鄭成剛 張曉雷 劉文新 姚衛(wèi)東 朱紅忠

摘 要：科學(xué)技術(shù)的進步使地質(zhì)工作以及外部環(huán)境工作的條件得到了改善，提升了外部環(huán)境工作的效率和質(zhì)量。無人機技術(shù)的發(fā)展和突破，使其在電路線路巡檢應(yīng)用程度不斷加深。在電力作業(yè)中，無人機技術(shù)的而應(yīng)用能夠增強電力線路巡檢的效率，本文就無人機在電力線路巡檢中的應(yīng)用進行研究和分析，研究無人機技術(shù)在電力線路巡檢應(yīng)用中的選型原則、巡檢模式及其在電力線路中應(yīng)用的特點。

關(guān)鍵詞：無人機，電路線路，巡檢

前言：近年來，許多電力企業(yè)在應(yīng)用中紛紛使用了無人機技術(shù)，在電力系統(tǒng)的線路巡檢中，應(yīng)用無人機技術(shù)可以突破環(huán)境和地域的限制，增加電力線路巡檢的安全性與可靠性，降低人員的傷亡。在電力行業(yè)的發(fā)展中，無人機技術(shù)受到了廣泛的好評和應(yīng)用，然而我國的無人機技術(shù)在電力線路巡檢中的應(yīng)用目前暫時處于起步階段，對無人機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用還需要進一步的提升。本文就無人機在電力線路中的選型原則、巡檢模式和應(yīng)用的特點進行分析。

一、無人機巡檢平臺選型的原則

電力線路在巡檢的過程中，應(yīng)用無人機平臺的飛行器主要包含了直升機和固定翼的無人機，其具有續(xù)航時間長、抗風(fēng)能力強的優(yōu)點，并且能夠搭載光學(xué)任務(wù)系統(tǒng)的吊艙能力。另外，無人機在電力線路巡檢作業(yè)的應(yīng)用中，首先要對起飛的情況進行設(shè)定，確保鋼塔以及發(fā)現(xiàn)疑似缺陷的位置，無人機的空中定點懸停功能，可以實現(xiàn)更好的巡檢效果。直升機與固定翼機的最大區(qū)別在于是否具有檢驗懸停與原地的起飛降落功能的有效荷載能力。在電力線路巡檢作業(yè)的過程中，無人直升機的優(yōu)勢在于具有固定的翼機。另外，無人直升機的自主起降功能對于線路巡檢的過程來說，可以降低外在的干預(yù)，減少操控的難度和負擔，進一步增強無人直升機在電力線路巡檢中的可操控性能。

無人直升機的選擇需要根據(jù)地形、巡檢的要求來選擇，不同類型的無人直升機技術(shù)應(yīng)用的場景也不同，其抗風(fēng)能力和續(xù)航時間也不同，巡檢的范圍也不相同。任務(wù)機需要在超視距的環(huán)境下實現(xiàn)巡檢飛行，同時還應(yīng)該增加通信中的繼設(shè)備，為現(xiàn)有的技術(shù)條件帶來一定的技術(shù)難題。當前，無人機平臺中含有多個小型無人直升機以及微型的無人直升機，在中型無人直升機的輸電線路巡檢應(yīng)用處于起步的階段。

二、無人機巡檢模式的選擇和應(yīng)用

由于電線線路所經(jīng)過的區(qū)域包含環(huán)境惡劣的山區(qū)等，在這些區(qū)域?qū)€路的巡檢相對困難，采用無人機進行巡檢也需要根據(jù)實際的情況來挑選適合的無人機。無人機模式的選擇需要考慮外部的環(huán)境因素，如巡檢的地理環(huán)境條件、自然天氣狀況，內(nèi)部環(huán)境如無人機的續(xù)航能力、無人機的抗風(fēng)能力等，這些都是選擇無人機的條件。在無人機的應(yīng)用上應(yīng)主要對系統(tǒng)的模式進行選擇，分別根據(jù)不同的應(yīng)用狀況來選擇無人機的應(yīng)用條件，本文主要分析了五種無人機應(yīng)用的模式。

（一）無人機的飛行方式

在無人直升飛機飛行的過程中，為了減少無人機在惡劣環(huán)境中出現(xiàn)的垂直墜落問題，使無人機的線路出現(xiàn)災(zāi)難性損壞，在無人機沿線路飛行時與線路變現(xiàn)具有一定的水平距離。由于光學(xué)任務(wù)的吊艙系統(tǒng)安裝的位置是在飛機的下方，為了滿足電力線路仙劍的質(zhì)量，需要確保無人機擁有較為充裕的飛行空間，無人機在既定線路飛行上存在一定的垂直距離。為了增強電力線路巡檢的質(zhì)量，在光學(xué)吊艙任務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)具有足夠的掃描視角空間，確保無人機能夠進行單向的巡視系統(tǒng)。在較高電壓等級的線路中，由于線路的差距相對較大，同時由于塔高和間距的原因，會使無人機光學(xué)的吊艙任務(wù)系統(tǒng)受到周邊的影響，所以使用無人機的單向巡視即沿著電力線路的方向巡視1次，這樣在較高電壓等級線路中使用時，受到線路較大因素的影響，常規(guī)的單方向巡檢不足以滿足巡視質(zhì)量的需求，所以需要將無人機在線路兩側(cè)方向?qū)崿F(xiàn)往返的線路巡檢。

（二）通信鏈路系統(tǒng)的中繼模式

當無人機的任務(wù)機距離地面監(jiān)測物的距離較近時，如果周邊沒有障礙物遮擋，那么通信鏈路系統(tǒng)的直通模式就可以采用，通過無線鏈路直接與地面車載設(shè)備實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)通信。由于電力線路所處的環(huán)境包含了山區(qū)等無信號區(qū)域，無人機時常會受到山峰阻擋、電磁干擾的影響，拓寬無人機巡線的測控距離，實現(xiàn)無人機在超視距條件下的電力巡線需求，采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的模式來實現(xiàn)無人機的運作。

地面中繼模式指的是將數(shù)據(jù)鏈路上的中繼設(shè)備安裝在線路的桿塔上，這種中繼的模式使用成本比較低，但是工作起來相對復(fù)雜。在地貌和地面中繼使用不相同的情況下，對地面的中繼進行優(yōu)化和規(guī)劃，在運行維護方面具有一定的困難，因此改進無人機的使用性能是未來科學(xué)技術(shù)發(fā)展需要解決的無人機問題。

（三）無人機的應(yīng)用模式

將類型、中繼模式不同的無人機設(shè)備進行組合，搭配出不同的工作模式，將這些模式組合起來完成平原地區(qū)和山區(qū)地帶復(fù)雜地形區(qū)域的巡線任務(wù)。無人機在輸電線路巡視巡檢的作業(yè)過程主要應(yīng)用五種類型。

1、中型無人的直升機+地面中繼模式

這種模式常常適用于任務(wù)無法直接與地面測控的車進行數(shù)據(jù)通信，即任務(wù)機距離地面測控的距離超過了實際的直視范圍或任務(wù)機與地面測控之間實現(xiàn)障礙物的有效阻隔。任務(wù)機所收集到的圖像與遙測信號，首先應(yīng)通過無線鏈路將其發(fā)送到塔架的終端，中繼的終端將其轉(zhuǎn)發(fā)到地面測控車載的終端，地面測控車的控制指令通過的塔架中繼終端轉(zhuǎn)發(fā)到任務(wù)機的終端位置，從而對任務(wù)機的工作狀態(tài)實現(xiàn)有效的控制。

2、中型無人直升機+空中中繼器模式

這種模式通過采用地面中繼器不足的情況來在數(shù)據(jù)鏈路上增加工臺的中繼機，任務(wù)機采集到的遙感測信號和圖像，首先通過鏈路發(fā)送給中繼機，通過中繼機轉(zhuǎn)發(fā)給地面的測控車載終端，地面的測控車的控制指令也通過了中繼機轉(zhuǎn)發(fā)給任務(wù)機的終端，從而對任務(wù)機實現(xiàn)了有效的控制。

3、中型無人直升機+空中中繼模式

這種模式主要通過固定翼無人機，通過固定翼無人機來增強續(xù)航的時間長、抗風(fēng)能力強以及成本低和飛行控制操作簡單的特點，來增強中繼器的靈活性。中型無人直升機+空中中繼模式在電線線路巡檢的過程中，操作人員需要盡可能的了解無人機的使用功能，在操作時利用中型無人機和空中中繼器的靈活性來增加無人機在電路線路巡檢中的應(yīng)用。

4、小型無人直升機或微型無人直升機模式

這種模式通常使用在執(zhí)行巡線任務(wù)機距離地面測控車比較進的時候，并且在沒有障礙物遮擋的情況下，任務(wù)機則能夠通過無線鏈路的方法直接與地面的車載設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的效果。吊艙與任務(wù)機拍攝到的畫面是2路的視頻信號與遙測數(shù)據(jù)，通過任務(wù)機的終端壓縮和調(diào)制處理，將拍攝到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)桨镜孛娴能囕d終端，這種地面的車載終端能夠獲得遙感的數(shù)據(jù)信息，并對無人機的工作狀態(tài)實現(xiàn)有效的控制。

5、固定翼無人機模式

這種模式的工作原理是采用固定翼無人機在防災(zāi)減災(zāi)和輸電線路運輸中實現(xiàn)線路的巡檢。它具有續(xù)航時間長、拍攝距離遠和大范圍、快速巡視的優(yōu)勢，在實際的電力線路巡檢中具有增強工作效率的優(yōu)勢。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進步與社會經(jīng)濟發(fā)展水平的提高，無人機技術(shù)在現(xiàn)代電力線路的巡檢中使用的頻率越來越高，相信在未來的電路線路巡檢中將會得到更加廣闊的使用。無人機技術(shù)具有續(xù)航時間長、抗風(fēng)能力強以及不受空間地域限制的優(yōu)勢，能夠促進電力線路巡檢效率的提升，確保電力線路的安全措施水平提升，為人們營造一個安全的居住和工作環(huán)境，確保電力設(shè)施的安全和人們的用電安全。

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