初探输电线路无人机巡检实时通信技术白宝衡--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

初探输电线路无人机巡检实时通信技术白宝衡

发表时间：2020/5/8 来源：《电力设备》2020年第2期作者：白宝衡

[导读] 摘要：将无人机应用在电力线路巡检过程中，可以打破传统人工巡视受到地形环境影响的限制，提高线路巡检工作的效率和质量，降低巡检人员的工作强度。

        （国网山西省电力公司吕梁供电公司山西吕梁 033000）
        摘要：将无人机应用在电力线路巡检过程中，可以打破传统人工巡视受到地形环境影响的限制，提高线路巡检工作的效率和质量，降低巡检人员的工作强度。本文对实时通信技术在输电线路无人机巡检中的应用进行分析，以供参考。
        关键词：无人机巡检；通信技术；应用
        引言
        输电线路运行范围广，需要经过丘陵、高山、平原、山地、沙漠等各种复杂地形，输电线路在运行过程中还会受到风雪、雷电、大风、鸟害等自然因素以及人为因素的影响，输电线路运行过程中，可能出现杆塔倾斜、导线下垂、绝缘子破损等问题，导致输电线路短路，严重可能引起线路起火，影响到正常的供电。
        1无人机巡检系统设计
        1.1多元数据采集系统
        无人机采集数据的重要方式是低空数据采集技术，该技术具有续航时间长、成本低、数据清晰、灵活性高等优点，可以实现数据的实时传输。这一技术，让危险地带的探测活动成为可能，补充了传统的航空摄影测量，在国外已经出现内心遥感和普通航空遥感一起发展的良好局面。特别是在重大自然灾害应急反应、阴雨天影像获取、局部地区实时遥感。传统直升机巡逻时常常采用的数据获取方式有红外热像仪、可见光相机，然后通过人工数据的整合，得到相对独立有效的位置信息，这些信息之间往往关联性不强，做不到对比分析和实际应用。当无人机在平台上搭载各种类型的传感器时，获取信息的方式就大大不同了，时间和空间的精确度都有了很大的提升，且获得的数据可以通过信息化管理，多个数据进行整合和处理分析后，能够在同一时间和空间的基准上，实现多点数据共享，云数据同步。
        1.2系统结构
        无人机飞行平台自身可以对无人机的固定翼和旋翼为基础和根据进行划分。其自身搭载许多先进的传感设备和数据获取设备，还有自助预警设备和相关的避障系统等无人机飞行的必备设备。其能够在复杂的环境之中保持飞行的姿态和稳定，还能够利用自身的定位系统将自身的位置和状态实时传输给后台的数据操作人员，接着会根据探测点的环境状况以及视野情况选择合理的传感器系统，以此来最大程度获取探测点的相关数据资料。而地面实时数据获取系统是整个电力线路安全巡检系统中的关键核心，承担着重要的过渡和枢纽作用。
        2无人机巡检
        2.1正常巡视
        与传统人工巡视相比，无人机搭载的高清摄像头可在几分钟内对某段导线或某一基杆塔全方位巡视，并在关键位置拍摄照片，可以清晰查看输电导线、地线、杆塔、附属设施及通道情况。
        2.2特殊巡视
        突变气候下（气温骤变、暴风雨、大雪和覆冰等）或自然灾害（地震、泥石流等）及线路负荷有较大变化等特殊情况下，利用无人机对线路区段和部件巡视精准化。以红外测温为例，采用四旋翼无人机挂载专用红外测温仪避免人工红外测温登塔，人手轻微抖动造成测温取点有偏差。
        3光纤通信概述
        谈到现今飞速发展的光纤通信技术，其主要原理是以光纤为信息传播媒介来传播特定的携带所需传递信息的光波，以此来进行信息交流传输，达到实时交流的目的。要想利用光波来达到传球信息的目的必须使用特定的科学技术，寻找到与之相匹配的技术，通过对光波进行针对性的科学调制可以达到在光波接收仪器设备将所需传递的信息从光波中检测出来。光纤光缆行业近几十年年来高速发展，全球已铺设30亿芯公里以上的光纤，光纤通信铸就了一个庞大的信息通信技术（ICT）产业群。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

我国光纤通信技术的总体水平基本与国际领先水平同步，在一些领域已实现了从“跟踪”向“引领”转变。面向未来，光纤光缆市场发展空间巨大，生命周期很长。光纤通信技术在众多科学技术面前还是一个襁褓中的婴儿，其发展历史尚不过四十载，但在短短的时间里光纤通信技术为推动新时代世界通信技术创新带来了不可估量的潜力，光纤通信传输技术的迅猛发展必将推动中国站在全球发展的前沿，推进5G等新一代通信技术与产业的超前布局，必将推动我国在大数据、云计算、物联网等领域发展走在全国前列，推动我国智慧城市、智慧社会建设。光纤通信技术在未来的技术发展中占有一席之地，发展不可限量。
        4光纤通信在输电线路无人机巡检中有优势
        光纤线路作为光纤通信系统的重要组成板块，是传输信号的基本元素，相较于铜等普通线缆，其传输带更宽，在实际运行中可高达几十GHz．km。同时，为了进一步扩大光纤通信优势，突破单模光纤的即有局限性，那么就需要扩充光纤通信过程中的传输容量，而密集波分复用技术应用则发挥了良好的效能，事实上对光纤传输的扩容达到了原来的几十倍之多。另外，据相关研究发现，光纤作为一种新型传输媒介，相较于同轴电缆或导波管等，其损耗率更低，这也是光纤通信技术优越性的重要体现。基于光纤建构的通信系统，实现了大跨度距离的信号传输，尤其是在超长距离的传输过程中，通过传输距离的拉长，有效减少了中继站的使用数量，相应的投资成本消耗亦有所降低。以当下应用最主流的石英光纤为例，相邻两个中继站的距离已经达到了200km甚至更多，大大提升了通信系统传输的稳定性及效率。
        5实时通信技术在输电线路无人机巡检中的应用
        无线通信技术包括微波通信和卫星通信，微波是一种无线电波，它的传输距离可以达到几十千米，但是由于微波频带很宽，通信容量比较大，在传输过程中需要设置中继站进行信息交换，将数据信息加载到微波载体上并通过电波空间进行数据传输。卫星通信技术是将通信卫星作为中继站实现地面2个或者多个移动体之间建立的微波通信。卫星通信网络覆盖范围广、容量大、传输质量好、组网方便，可以实现全球网络的无缝连接，且卫星通信网络站点的建设不受到地理条件的限制，即便发生磁爆者核爆等现象，也不会影响到卫星通信网络。但是卫星通信网络传输具有延时性、回声效应，这主要是由于无线电波在自由空间传输过程中首先需要从地球站发送到同步卫星，同步卫星接收以后再发送到地球，从而导致了通信延迟。无线通信技术不需要在传输范围内设置有线传输电缆，只需要架设一定高度的天线就可以实现一定范围内的通信，具有建设成本低、建设周期比较短，适应性能比较好等优点，但是无线通信网络在通信过程中，受到周围环境的影响比较大，如果通信点之间有障碍物，则影响到通信质量，且在传输过程中，容易泄露传输数据。
        结束语
        输电线路无人机电力线路巡检过程中，飞行距离和飞行环境都会影响到通信距离。目前无人机的通信技术还不够完善，只能使用无线通信网络中的Ku波段和Ka波段，飞行达到一定的高度，则选择Ka波段，减少数据信息的损失，无法实现无人机远距离的飞行任务。因此，还需要进一步完善无人机巡检系统中的通信技术，提高无人机巡检通信质量和通信距离。
        参考文献
        [1]梁文勇,吴大伟,谷山强,王海涛,严碧武,刘辉.输电线路.多旋翼无人机精细化自主巡检航迹优化.方法[J/OL]..高电压技术:1-8
        [2]张好铭,郑万成,李晨,刘铮,王璐,于磊,金铭.无人机.在架空输电线路导地线弧垂检测中应用.的探索与研究[J].智能建筑.与智慧城市,2020(02):.70-71.
        [3]万康.无人机.在山区高压输电线路隐患巡检中的应用[J].南方农机,2019,50(23):269-270.
        [4]艾红卫,张忠宜.输电线路.巡检无人机飞控系统抗干扰.关键技术[J].黑龙江电力,2019,41(06):471-474.
        [5]吴立远,毕建刚,常文治,杨圆,弓艳朋.配网架空输电线路.无人机综合巡检.技术[J].中国电力,2018,51(01):.97-101+138.