趙宇

摘要：結(jié)合我國目前電力系統(tǒng)架空輸電線路運行受各方面因素影響產(chǎn)生的故障停運，在日常的運維中運行工況、隱患、缺陷等問題不能及時被發(fā)現(xiàn)或者在環(huán)境條件差、巡視人員巡視困難容易產(chǎn)生的巡視死角等問題，對發(fā)展小型無人機平臺巡視應(yīng)用進行分析，簡述巡視用小型無人機在線路巡視中的技術(shù)特點、意義和注意事項，從基礎(chǔ)入手展望此項技術(shù)未來的發(fā)展前景以及其在未來高壓輸電線路運維領(lǐng)域為電力企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：輸電線路；無人機；線路巡視

0 概述

近些年，隨著電網(wǎng)特高壓系統(tǒng)的不斷發(fā)展，高電壓輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，巡視的工作量也在不斷地增加，線路運維巡視工作量也在大大提升。為了保證線路安全健康運行，及時發(fā)現(xiàn)線路、附件以及線路保護區(qū)內(nèi)的缺陷及隱患，是保障電力線路可靠運行的重要手段，同時也可以為線路狀態(tài)評價及計劃檢修提供有效的數(shù)據(jù)。為保證線路安全運行，電網(wǎng)的運維管理要求不斷提高，按照狀態(tài)分析線路運行情況，提出了動態(tài)預(yù)測重點區(qū)段的巡視型思路。根據(jù)線路區(qū)段所處地理、大氣環(huán)境的不同以及故障頻繁特點、發(fā)展規(guī)律的不同，進行有差異化的線路巡視工作。有效地避免線路運行工況良好的區(qū)段頻繁巡視造成人財力的浪費，避免了故障多發(fā)區(qū)段的巡視力量削弱。線路運維單位應(yīng)建立重點線路或區(qū)段的危險點易發(fā)臺帳和預(yù)控措施動態(tài)滾動臺帳，實現(xiàn)線路運維巡視的“全線”為單位到“區(qū)段”或“點”為單位的改變。雖然在巡視管理方法上縮減了運維人員的巡視工作量，但是僅僅依靠人員巡視的方法很多視覺死角、高危險山地、林地都制約巡視人員的巡視質(zhì)量。隨著科技迅速發(fā)展，無人機在各領(lǐng)域的應(yīng)用均取得很好的成效，將小型無人機引入輸電巡視工作也已經(jīng)不是什么新鮮事物，在架空線路的巡視檢查中，它不僅降低了巡視工作的難度、提高工作效率、降低運維成本，更重要的是對于人身安全的保障也有很大的提高。然而無人機畢竟是需要人為控制，也存在一定的安全風(fēng)險和缺陷，在技術(shù)和管理兩方面都有改善的余地，因此，對于小型無人機在線路巡視中的應(yīng)用需要進一步的研究。

1 小型無人機的概述

小型無人機在實際應(yīng)用中會涉及到很多領(lǐng)域，如影視、體育、勘探、軍事等，主要是利用無線電遙控遠(yuǎn)離、飛行原理及成像技術(shù)打造的一種小型化的飛行儀器。無人機目前應(yīng)用較多的有以下三種樣式，分別是固定翼式、直升式和旋翼式，樣式的不同也導(dǎo)致它們在飛行或是執(zhí)行某類任務(wù)時有著不同的優(yōu)缺點，比如固定翼式有著很好續(xù)航能力，可以執(zhí)行較長的飛行任務(wù)，但是它不能夠懸停，對拍攝高清圖像不利；直升式可以實現(xiàn)懸停且飛行平穩(wěn)，但是其飛行速度較慢；旋翼式也可以懸停，但是其載重能力不足，且受風(fēng)力影響較大，操作相對較難。所以總體來說不同形式的飛行器都有自己的優(yōu)缺點，對于電網(wǎng)輸電線路巡視來說需要結(jié)合運維巡視選擇合理合適的機型，來完成在山間、樹障等環(huán)境下的巡檢工作任務(wù)。

2 小型無人機技術(shù)與線路巡視分析

2.1 視圖跟蹤技術(shù)

在無人機巡檢領(lǐng)域來說，視圖跟蹤技術(shù)是不可或缺的重要部分，精密的視圖跟蹤可以讓無人機安全地躲避障礙物保證飛行器安全和線路安全。因為視圖的清晰程度直接影響地面控制人員的操作，因為振動、過彎、轉(zhuǎn)向等原因造成畫面模糊、失步或是離開被巡檢目標(biāo)極易造成機身與障礙物甚至是輸電塔、線的碰撞，所以確保視圖的跟蹤極為重要。在現(xiàn)有的技術(shù)中利用霍夫變換跟蹤算法進行彌補，計算方法的引入可以很好地完成對三條導(dǎo)線的視圖跟蹤檢查，還可以保證無人機在安全的距離內(nèi)進行位移變化，即使是畫面不清楚或失真的情況下，也能夠確保較短的時間內(nèi)飛行器不會脫離安全軌道位移，有效彌補跟蹤的不足。

2.2 方位控制技術(shù)

無人機巡檢作業(yè)中，無人機由于體積小且空氣力學(xué)的原理，對環(huán)境和天氣的要求比較嚴(yán)格，這一方面需要自然條件允許的情況下保證飛行的安全系數(shù)外，還應(yīng)該在技術(shù)方面對機身的穩(wěn)定控制進行改良，以保證飛行器不失控、不偏離軌跡。目前大多數(shù)無人機是采用LQG控制器來進行飛行時的機身平衡和風(fēng)力補償以更好地完成動作，這項技術(shù)簡單地形容就類似于輪船失去動力浮在水面，用錨對船體進行拖拽防止它偏離應(yīng)在的位置，無人機在懸停時也需要額外的力對其控制，保持在應(yīng)處的位置。

2.3 故障檢測技術(shù)

巡視用無人機的作用就是要檢查線路的健康情況，這就需要無人巡檢機要具備一定能力的檢查功能，目前應(yīng)用比較普遍的主要有以下幾種：

一是雷達檢測。這一技術(shù)有著屬于自己的優(yōu)勢，它的應(yīng)用不僅可以提高定量測量精度，還能在雷達測距裝置的作用下了解線路與建筑物或周邊植物間的距離，進而實現(xiàn)精準(zhǔn)測量，同時也可以為樹木砍伐等工作提供一定的參考。

二是可視檢測。此項技術(shù)是利用高清攝像裝置，進行視頻和圖片的拍攝，同時再將所有可視信息進行儲存和無線傳送，地面操作人員根據(jù)傳輸回來的畫面對被巡檢設(shè)備進行掌握和分析，這種技術(shù)對于傳統(tǒng)巡視到無人機巡視的過渡是一個比較容易上手的方法。

三是紅外探測。紅外和紫外在電力系統(tǒng)中早已不是新鮮技術(shù)，在高清成像的基礎(chǔ)上配合紫外或紅外成像分析，可以觀測到肉眼不能識別的金屬傷痕，特別是線路金具的探傷應(yīng)用此項技術(shù)更為方便，對于點或局部過熱能夠及時發(fā)現(xiàn)。

2.4 無線控制技術(shù)

所謂無線控制一方面是指控制基站對無人機的遠(yuǎn)程遙控，另一方面是指無人機所檢測到的信息傳遞，這些都是在無線通訊的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)。由于在野外、山區(qū)作業(yè)加之電磁干擾對于無線電的抗干擾能力較高，因為在某種情況下地面人員需要實時地觀測到被檢設(shè)備的情況，雖然圖像和視頻有存儲記憶能力，但是影響運維人員及時的判斷甚至對一些不能校準(zhǔn)的區(qū)段再次進行飛行檢查，造成時間和人力的浪費。確保良好的傳輸信號是保證數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)闹匾Ｕ?，同時也保證了飛行器在執(zhí)行任務(wù)過程中不被外來信號干擾而造成位置偏差，甚至是失控而造成其它的隱患。

2.5多樣式配合

在線路巡檢工作中，人為巡視會有死角，無人機巡視也同樣存在類似的問題，前面提到每種不同樣式的飛行器都有自己的缺點，這樣在巡檢過程中也就難免會遇到無人機因為技術(shù)特點原因而不能完成的任務(wù)，那么引人多樣式飛行器組合模式可以將盲區(qū)和死角間題很好地解決，發(fā)揮不同類型無人機的特點讓其各自發(fā)揮白身的長處，比如在某段線路故障后，可以用旋翼式大范圍勘察輸電走廊清況，初步判斷異樣地點再安排直升式無人機進行旋飛觀測，以進一步確認(rèn)故障點及故障原因。因此不能片面地認(rèn)定某種類型的飛行器適用于輸電巡視，而是可以將這些類型組合去更好地完成巡檢工作。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代小型無人機技術(shù)加上周密的管理方式，可以完全勝任架空輸電線路的巡視工作，它可以做到人為巡視不能做到的細(xì)致周到，規(guī)避人為巡視可能存在的安全風(fēng)險，可以多角度觀察擴大巡視范圍，達到系統(tǒng)全面的巡視效果，為隱患的發(fā)現(xiàn)及設(shè)備線路的運行狀態(tài)提供有力支撐。無人機的線路巡線功能已經(jīng)成為當(dāng)下電力線路運檢中不可或缺的一個重要部分，在管理上進一步細(xì)化要求，規(guī)范操作行為，完善制度條款，再加上無人機技術(shù)的不斷提升和改進，在未來的線路運維巡視中無人機巡視將成主力。

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