黄浩洋 王超 程添钰
珠海科技学院
摘要：通过对无人机航拍采集的图像信息进行分析和整理，我们可以从中发现线路中的技术缺陷和故障问题，图像显示和低空摄影技术替代了人工观察检查，在行业发展的蓝图中具有十分重要的现实意义。本文对输电线路运维检修中无人机的应用进行分析,以供参考.
关键词：输电线路;运维检修;无人机
引言
随着我国经济发展和人民生活水平的提高，对于电力能源的需求也逐年增加，输电线路作为电力能源传输的重要载体，国家电网公司和南方电网公司也加快输电线路的建设，呈现逐年增加的趋势，但输电线路运维现状不容乐观。现有输电线路运维人员缺口较大，且传统人工巡检模式存在巡检工作强度高、效率低、效果差的问题，加之输电线路多位于远离城镇、远离交通干线、人烟稀少的高山大岭地区，需要特巡特维的任务日益增多，输电线路巡检工作面临的问题日益突出。
1.输电线路无人机巡检关键技术研究进展
1.1自主巡检技术
自主巡检技术是输电线路无人机巡检技术研究中的重点课题，该项技术在理论上能够让无人机自主飞行、运作，基本可以摆脱人工。根据现有研究成果可知，可以使用激光雷达、实时动态高精度定位技术来实现无人机自主巡检，其中激光雷达技术能够自动获取飞行线路的高精度三维点云数据，由此能对飞行线路进行规划，而实时动态高精度定位技术能够对无人机实际飞行路线进行控制，确保无人机飞行路线与规划路线吻合。现实情况中自主巡检技术尚处于研究阶段，因为该项技术的实施涉及到无人机飞行时的航高、坐标、惯性等多种不确定的因素，所以该项技术在目前研究中的成本会比较高。同时，无人机在对输电线路进行巡检时要考虑到杆塔巡检的精细程度，而激光雷达技术在这方面还不够成熟，无法投入实际运用，这是该项技术未来的研究方向。此外，自主巡检技术还有很多待研究的点，如无人机续航问题、地面工作站巡检任务采集功能等，这些问题不但尚未解决，也没有产生对应的技术，这也是后续需要研究的重点。
1.2问题识别技术
在相对较早的无人机巡检技术应用中可知，输电线路巡检人员一般是操作无人机，利用无人机搭载的摄像设备对线路局部进行拍摄，随后人工对拍摄图像进行分析，最终得出判断结果，确认问题位置、类型、规模等。这种方式确实行之有效，但依旧依赖人工，在人工不稳定性的影响下有可能作出错误判断，同时无人机拍摄图像存在清晰度等方面的缺陷，人工不一定能作出判断。因此，在现代无人机巡检技术研发中提出了问题识别技术概念，该项技术主要就是让无人机系统具备自主判断问题的能力，根据当前研究成果可知，该项技术已初具雏形，即近些年国家电网公司在物联网技术支撑下，结合深度神经网络算法、大数据和图像识别技术等实现了问题识别技术，使得无人机系统能够自动分析输电线路上的问题，并生成巡检报告，免去了人工分析的环节。
1.3无人机智能联动
当无人机巡检平台接到可视化平台推送的通道异物告警后，巡检平台将异物位置信息发送到无人机，同时给无人机发送清障指令，无人机接到指令后自动更换搭载设备，搭载激光清障器和高清摄像头，利用5G通信高带宽、低延时、高精度的特点，准确到达异物位置，并锁定异物，高能激光束射到目标异物，通过光热作用将架空线路上的漂浮型异物部位吸收激光导致局部温度急剧升高后熔化或气化，从而掉落。
2.无人机在输电线路人工检查中的应用
2.1适用于传输线的全方位检查
在输电线路检查中，无人机具有很大的应用优势。高性能无人机的硬件包括地面站和漂浮在无人机空中部分的两个组件。
可以配备可见光摄像头，该可见光摄像头可以在各个方向拍摄电力传输线，并通过系统的模拟信号传输和无线通信模块将捕获的图像转换为视频。通过专业软件，检查人员可以实时查看无人机捕获的图像，并根据无人机捕获的图像判断传输线的运行状态。此外，面对特殊的线路检查要求，检查人员可以使用遥控器控制无人机，从而使无人机避开障碍物并更快地找到故障位置。此外，还可以灵活地调整安装在无人机上的可见光摄像机的焦距。检查人员可以通过遥控器调整无人机的焦距，使目标位置更清晰。检查完成后，被捕获的巡逻图像将保存在计算机上。无人机采用多功能转换头进行输电线路检查，可以通过更换人员有效地完成检查，显著降低了检查人员的工作强度，有效规避了安全隐患。
2.2适用于检测传输线错误
无人机在输电线路故障的检测中起着重要的作用，无人机主要有三种检查方法。第一，通过雷达检测错误；第二，通过视频检测错误；第三，使用红外检测错误。雷达检测可以提高对传输线的定量测量精度，雷达测距装置可以准确地测量传输线与周围障碍物之间的距离，为维护和安装提供参考。在目视检查中，检查人员可以通过安装在无人机上的摄像机拍摄传输线，并通过通信模块将航拍照片或视频传输到地面站的计算机。检查人员可以借助专业软件分析传输线的实时运行。红外线检测技术利用红外线帮助检查人员进行图像分析，适用于肉眼无法识别的线缺陷检查，在线金属缺陷检测中具有很高的应用价值。
3.无人机在输电线路运维检修应用
3.1 VR技术无人机
VR无人机为电源控制提供了高度安全性，并且易于使用。传统无人机容易坠毁，并不擅长识别障碍物，但VR无人机能很好地解决问题，因为三维感官的变化具有生物优势。在使用无人机巡逻时，通过卫星对设备状况进行核查和监测。VR无人机能够快速准确地检测设备中的错误和缺陷，比卫星更高效，大大缩短了错误处理时间。无人机的使用只需要一个员工遥控器。随着技术的发展，未来的无人机可以脱离控制，直接通过VR设备进行智能飞行。
3.2在无人机模式下的应用
在对无人机进行能量修复时，必须选择飞行方法，以避免无人机在极端天气事件中可能遭受的损害。进行巡逻时，无人机必须保持与线路的安全距离，光学任务包位于无人机下方，以确保巡逻质量，避免电磁干扰，保证无人机的空间，并在线路上方飞行。当光学容器具有足够的视角时，摄像机可以进行单向巡逻，在较高电压级别时，摄像机必须在电路两侧来回切换。通信链路系统是电力调度的重要组成部分，满足了无人驾驶飞机对电源控制通道的要求。通信链路通常是直通模式，即当无人机靠近地面控制车时，无人驾驶飞机直接与地面控制车通信，在途中没有障碍。但是，其中许多线路都位于山区，那里的许多障碍物，如山、树等，可能严重干扰无人机传输的信号。当无人机在超载情况下运行时，可以在地面雷达模式或空中中继模式下进行通信。将中继设备安装在开关杆上的通信系统中时，地面中继模式成本较低。但是，操作很复杂，在安装过程中很可能受到当地环境因素影响的特定地形下规划地面中继点需要人员。
结束语
总体而言，在输电线路检查工作中，无人飞行器具有很大的应用优势，有效地代替了人力，能进行高效、准确的检查工作，显著降低了检查人员的工作强度，有效减少了输电线故障。准确、快速的调查减少了人力、物力的投入，有效地保证了输电线路检查工作的安全，极大地促进了电力领域的技术创新。
参考文献
[1]李建峰,段宇涵,无人机在输电线路巡检中的应用[J].电网与清洁能源,2018,33(08):62-65+70.
[2]李鸣.基于无人机的电力输电线路巡检监测系统研究[D].北京交通大学,2018.
[3]施孟佶,秦开宇,李凯,郑永康.高压输电线路多无人机自主协同巡线设计与测试[J].电力系统自动化,2017,41(10):117-122.
[4]周志文.输电线路的无人机测距技术研究与应用[D].华北电力大学,2017.
[5]熊典.输电线路无人机巡检路径规划研究及应用[D].武汉科技大学,2017.