无人机系统在架空输电线路巡检业务中的应用艾力艾克拜•米吉提

无人机系统在架空输电线路巡检业务中的应用艾力艾克拜•米吉提

艾力艾克拜•,米吉提

(国网新疆电力公司疆南供电公司新疆喀什844000)

摘要：基于架空输电线路巡检业务需求，分析不同巡检业务对探测手段及载荷传感器类型的要求，根据载荷成像要求提出对飞行平台飞行指标的要求。从载荷能力等不同维度对不同的无人机平台进行系统对比，考虑载荷对飞行平台的要求，提出不同无人机平台可搭载任务载荷设备，进而形成不同的无人机巡检系统。结合不同无人机巡检系统的特点，实现架空输电线路巡检中对不同无人机系统的最优选择，达到提高巡检效率，降低运维成本。

关键词：架空输电线路巡检;无人机巡检系统;任务载荷;应用研究

引言

随着我国近年来低空空域的逐步开放，以及无人机控制技术、导航精度的提高，国内民用无人机发展非常迅猛，未来几年将保持50%以上的增长。技术的快速发展为大型固定翼无人机的民用领域行业应用提供的机遇和巨大促进作用。无人机以其简单小巧、成本低廉、容易操控、对作业环境要求低等优点已经在社会多个领域得到广泛应用。如今在输电线路运行方面的应用更发挥了巨大作用。目前，国内部分电力公司已采用小型固定翼无人机用于输电线路通道巡视，但大型固定翼无人机尚未广泛应用于电网巡检中，林业海洋等行业的成熟应用为电网应用提供了参考和借鉴意义，电网大范围通道巡视和应急灾情巡视需求，有必要进行大型固定翼无人机相关技术研究和推广应用。

1架空输电线路巡检业务及手段

架空输电线路巡检从大的方面可以分为3类，主要对线路、线路走廊环境及灾害影响进行巡检。线路由线路本体和附属设施组成，对线路的巡检属于精细巡检，要求能够识别销钉级目标;电力线到下方地形地物的距离是影响电力线安全的主要因素之一，因此快速准确测定电力线距离下方地形地物的距离，即电力线测距，是电力线巡检的一项重要内容。对线路走廊环境巡检属于快速巡检，要求能够识别典型影响线路安全的目标。灾害可分为地震、山火、覆冰等，对于大面积灾情普查属于快速巡检，对于检测覆冰厚度则属于精细化巡检，分辨率要求较高。

2无人机平台分析

无人机平台多种多样，有不同的划分标准，从起飞全重考虑，可将无人机划分为小型无人机、中型无人机和大型无人机。从机翼类型划分，又可以分为多旋翼无人机、固定翼无人机和无人直升机。参照国家电网《架空输电线路无人机巡检系统配置导则》(Q/GDW11383—2015)，根据空机重量划分，将无人直升机和固定翼无人机分为4类:小型无人直升机(≤7kg)、中型无人直升机(7～116kg)、小型固定翼无人机(≤7kg)、中型固定翼无人机(7～

20kg)。

2.1起降方式

固定翼无人机起飞方式多样，包括滑跑起飞、手抛起飞、橡皮筋弹射起飞、火箭弹射起飞、车载起飞和垂直起飞固定翼。降落方式包括滑跑降落、撞网降落、伞降、机腹擦地、垂直降落。对于大型固定翼无人机，可取的起飞方式为滑跑起飞、橡皮筋弹射起飞。降落方式以滑跑降落最为常见，其次为伞降。

2.2载荷能力

无人机在电力线路巡检作业中的特点应具备良好的续航时间、抗风能力且应具有搭载光学任务系统吊舱的能力。固定翼无人机载荷能力跨度较大，一般而言，固定翼无人机空机重量越大，载荷能力越强。大型固定翼无人机最大载重可达20kg，在满载情况下，可飞行1～4h。极少部分大型固定翼无人机可搭载30kg的载荷，并维持4h以上的巡航能力。

2.3飞行半径

无人机飞行半径受数据链影响。根据传输距离，数据链可划分为近程、中程和中远程数据链，其重量也随之增加。便携式多旋翼无人机和小型固定翼无人机由于载荷能力有限，配备近程数据链，数据传输距离在5km左右;中型无人机配备中远程数据链，飞行半径可达100km;大型无人机配备远程数据链，飞行半径通常在200km以上。

2.4工作效率

无人机随着空机重量的增加，其作业前的展开时间和作业后的撤收时间都会增加。大型固定翼无人机进行电力巡检时候，作业前准备时间至少为30min，撤收时间至少为15min。大型固定翼无人机起飞时间大约持续1～4h，飞行里程可达80～300km机组/天，有效巡检里程效率约为50～200km机组/天。固定翼无人机单个机组进行电力作业时候，每个机组需要配备一名飞控手和一名地面人员。此外大型固定翼无人机根据无人机大小及飞控链路复杂程度还需要配备1～2名辅助控制人员，当大型固定翼无人机遇到运输及安装困难时候，还需要1名辅助地勤人员。

2.5后期维护

在操作控制方面，固定翼无人机操控比多旋翼复杂，但比无人直升机简单。在可靠性方面，有活动的机械连接部件，飞行过程中会产生磨损，导致可靠性下降。在勤务性方面，固定翼无人机零件比较多，安装也需要技巧，相对比较麻烦。

2.6起飞场地要求

便携式多旋翼无人机和无人直升机可垂直起降，对起飞场地基本无要求，对于滑跑起降的固定翼无人机，随着起飞重量的增加，其滑跑距离也随之增加。

3不同无人机巡检系统

无人机在电力线路巡检作业中应具备良好的续航时间、抗风能力，且应具有搭载光学任务系统吊舱的能力。不同无人机平台具有不同的飞行特点，结合任务载荷对飞行指标的要求，可得出任务载荷设备适合搭载的无人机飞行平台，形成不同的无人机巡检系统:①便携式多旋翼无人机和无人直升机能够悬停作业，可搭载可见光设备和紫外、红外设备进行精细化巡检。由于便携式多旋翼无人机飞行航时和飞行半径有限，通常用于短距离线路巡检，采用紫外和红外设备进行远距离线路巡检则选择无人直升机飞行平台。②无人直升机可搭载SAR进行线路通道走廊的三维建模。③便携式多旋翼无人机和无人直升机搭载激光扫描设备进行线路走廊环境监测。④固定翼无人机飞行速度快，短时间内可进行大面积巡检作业，可搭载可见光和红外载荷进行快速巡检。

4无人机发展探索

在电力系统的建设过程中，有效的利用好无人机的特性与优势，可以更好的实现对高海拔、大风速的条件进行航空拍摄的目的。运用无人机的高分辨率相机对目标进行拍摄，对信息进行特殊的加密处理，在无人机测得的数据中归纳总结出相关地形图像信息，结合有关方面的测绘手段，对所得的数据进行补充完善，提供更加高精度的测量手段，可以更好的完成对地形的勘测。在线路的巡检与监查方面运用好无人机的优势，可以有效的避免因地形复杂带来的安全隐患和技术难题，有效的降低检测的周期与时间，提高检测的工作效率，实现对电路的安全高效检测目的，有效的保障国家的财产安全。无人机在未来发展中将会对以上方面不断地完善，同时以此为基础研发出更加先进的勘测手段，克服因地形天气等因素造成的困难，总之可以看出，无人机在未来电力工程建设中将会发挥出更加强劲的优势。

结语

本文对不同无人机系统在架空输电线路巡检中的应用进行了详细分析研究。不针对具体机型和载荷展开应用研究，而是从需求本身出发，根据应用要求研究需要的任务载荷和飞行要求，系统地对无人机巡检系统的选择进行了分析，提供了架空输电线路不同巡检业务可选择无人机巡检系统的建议方案，以达到线路巡检降本增效的目的。

参考文献:

［1］周志文，周昌昌，路明悦．浅析固定翼无人机在输电线路巡视中应用［J］．管理实践，2012(11):431-435．

［2］汤明文，戴礼豪，林朝辉，等，无人机在电力线路巡视中的应用［J］．中国电力，2013，46(3):35-39．

［3］李勇．无人飞行器在特高压交流输电线路巡视中的应用模式研究［D］．北京:华北电力大学，2014．

［4］金国伟，汤亚俊，许俊州．无人机巡线技术与路径定位巡线技术对比分析［J］．信息化研究，2015(12):11-14．