类可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。按照应用用途军用无人机可分为侦察无人机、诱饵无人机、通讯用无人机、无人战斗机及靶机；民用无人机可分为巡检无人机、农用无人机、气象无人机、测绘无人机等。以民航规定的按照尺寸分类，可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机和大型无人机，同时也可以按照无人机的飞行半径及飞行高度对其进行分类[1]。

无人机应用的优势在于无人机因为其体积优势及其无人驾驶不需要人员投入的特质，无人机可进入到狭小或危险的工作环境中，军事上减少了人员的牺牲，民用上以机械动力代替人力，解放了大量人力，造福了人类生产活动。同时无人机还可参与到观察野生动物活动。

然而任何事物都存在两面性，无人机的缺点表现在对无人机的不合理应用。由于不同使用者对无人机的用途不同，经常会出现无人机偷窥、偷拍，飞行场地不合理，对行人安全构成威胁，也时常干扰正常飞行器的飞行路径盘判断[2]，在战争中也会存在自杀式无人机的现象。

1 无人机在输电线路巡检中的意义

随着经济的增长，人口的增多，用电单位也在增长，电力工程的建设也随之增加，输电线路在空间长度、广度上也有增加。由于输电线路大多暴露在室外或野外，野外的气象条件复杂，导致暴露在外的电路系统部件如导线、杆塔、金具等受侵蚀、动力作用影响，发生腐蚀、开裂等现象。传统的巡检方式对人力的依赖较强，且工作量也大，加上气象灾害及周围生物活动难以预测对巡检人员带来安全隐患。

为解决传统人力巡检存在的问题，部分地区开始推广无人机巡检技术，节省了人力，提高了工作效率。

2 多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用

（1）性能指标

多旋翼无人机的重量大约在5～10kg之间，实际飞行速度可达60km/h，并且可以实现悬停操作。受电量及发动机温度限制，多旋翼非无人机可持续飞行，最多可达1h左右，风力在7级以内仍然可以进行飞行作业。出于飞行试验以及风行安全考虑，多旋翼式无人机建议搭载2kg以内的巡检设备。飞行器机身及配套设备安装采用模块化设计，有利于根据不同应用场景对其机身装备的设备进行快速更换，机身配件的模块化，有利于飞行器在故障后的配件快速更换[3]。

（2）多旋翼无人机在输电线路巡检中的操作。

多旋翼无人机在输电线路巡检中的操作主要分为两个部分：一是对无人机飞行位置及飞行高度的控制；二是对多旋翼无人机所搭载的巡检拍摄系统的控制。在无人机对输电线路巡检的过程需要2名控制人员分别对多旋翼无人机的飞行系统操作以及对巡检拍摄设备的拍摄、录制等进行操控。还有一种操控方式则是加强科技及技术投入，为无人机加装自动驾驶、自动巡航、回站等技术，通过GPS等技术的应用提升无人机的自动化水平，进一步节省人力的支出。在图像采集方面，可为巡检拍摄系统增加自动拍摄系统，自动取景系统对所巡检区域进行全方位拍摄，科技的投入降低了拍摄难度，在拍摄完成后应用远程传输功能，将所采集到的图像，远程会传到总监视器，监视人员通过图像查找输电系统中的故障点或确保输电系统的平稳运营。也可应用图像比对技术，将采集来的图像，通过软件使其与正常工作中的输电系统进行自动比对，分析输电系统是否发生故障，在进行警告提示，进一步提升自动化水平，减少人力支出。在输电线路巡检多旋翼无人机全自动化技术应用时，也要注意自动化并不能保障其精准化，其中必然会出现漏洞，要增加人员的定期或不定期观察，避免技术上的失误而对电力输送稳定、电力企业及行人安全造成影响。

3 搭载设备

在多旋翼无人机应用到输电线路巡检中，其搭载设备的性能也非常重要。图像收集设备首先要确保设备具有陀螺仪、防抖功能等，确保在无人机拍摄中图像的清晰；其次保障相机具有一定的绝缘功能，避免因距线路过近而电击损坏摄录仪器，造成不必要的经济损失；最后要保证拍摄仪器的自身质量，在性能指标中提及多旋翼式无人机建议搭载2kg以内的巡检设备，拍摄仪器重量超出2kg范围可能难以保证长时间飞行或拍摄仪器在飞行中途因自身质量过大而脱落，超过无人机起飞载重，也会造成无人机无法正常起飞[4]。

4 做好安全措施

无人机在应用采购前，要特别注意无人机应具备一定的缓降功能以及缓震装置。缓降功能保证无人机在回坞或使用完毕后能够平稳的降落，保证飞行器的安全减少损失，缓震装置则是为避免突发事件而产生的飞行故障，如电量不足、太阳活动导致的飞行控制信号中断，其他飞行物的干扰等，对飞行器安全带来的隐患，减少经济损失。

在提及到的实际飞行速度、持续飞行时常、允许搭载设备的质量都是多旋翼无人机技术的突破点。飞行速度的提升，要加快飞行器发动机的研发以及飞行器硬件与稳定性之间的权衡，加快发动机的研发。研发的要点在于单位时间内转动次数更多、转速更高、质量更轻的发动机马达，体积更小的主要硬件，体积更小、质地更轻、电量更充足的电池，充电效率更高的充电技术。在天气条件以及搭载设备相同的情况下，飞行器自身質量减轻，可以保障更多的飞行时间。硬件空间缩小有更多的空间嵌入更大体积、更大容量的电池，电池质量减轻保障飞行器整体质量降低，可以加装更多的拍摄设备。也可以通过拍摄设备的质量，保障大风天气的平稳飞行，充电效率的提高可以提升无人机巡检次数。

5 结语

随着经济的发展，人口的增加，用电单位增多，输电工程数量也随之增多，伴随的是输电线路的增长，输电范围的扩张。应用以往的人工巡检，需要投入大量的人力，且伴随着极端天气和动物活动的威胁还会为巡检人员带来安全隐患。无人机的普及推广以及多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用，解决了人工巡检中的问题。电力企业要在保障无人机及周边群众安全的情况下进行巡检作业，并在无人机操作中加入更多的科学技术，实现真正的自动化，解放人力，并且从多角度技术突破，才能保障巡检环节真正的高效、安全、准确。

参考文献

[1] 李强.无人机发展现状及相关技术[J].工业C，2016（6）：171.

[2] 梁丽雯.无人机“玩具”后，反无人机产业悄然兴起[J].金融科技时代，2017（2）：87.

[3] 安楠.多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用[J].工程技术：文摘版，2016（6）：146.

[4] 欧阳西，张杰.多旋翼无人机在输电线路巡检中的运用[A].云南电力技术论坛[C].2015.endprint