浅析电力线路巡视中无人机技术的应用
中图分类号：TM72 文章编号：1009-2374（2016）09-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.09.022
目前，随着我国电力系统中电力线路的不断增加，如何保证整个电力线路的安全和稳定运行已经成为很多人关注的问题。由于电力线路多数是在比较恶劣的室外环境运行，所铺设地区的自然环境都比较差，地形也比较复杂，因此，一旦在巡视中没有及时发现电力线路出现的问题，这将严重影响电力系统的供电。在科学信息和技术还不够发达的时候，人们只能采取人工进行逐基杆塔巡视的方法，这种巡视方法的工作量非常大、工作时间长，其工作效率也不很高，特别是一些复杂的地理位置还会给巡视人员的生命安全带来威胁，因此，为了提高电力线路巡视工作的效率，保证巡视人员的安全以及广大用户的持续用电安全，人们越来越注重对新兴巡视方法的研究和探讨。例如，一些直升机巡线、机器人巡线等巡视方法都得到很好的研究和应用，特别是具有高技术含量的无人机巡视方法受到众多电力公司的高度关注，并且无人机技术目前已经在北京、青海、江苏、山东等多个地区的电力线路中得到成熟的应用。
1 无人机技术概述
无人机技术是近年来国内外各大电力公司都很重视的一种技术，下面从无人机巡视技术的优势、应该注意的几点问题、无人机设备的维护与管理以及无人机电力线路巡视技术发展的趋势等方面简要介绍无人机技术。
1.1 无人机技术具有的优势和应注意的问题
电力线路中采用无人飞行器巡检时，主要具有以下两项优势：一是不受地理环境和自然环境等外界因素的制约。由于很多电力线路都在室外，一旦遇上雨雪等自然天气时，人工将无法完成一些巡视工作，而无人飞行机就可以避免这些不利的因素，减少因巡检而造成的意外和伤害；二是无人飞行器系统中具有的光学吊舱任务可以及早发现现行的线路网系统中存在的各种隐患，因此无人机技术非常受电力系统的欢迎。
使用无人机设备应当注意以下两点事项：一是不能全面识别各种线路问题。当前，由于受技术因素等多方面的限制，在使用无人机进行线路巡视时，无人机只能对线路中出现的一些普遍问题进行快速识别，还无法做到对整个电力线路出现的安全隐患进行全面的识别；二是使用无人机拍摄图片时，需要花费很高的成本和时间。目前，无人机设备能够达到的效果是，必须与线路保持40米以内的距离才能够拍摄出比较清晰的录像，一旦距离很近的话，就需要配置比较高的设备才能达到相应的效果，这无疑增加了电力线路巡视的成本和时间。
1.2 无人机设备的维护与管理
无人机设备虽然具有很多的巡检优势，但是为了能充分发挥无人机的功能，在平时一定要做好无人机设备的管理和维护工作。无人机设备的工作步骤：首先是由特殊的数据采集系统对收集的数据进行分类整理，再将收集的信息传送到监控故障预测系统，然后检测系统将收集到的各种信息和数据进行分类比较，并对数据进行健康评估、数据维护和数据管理，从而及时发现线路中存在的各种隐患。因此，在使用无人机设备时，更要定时对设备管理系统的关键零部件进行升级和改造，做好定期保养和维护工作，才能保证无人机设备系统更好地完成巡检工作。
1.3 无人机电力线路巡视技术发展的趋势
在今后的发展中，随着各种新技术的不断发展，无人机技术将会更好地发挥各种优势，在电力线路巡视中将会起到越来越重要的作用。在未来，无人机巡视技术主要有以下两项发展趋势：一是向智能化的方向发展。针对无人机的飞行模式方面，今后应该加大对无人机的电动固定翼、导航方式等方面进行更深入的研究和开发，针对无人机的航摄功能方面，需要进一步对无人机的全自控系统以及自主缺陷识别等方面进行全智能的开发，从而提高无人机的技术和工作效率；二是发挥无人机的互补式应用。
2 无人机巡视技术的系统分析
无人机技术系统主要由设备系统以及图像传输技术等多种系统而组成，本文主要从无人机的设备系统和图像传输技术系统进行分析。
2.1 设备系统
电力系统中的无人机巡视设备结构主要由数据采集控制以及飞行控制两个部分来组成：一是飞行控制设备。该部分主要由舵机控制器、专色测量仪、PCM遥控接收机、气压高度计、数字罗盘以及加速度计等部分组成，依靠数据传输进行电台与地面站控制计算机之间的数据互换；二是数据采集控制系统。该部分主要有增稳云台、可见光相机、红外热成像仪以及存储器等设备相互连接而构成，该系统是通过无线通讯模块来完成与地面站控制计算机的数据互换工作。
2.2 无人机的图像传输技术
由于无人机的机身具有比较小的特点，因此，无人机在进行图像传输时，会不同于传统的无线设备和手机，而无人机需要具备一套适合于不同状态、抗强干扰、高质量的图像传输技术。目前，我国对无人机图像传输技术的研究仍然集中在减少带宽使用、提高数字信号传输的图像压缩编码算法以及降低图像数据量等方面，而一旦遇上具有强大电磁干扰、高压和特高压线路飞行以及复杂的天气时，就需要提高航拍图形的质量，这也成为目前有待解决的一大难题。
3 无人机巡检应用分析
由于很多电力线路分布在地形比较复杂、自然环境比较恶劣的不同地区，传统的人工巡视线路不仅需要翻山越岭、穿越农田，从而导致工作效率低下的现象。特别是一些电线分布的地区比较隐蔽，有的监控设备难以全面地检测到，从而造成电线出现故障后却不能及时发现，也就不能提出相应的解决对策，这无疑给电力线路的运行造成严重的安全隐患。因此，为了更好地完成电线检测和巡视工作，近年来，国内外各大电力公司都很重视对无人机技术的研究和开发。下面本文主要从无人机设备的飞行模式以及应用情况等方面这种新型的技术手段和方式。 3.1 无人机飞行模式
无人机在电力线路系统巡视工作中的应用模式可以分为以下五种组合方式：一是固定翼无人机模式（即指一些可以在比较远距离的、快速巡视和大范围的巡视模式）；二是中型无人机和地面中继模式；三是中型无人机和空中小型无人机模式；四是中型无人机和空中中继模式；五是小型无人机模式。将这五种无人机的飞行模式进行不同的组合和分类，就可以形成不同的工作模式，这些无人机模式就能代替人工完成很多复杂的电线巡检工作。
3.2 无人机在电力线路中的应用情况
当前，我国的无人机技术虽然仍处于研究和探索阶段，但是也取得了一定的成绩，并且在一些地区得到了很好的推广和使用。无人机技术的应用不仅能及时发现电力线路中存在的安全隐患，还能帮助人们更好地完成线路的巡视工作，这对促进我国经济的发展和保证人们的安全用电都有重要的意义。
3.2.1 无人机在电力线路中的日常应用。在日常工作中，无人机的应用情况如下：一是固定翼无人机。这部分无人机受其性能指标的限制，主要完成对电力线路的检修现场地形勘察、走廊监控、外部隐患高频次监控以及灾情普查等情况的巡检工作，这些无人机应用在输电线路中，在飞行中能快速地发现线路系统中存在的各种隐患，并且该巡检可以与特殊巡检一起行动，在巡检中，针对已知的重点外部隐患和可能发生的各种危险隐患展开全面的航巡工作。
3.2.2 无人机在高压及海拔地区的应用。无人机与人工巡视最大的优势就是能够在高压和高海拔地区连续工作。例如，在西藏的拉萨以及高原地区的电线巡视中，可以采用电动固定翼和多旋翼无人机进行巡视，在该地区工作，可以不用考虑高原氧气不足的问题，并且通过实验证明，为了更好地发挥无人机的作用和适应高海拔地区的特殊地形，在今后电力公司还应该从增大无人机的动力电源、改进无人机的桨叶、机体结构等方面不断优化，才能更好地完成巡视工作任务。
3.3 无人机在电力线路巡视应用中避免障碍物的措施
目前，采用无人机对电力线路进行巡检越来越受到人们的关注和电力公司的喜爱，但是如果想要得到更加精确的航拍图形，就必须近距离飞行，这无疑对无人机技术提出了很大的挑战。因此，特别是在一些线路走廊等复杂地带，为了更好地避让周围的障碍物，无人机必须拥有一套包括躲避障碍物控制系统、探测系统等组成的完整避障系统，这样才能有利于无人机准确地识别障碍物。
4 结语
通过以上分析可以看出，在电力线路巡视中采用无人机技术，不仅可以降低巡视工作成本，节省工作时间，从而提高巡视的工作效率，还能更好地保证巡视人员的安全。因此，在未来的线路巡视工作中，随着新技术的不断进步和发展，无人机技术必将成为电力系统中电网运行、电网监控以及电网维护的强有力工具，这也是一次电网监控手段的重大变革。
