许强 杨曦 赵秦龙
中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局 云南 曲靖 655000
摘要：现阶段，社会进步迅速，我国的智能化建设的发展也有了相应的进步。电力系统是国民生产、生活中的重要一环，是经济的重要基础。随着经济发展，我国的输电线路分布也越来越广。但输电线路所在区域通常地形复杂，通常为较偏远的山区、林地，跨越湖泊、河流，远离主要交通干道，且长期暴露在自然环境中，再加上人为损伤等因素，会引起断股、断线或磨损等故障，影响电网运行的安全性，甚至造成无法想象的经济损失。传统的人工电力巡检方式难以克服复杂地理环境带来的重重困难，如巡检人员的技能需求严苛、人身安全无法得到保障，人力物力成本也十分高昂等，因此输电线路巡检的自动化和智能化成为了该领域重要的发展方向。
关键词：无人机；电力巡线；智能避障方法研究
引言
无人机电力巡线能够解决卫星遥感和地面监测手段时间分辨率和空间分辨率不高问题，弥补有人机航空巡视响应速度较慢、效率低的不足，降低人工作业量，且无人员伤亡风险，提升电力实时监控和应急响应能力。目前关于无人机电力巡线的研究主要集中于飞行控制、航迹规划及数据处理等方面，而在无人机测控通信方面研究较少。
1无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义
我国幅员辽阔、地大物博，很多电力线路架设在环境恶劣的地区，且电力线路多是暴露在外，未经任何保护措施，长期经受风吹日晒与自然灾害影响，很容易产生一系列故障，这要求电力企业定期对电力线路进行巡检工作，以及时发现问题并解决问题。但是以前多采用人工巡检的方法，对电力线路进行巡检工作，但是受环境因素影响，巡检效率一直不高，且容易忽略掉很多细微的问题，导致出现用电安全问题。无人机技术兴起之后，电力系统安全方面人员开始将无人机技术应用于电力线路巡检工作，通过无人机搭载巡检设备完成巡检工作，相对于传统的人力巡检方式有着多方面的积极意义，主要表现在三个方面：其一，将无人机技术应用在电力线路巡检工作中，能够有效避免恶劣环境对巡检人员的伤害，极具安全性；其二，在任何时候都能进行巡检工作，排查电力系统中的问题，极具便利性；其三，无人机巡检速度最快可达一小时数十公里，相比于传统形式的人工建立巡检工作，极具高效性。虽然无人机技术应用还处于起步和发展阶段，有着诸多的不足，但是随着科技的发展，这些问题都将得到解决，且如今的无人机电力线路安全巡检系统有效结合了电子通讯技术、雷达定位技术、信息化分析技术等，让无人机在电力线路安全巡检中的应用焕发出更强的生命力。
2无人机电力巡检中的关键技术
2.1无人机飞行控制技术
无人机电力巡线任务中，飞行控制技术主要包含自动寻线、实时避障和位姿控制等，是巡检系统中最重要的一环。区别于飞手手动控制无人机进行寻线，自动寻线无人机可以根据预先导入的线路、杆塔和地理环境等数据，自主完成寻线任务，减少了对经验丰富的飞手的需求，削减了人力成本。而实时避障则允许无人机在执行巡线任务时，利用红外系统、声呐系统等结合计算机视觉技术对非预期内的障碍物进行躲避，减少无人机的损耗，保证寻线任务的顺利执行。无人机体积小、质量轻，遭遇恶劣的自然灾害时，可能会在一定程度上失去平衡，并偏离航线，位姿控制模块会通过重力感应器、角度感应器等判断无人机当前位姿，并结合航线数据进行调整，帮助无人机恢复平衡状态，并回到既定航线之中。同时，精准的位姿控制还能帮助无人机更好地拍摄不同角度的线路、杆塔图像，提升后期的故障检测效率和准确度。
2.2无线通信技术
为了实时获取无人机状态、向无人机发送控制信号并获得回传图像和视频，地面工作人员和巡检无人机需要进行实时双向通信。由于输电线路所处环境复杂，自然条件恶劣，无线通信系统需要具备较高的带宽和稳定性，以及较强的抗干扰能力，来确保地面工作站与无人机之间的通信质量。本文的研究重点就是围绕无人机和地面服务器之间的高性能通信展开。
2.3故障检测技术
在进行故障检测前，还需要对接收到的图像和视频数据进行预处理，否则会大大影响故障检测的精度。巡检任务中，所拍摄图像质量的好坏，除了受拍摄设备本身性能的影响，还会因为无人机机身或搭载设备的抖动、偏移导致图像变得模糊，因为复杂、多变的背景导致拍摄部位和背景难以区分等。合适的图像去模糊技术、图像分割技术以及红外温度校准技术能减小系统对于图像识别的难度，更加准确地进行缺陷和故障的判断。通过分析经过预处理的红外图像，可以判断线夹、绝缘子和线路是否存在异常发热和高温，通过分析经过预处理的可见光图像，可以判断是否有线路破损、杆塔异物和导线断股等缺陷存在，从而发现输电线路中的故障并进行报警，提醒地面工作人员尽快进行排查和检修，减少可能存在的安全隐患和经济损失。
3解决无人机电力巡线的智能避障建议
3.1扩大超声波的适用范围
扩大超声波的适用范围，在适用的过程中感应速度和精度都需要提高。尤其在超声波主动测试的过程中，需要提高超声波的精度，避免障碍物较远超声波过弱精度降低。超声波在主动发射时尽量降低对反射物体的要求。尽可能提升超声波的技术，使超声波在大风条件或者是海绵吸附的条件下也能够使用。不仅如此，在主动测试过程中，尽可能提升超声波的技术，避免两台机器之间的相互干扰，扩大超声波的适用范围。
3.2促进激光技术成熟
需要促进激光技术的发展越来越成熟，激光技术虽然只是位移的传感器，只能给出一个测距值，但也需要尽可能提高激光技术的发展技术水平，尤其是激光技术的波束非常窄，可以通过多个多束激光组成雷达。需要提高激光技术的精度和抗干扰能力，并且尤其是提高激光元件的技术。在目前的发展水平中需要增加与其他国家的技术交流，提升激光元件的技术，避免激光元件价格贵，降低激光技术的使用能耗和激光技术的使用成本。
3.3减少红外避障技术干扰
红外线的避障技术也需要降低对受反射物体的要求，提高红外线技术，避免红外线容易被吸收。尤其需提高对一些黑色物体或者会穿透的透明物体之间的抗干扰能力。这样一来，才能够提高红外线避障技术的精度。不仅如此，红外线技术虽然只是单点测距获得特定方向上的距离数据，要提高红外线技术的测试水平，除此之外红外线的避障技术虽然也采取了主动测距的方式，但是需要尽可能避免两台机器之间相互产生干扰的问题。
3.4促进“大疆无人机”避障技术发展深入
促进“大疆无人机”中的精灵4Pro上的五向避障技术的发展水平更加深入。能够写出有效的视觉识别或者地图重构的算法，也能够在无人机上提高自身计算能力的同时降低损耗，保证无人机的稳定运行。同时“大疆无人机”精灵4Pro上的五向避障技术也需要提高计算和数据储存能力，同时提高自身的续航能力。不仅如此，也需要处理好功能的边界，在视觉受限的情况下也需要保证功能正常运行。
结语
综上所述可知，随着电力行业的高速发展，电力线路数量的增长，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检中的比例。实现无人机在电力线路安全巡检工作中的合理运用，需要相关工作者结合电力线路安全巡检实际情况与无人机现状进行不断的探索与改革，进而促进两者的高速融合，提升电力线路安全巡检质量与效率，保障电力行业的可持续发展。
参考文献：
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[2]宁柏锋.无人机电力线路安全巡检的关键技术分析（J）.计算机产品与流通，2018（4）：161.
[3]麦晓明，刘正军，彭向阳，等.无人机电力线路安全巡检航线及任务规划软件系统设计（J）.广东电力，2017，26（12）：81-85.