无人机电力线路安全巡检系统及技术要点探析

无人机电力线路安全巡检系统及技术要点探析

张新翌

（大理西电实业有限责任公司云南大理671000）

摘要：借助于计算机互联网和通信卫星信息技术的支持，一些高难度的物理探测和工农业生产项目，应用无人机代替人工作业的越来越多，其中，电力线路应用无人机代替人工安全巡检就是具体的实例，加强对该系统技术要点的研究，有助于信息技术的开发利用，提高无人机的应用效率。本文结合生产实践经验，探究电力线路无人机安全巡检的可行性和发展潜力。

关键词：无人机；电力线路；安全巡检系统；关键技术

1无人机巡检系统的工作目标

1.1实现远距离勘测

目前，在利用无人驾驶飞机进行电力线路巡检的过程中，常用的技术手段就是巡检技术。主要利用的技术装备就是红外线测量工具、紫外线测量工具以及激光扫描技术设备，其工作目标，就是实现远距离发杂环境下的精确测量。由于各种测量技术工具都是以无人机为载体，能够克服地形复杂造成的各种人工测量障碍，实现高效准确的测量，加上计算机软件的信息处理分析的便捷高效，全面提高了远距离测量的精确性，为电力线路巡检的安全状况提供了基础数据，全面提高了电力线路的巡检质量。

1.2构建数据信息处理平台

无人机与红外线测量技术、激光扫描技术的联合作业，通过卫星通信技术、计算机互联网软件及技术的共同作用，构建了电力线路数据信息处理平台，通过人工遥控无人机的飞行和操控各种技术工具，收集电力线路的运行信息和安全隐患，通过通信技术传入计算机信息处理器，对线路运行状态的安全数据进行全面的分析处理，及时汇集信息中心数据库的相关模块，各种故障判断诊断仪器在信息资源共享的技术支持下，对出现问题的处理和发生故障的预测，在平台随时显示，不能自动化处理的，就报警转人工处理。

2电力线路巡检无人机设备系统的功能和技术要点

2.1控制无人机飞行姿态的技术要点

利用无人机工具进行电力线路的安全巡检，必须能够有效控制无人机的飞行姿态，使其能够满足各种地貌和空间穿行的性能需要。一是设定飞行区域。要根据电网传输距离和高空架线的宽度，控制无人机的飞行区域，确保巡检的准确性。二是考虑到恶劣天气的影响因素。三是选择较为合适的控制软件。根据电网的辐射半径和地貌特征，以最大限度发挥无人机的性能为目标，选择较为合适的控制软件。目前，应用较为广泛的PID技术。主要技术优势能够实现无人机多个角度的穿梭、俯仰和翻滚，适合线路多方位的全面巡检。

2.2多种传感器共同作用下的高精度测量

电网在安全运行过程中，具有很多的参数指标，比如，声音、温度、光感等等，绝缘皮的破坏就会在光感上发生变异；用电高峰的超负荷运转，线路的温度就会升高；因此，要准确地巡检线路，实现巡检结果的精确判断需要多传感器的共同作用高精度测量信息，在计算机信息中心的分析处理，才能实现巡检目的，发挥设备系统的技术作用。无人机载体上的每一个传感器分别连接信息中心的子系统模块，传感器对扫描的数据信息传递到处理器，处理器把信息存储数据库的专用模块，软件将相关信息传给负责诊断的仪器装置，诊断信息再经过处理器汇集数据库的专用信息模块，通过信息资源共享功能，相关巡检结果就会在计算机上搜寻得到。由于多传感器的作用，测量的精度较高，运行质量状况判断较准。

3大型无人机电力线路巡检需要的安全飞行性能和技术要求

3.1差分定位导航技术满足实时定位。

在电力线路巡检过程中，大型无人机要实现超低空的俯仰翻越，实现超视距的巡检测量，一般采用制导精度非常高的差分定位导航技术设备系统。该技术设备系统由基站和差分流动两种信号接收机，以及差分数据链接设备构成。能够满足无人机任何环境条件下的飞行实时定位。

3.2无人机的数字中继通信技术，满足实时传送信号。

无人机承载的电力线路巡检设备，都是传感器元件，这些元件工作时，都是电信号与各种物理信号的相互转换，因而受地形磁场条件、电缆电线的电磁干扰也很多，通讯链路往往受到很多限制，为了排除干扰，保障无人机飞行过程的信息传输，一般采用无线通信网中继技术和无线通信网无中继技术。两种技术都能实现无人机飞行过程的信息传输。该技术设备系统分为目标机、地面基站、中继通信三个模块，组成链路系统，在技术上保证了界面可视化需求和对各个运行监测点的监控，以及参数配置和信息的分析储存、障碍故障报警等。

3.3米波雷达系统，满足无人机自主避障的需要

由于输电线网是人们生产、生活的能源供应通道，因此，电力线路经过的区域不仅是空旷的野外，也经过村庄、树林、交通设施等等，无人机在飞行巡检的过程中，如果不具备高超的自动避障功能，就难以实现整体线路的巡检作业。为了满足无人机自主避障的技术需要，人们研制出了米波雷达，该技术的应用不仅能使无人机有效的自主避障，安全飞行，还能对无人机进行安全制导，实现其线路的巡检目的。

3.4控制无人机航线与电力线路的安全距离。

无人机电力线路巡检航线的设计，也是该系统需要注意的重点，飞机距离电力线路较远，可能影响设备对线路安全性能的检测，距离太近又会造成机体航线与线路的交叉接触，影响无人机的安全运行。因此，应用相关制导和避障技术，搜集数据信息，设计无人机的航线航迹，能够有效的解决问题。

4电力线路无人机安全巡检设备系统技术要点

4.1巡检设备系统的构成

该系统主要由三部分组成，一是操作平台；二是无人机及其巡检装置设备；三是信号传输、接受和处理装置。操作平台和信息数据处理中心通过数据链路，连接地面基站和无人机。4.2巡检设备系统的技术要点。

根据无人机的性能结构和电路巡检作业的技术要求，主要技术要点必须满足线路安全运行的实时监测需要。（1）有效控制无人机飞行巡检姿态的关键技术；分别包括米波雷达自主避障和飞翔导航技术。（2）对电力线路实施全方位的监测和数据搜集，包括多传感器元件高精度的测量和控制技术；（3）对电力线路安全运行缺陷和故障隐患的排查、探测、诊断技术；（4）无人机配置的激光扫描装置系统各个标准参数核对校验技术；（5）飞机无线通讯和中级通信技术；（6）检测数据信息的分析处理技术；（7）云数据搜集、传输、高精度配准以及拼接技术；（8）全自动海量点云DEM、DSM生成技术；（9）信息化正射影像生成采集技术。

4.3成功案例的实验分析。

去年3月，某县供电公司根据国家电网的具体要求，开展无人机巡检电力线路实验。选择的无人机型为中型。电力线路为500KV支线输电线网和220KV支线输电线网。无人机的起飞、降落场地有足够的安全保障。分别选择白天、夜间、恶劣天气不同时段的48小时以上连续巡检。电网线路巡检里程为860Km,发现隐患55处，自动排除故障1处。经过不同条件下的巡检测试，结果表明，对利用无人机进行电路巡检作业具有很强的可行性。与人工作业比较质量好，成本低，投入和效益较为合理。

5结束语

得益于信息通信技术和传感技术的支持，无人机在地理线路巡检过程的应用，以显示了较强的技术优势，进一步加强无人机电力线路安全巡检系统及技术要点的研究，对无人机应用于电力线路的安全运行巡检，实现技术创新具有很好的促进作用，值得广泛的推广。

参考文献

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