劉敦立

摘要：隨著經濟的不斷發(fā)展，我國電力事業(yè)的進步也非?？焖?，電網的安全與否會在很大程度上對社會的穩(wěn)定產生影響，而輸電線路的穩(wěn)定運行能夠為電網的安全提供有效保障。無人機是隨著電力企業(yè)發(fā)展而誕生的新型巡檢設備，能夠有效分擔工作人員的工作量，提升工作效率。本文以輸電線路巡檢的概述為研究基點，論述當前無人機在輸電線路巡檢中的應用，并展望無人機在輸電線路巡檢中的未來發(fā)展。

關鍵詞：無人機;輸電線路;巡檢;應用

我國經濟發(fā)展水平的提升促使我國的電力行業(yè)迎來發(fā)展契機，隨著輸電線路分布的愈發(fā)廣泛，實現我國供電范圍的不斷擴大。但是因自然條件等因素限制，使得部分地區(qū)輸電線路無法依靠人工巡檢方式完成，并且現階段人工巡檢方式的應用已經無法滿足當前輸電線路穩(wěn)定運行具體需求。所以，需要借助無人機巡檢技術來完善巡檢工作，避免巡檢期間受到地理、氣溫、天氣等條件影響，提高故障巡查精準度，實現輸電線路整體運行情況的全面掌握。也正因此，進行無人機巡檢技術應用的深入分析，具有至關重要的現實意義。

1 VR 無人機技術的概述

隨著后期技術的不斷發(fā)展，未來無人機可能會脫離手柄的控制，直接通過 VR 設備接受操作者的頭部動作來實現智能飛行。目前，用于輸電線路巡視的無人機主要分為了固定翼，直升機與多旋翼這三種類型的無人機。其中，固定翼的無人機本身的荷載較大，而且飛行速度快，續(xù)航時間更長，但無法做到懸停。固定翼的無人機大多是用于對整個輸電線路整體情況的巡視，當發(fā)現問題與隱患的時候，再做進一步的處理。另外，固定翼的無人機能夠很好地被運用，可以巡視整個線路中違章建筑與樹木情況，并且可以在災后的應急評估中發(fā)揮作用，實現對救災搶險信息的快速制作。

2 圖像的處理方法

圖像處理的過程中在電力運維時會遇到各類因素的困擾，這樣也嚴重影響了工作人員對輸電線路的檢修工作，從攝影光學方面來看，遠軸區(qū)域的信息及反饋的圖片會產生一些出入，這樣就干擾了圖像的轉換，圖像的畫質也較差，從而導致排查過程中出現偏差，對電力線路的細節(jié)部分無法做出準確的判斷，工作的出錯率較高。無人機在飛行的過程中會受到很多方面的影響，例如運動的狀態(tài)、機械振動帶來的影響等。這些因素都對無人機的飛行有所干擾。有一些線路布局在環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，受到環(huán)境的影響會導致輸電的線路和呈現出來的圖像變得較為復雜，畫面的內容辨識度及其低。面對這些干擾因素，要做到：第一，對無人機所采集的圖像進行處理，在圖像的亮度方面需要做出調整，對顏色空間及其線性、曲線度進行一系列的調整，減少圖像的陰暗區(qū)，畫面調至飽和狀態(tài)。第二，遇見陰雨天能見度較低的情況下需要盡量的恢復真實的背景。第三，無人機飛行的過程中承重能力有限，攝像機的在飛行過程中分辨率也是有限的，往往拍攝的場景越大，呈現出來的圖像畫質越差，分辨率就越低，目前的技術手段還遠遠不夠，無法對較大的場景的圖像畫質效果及分辨率進行改善，因此要改善畫質問題就要將小的圖像進行拼接，這樣能呈現出整個畫面場景，同時也能在小區(qū)域拍攝較為清晰的畫面。第四，電力巡檢線路復雜多變，為了滿足工作的需要，可以通過模型的匹配、輪廓特點及其頻域的圖像來對圖像畫面問題進行改善。

3 選用無人機的基本原則

在輸電線路運維工作中，無人機應當具備良好的抗風能力、可操控性、續(xù)航時間長的特點。無人直升機具有自動升降的能力，它能自控整個飛行的過程，減少了人工手動遙控的時間，降低了出錯率及風險。在電力檢修的工作中選擇無人直升機的優(yōu)勢更大一些，但是也應當根據不同的地形及其氣候來進行合理的選擇。詳見表 1。無人直升機能夠自主的進行升降，其升降功能為內控自動飛行過程，不需要人工進行操作，減少了操作出現意外的風險。綜合上述因素，在電力線路檢修作用工作中，無人直升機的優(yōu)勢大于固定翼機。要根據地形的不同、氣候的不同，對不同的巡檢要求，選擇不同的無人機類型。

4 人機在輸電線路運維檢修應用的技術

4.1 無人機的駕駛技術

無人機的自動駕駛技術是輸電線路巡視的基礎。無人機巡視可以達到長時間、超視距的遠距離巡視，人工長時間的操控可能會眼睛疲勞，身心疲憊造成操作不當，而且不能保證無人機的定點距離巡視，這就要求無人機能自主懸停、自由飛行做到自主判斷人機在巡視過程中要做到沿線檢測、并要求與線路保持在安全距離，要求無人機檢測是具有抗干擾、抗風力的優(yōu)越性能。無人機飛行還得能快速起飛，做到效率保障。

4.2 電力線路視覺跟蹤技術

無人機巡視過程中自身具備導航、有效躲避障礙物等人工智能，這些功能的實現是依靠對線路桿塔的視覺跟蹤技術來完成的。視覺跟蹤技術已經取得了一定成效，但在具體復雜環(huán)境中其運行可靠性還需要進一步提高。無人機巡線過程機身會產生一定程度的振動，振動會破壞攝像機穩(wěn)定性進而導致巡線圖像不夠清晰，同時電力線路相對整個背景來說太細，極大地增加了視覺跟蹤難度。另外，就現有追蹤技術而言，無人機巡視環(huán)節(jié)若遇到類似電力線路的結構可能出現錯誤追蹤。

4.3 無線通迅網絡技術

無線通迅網絡用于實現地面基站計算機與無人機之間的雙向實時數據交流。主要數據包括，無人機巡視過程定時拍攝的線路視頻和部分重要圖像，用于線路檢測的各智能傳感器數據，無人機所在具體位置信息以及由控制站計算機發(fā)送的用于控制飛行的各種信息等，無線通信網絡必須具備的安全、穩(wěn)定及可靠等特點，使無人機在遠距離巡視并且有信息干擾情況下能實現與控制站的實時聯系，保證電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。

4.4 無人機激光雷達排查樹障技術

一直以來，樹線矛盾都是電力部門巡檢關注的重點對象，當樹與線的安全距離不足時，很容易引發(fā)跳閘、放電等事故。而樹障處理的兩大難點，一是樹木到導線距離的估算，二是樹障砍伐的賠償問題。前者可以通過技術手段來實現，后者則需要各方配合。估算樹木到導線的距離，傳統(tǒng)的作業(yè)方式有人工目測并心算弧垂到樹頂距離，這需要班組成員從多種角度觀察，由人的觀察角度和錯覺引起的誤差難以避免。如果要較準確計算導線弧垂與樹木之間的距離，避免亂砍亂伐，破壞植被，則需要攜帶專業(yè)測高桿、經緯儀等笨重儀器，線路巡護人員因此工作負擔巨大。激光雷達無人機作業(yè)已成為電力巡線新手段。LiAir 無人機激光雷達掃描系統(tǒng)是一款的輕型激光雷達點云數據采集系統(tǒng)，一體化集成集激光雷達掃描儀、GNSS 和 IMU 定位定姿系統(tǒng)及存儲控制單元，可實時、動態(tài)、海量采集高精度點云數據及豐富的影像信息，通過配套的 LiAcquire 機載激光雷達地面站軟件，快速獲取電力走廊數據。

4.5 無人機噴火清除線路漂浮物

使用本噴火無人機進行異物清除任務時，一般需要 2人配合協同作業(yè)，其中一人控制噴火系統(tǒng)，另一人負責無人機等裝置的控制。執(zhí)行作業(yè)任務時，首先打開噴火系統(tǒng)控制器電源及遙控器電源，手動打開位于噴槍上的總閥。開啟無人機及其遙控器電源，控制無人機起飛，定點懸停在待清理的異物附近，FPV 相機配合肉眼觀察使噴槍對準異物的重力支撐部分或是纏繞輸電線路的部分。然后控制噴槍試噴油并點火，若能命中則可以正常作業(yè)進行間隙點火，直至漂浮物焚燒清除;如果不能命中，則根據實際情況調整飛機位置，進行二次試點火，直至能正常完成作業(yè);待異物熔化掉落或是燃燒殆盡后控制無人機返航。昀后關閉各系統(tǒng)的電源、噴槍總閥，作業(yè)任務完成。

結語

輸電線路故障將會導致大面積的停網斷電，可能會導致交通擁堵、鐵路停電、生產制造廠的停工，嚴重影響人們的正常生活和經濟效益。因此，為了保證電力系統(tǒng)的安全運行，及時發(fā)現異?，F象和潛在故障具有十分重要的意義。無人機電力巡檢已經成為了我國線路檢測的重要方式，所以我們應該大力推動中國無人機電力巡檢的發(fā)展，保護中國電力系統(tǒng)的正常運行。