架空输电线路无人机远程自主巡检关键技术研究和应用

王廷平

摘要：伴随着时代快速进步与电力行业的迅猛发展，使得输电线路的建设也越来越复杂，这大大增加了后期对于架空输电线路的巡检难度。而将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中，使得日常巡檢工作更加方便、简单，大大降低了工作难度。本文着眼于架空输电线路巡检的现状，探讨了无人机在架空输电线路巡检中的应用技术。

关键词：架空输电线路;无人机;电力行业

1无人机在架空输电线路上运用的背景

近年来，国内经济社会发展迅速，社会各界对于电能的需求越来越大，对于电能可靠性的要求越来越高，这些都推动了电网规模的不断壮大，然而架空输电线路运维人员的数量却保持在相对稳定的水平，在这种情况下，运用无人机配合线路的运维、检修、施工作业，具有重要的意义。近年来，无人机技术的更新换代进展迅速，使得无人机在架空输电线路上的运用，能够发挥越来越大的作用。为了更好地开展架空输电线路的运维、检修及施工作业，同时紧跟时代发展的步伐，更加高效率、高质量地开展线路运检工作，线路运检人员学习并运用无人机配合日常巡检工作，将成为今后的大势所趋。

2无人机巡视输电线路的特征

在输电线路巡视中无人机具备非常明显的特征，这是因为输电线路其中的绝缘子和金具较小并且与居民区靠近等，尽管塔杆自身的高度较低，可是飞行难度要求超出输电线路，所以在可见光摄像头进行拍摄过程中，因为输电线路自身的绝缘子和金具相对较小等，有关部件具备的精密度则要高出一些，为了可以得到较为详尽的图片信息无人机一定要靠近目标，这对于人员自身的操作技能给出了更为严格的提出了更高的要求。通常在进行拍摄过程中，一般使用的是推拉杆的一种操作形式，让无人机慢慢的与杆塔设备靠近，并且把无人机控制在距离拍摄物体大概2.0到3.0m左右的位置时进行悬停，同时对其进行拍照。基于这种操作模式下，推拉杆操作的核心就是需要掌握无人机停住的瞬间以及推杆自身杆量，这样的一个操作要求具备一定的工作经验才可以进行，通常熟练人员可以按照相关要求在3.0m左右进行抓拍，甚至可以与被拍摄物体靠近。假如至对线路通道进行巡视，则需要在下风侧进行飞行，和带电体之间需要保持在3m米之上的一个安全距离，使用7m/s-8m/s平稳飞行同时完成拍照以及录像。

3无人机远程自主巡检关键技术

3.1无人值守技术

3.1.1机巢

机巢和长航时无人机一起构成无人值守平台，机巢是一款为无人机巡检作业定向研发的一体化设备，可以远程控制和传输数据，实时监控无人机的状态以及任务前的准备情况，配合无人机完成无人值守任务，并为无人机提供完整的后勤保障，是无人值守系统中不可缺少的一部分。

3.1.2长航时无人机

长航时无人机是一款为机巢定向研发的高端无人机，配合机巢实现无人值守作业，具有以下显著优势：（1）长航时无人机采用了全新的飞控和动力方案，拥有超长的续航能力。在正常工作条件下，新型智能电池能够在30min之内完成充电，作业时间长达58min，单向航程超过30km。（2）内置飞管计算机，由4颗ARMCortex-A9处理器组成，主频高达1.2GHz，同时还搭载2GBDDR3运行内存和16GBEMMC存储空间，具备强大的运算能力。还内置4G模块，可进行远程控制和通信。（3）搭载RTK定位系统，可以提供厘米级精度的定位，同时双天线的配置为飞控准确定向，可提供强大的抗电磁干扰能力，在高压线、金属建筑等强磁干扰的环境下保障可靠的飞行。（4）搭载高清可见光云台相机，最大可达2010万像素。

3.2人工智能图像识别技术

图像识别模块内置于中央控制系统中，对传回的巡检照片进行智能处理分析。图像识别采用卷积神经网络算法，具有强大的自学能力、容错能力，通过大量样本训练进行深度学习，实现在图像中自动提取目标。目前已建立70万张巡检图像样本库进行深度学习，可高效识别施工外破、漂浮物、速生树种、鸟窝等缺陷隐患。

3.3故障巡检技术

无人机为架空输电线路的故障巡视提供了新的选择，（1）杆塔湿滑、积雪覆冰天气的故障巡查工作。人工登杆塔进行故障巡查的安全风险大，劳动强度高，在这种情况下，采用无人机配合巡查，能够克服天气和架空输电线路的不利因素，达到很好的效果。（2）属于故障放电点位于导线档距中央，比如吊车等大型施工车辆对于架空输电线路造成的故障，或者故障放电点位于其他不容易人工拍照的位置。在这种情况下，运用无人机进行近距离查看，拍照取证，将大大缩减巡查的时间，为判定故障点的位置和具体原因提供有力的图片保障。（3）山林、河沟蔓延区域的线路故障巡查工作。受地理环境的限制，故障巡查的进度严重延缓，此时运用无人机配合开展线路故障查找，也将取得事半功倍的效果。

4无人机巡检对策研究

4.1加强技术研发

加强无人机在架空输电线路巡检中的技术研发，将更多的能够有利于巡检工作的技术搭载到无人机中，从而真正解决无人机在架空输电线路中的各种技术问题，提高输电线路的安全稳定性。

4.2建立一个标准化的无人机巡检工作体系

逐步探索符合实际情况的无人机巡检班组模式，完成无人机班组建设及人员配置，初步建立相关的班组管理、制度标准、绩效考核等配套体系，实现由传统线路运维班组向新型协同巡检班组的转型;完善无人机培训体系，组织青年员工参加国网公司山东电科院多旋翼无人机取证培训班，取得AOPA颁发的轻型多旋翼飞行器驾驶员合格证。

5发展趋势及研究方向

从架空输电线路无人机巡检技术研究现状来看，发展趋势将体现在以下3个方面：

5.1协同立体化巡检

为优化直升机、无人机和人工巡检的配置方式，提高架空输电线路运行维护水平，需进一步加强直升机、无人机和人工巡检的有效协同，完善协同巡检效益评估和决策模型，全面考虑地形地貌特征、天气气象特征、线路本体特征、地理气象环境及输电通道性质等各种数据的互联互通。在制定无人机巡检作业计划时，充分考虑直升机和人工巡检作业周期，形成有效的协同互补，进一步发挥无人机巡检效益。

5.2高海拔、无人区等特殊复杂地区无人机作业

高海拔地区和无人区气象条件恶劣，风速较大且风向多变，对无人机巡检的要求更高。因此，需进一步研究适用于高海拔、无人区等特殊复杂地区的机型、技术条件和作业模式，并适时开展巡检现场测试，促进特殊地理环境条件下无人机巡检技术实用化。

5.3作业综合保障

随着无人机巡检技术的逐渐普及应用，在无人机作业综合保障技术方面，需开展相关研究工作。在无人机作业空域方面，需进一步研究更加高效和便捷的常态化申报机制，简化空域使用流程，保证作业安全有序开展。在维护保养方面，针对无人机巡检作业全周期流程，制定维护保养手册，开展无人机关键组部件的常规保养和维修研究工作。

结语

将无人机应用于架空输电线路的巡检工作中能够大大解放劳动力，提高巡检工作效率的同时降低了工作难度，使得输电线路的巡检工作更加便捷、安全。但是这一应用尚且处于不断发展和改进的阶段，所以要加强新技术的开发和应用，建立完整无人机巡检工作体系，提高电网运行的安全性和经济性，真正实现高科技服务于社会的最终目的。

参考文献

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[4]杜延民.无人机关键技术研究现状分析.技术与市场，2019（3）.