复杂环境下 无人机巡检线路技术应用分析

复杂环境下 无人机巡检线路技术应用分析

胡 健

云南电网公司怒江供电局 云南泸水 673200

摘 要：本文针对西部高原及高山峡谷特殊恶劣地理多微气象变化的复杂环境下，推进采用无人机巡检高压输电线路应用中，由于遇到许多具体技术难题及采取现场处理方法进行研讨分析。

关键词：复杂环境；无人机巡检；输电线路；技术应用

0. 概述

在西部青藏高原及横断山脉“三江并流”高山峡谷地区，是极其特殊地理恶劣的微气象自然环境区域，这里一座座雪山高耸入云，到处峡谷深万丈；原始森林茂密、地势险要、山高坡陡、悬崖峭壁、高山瀑布、沼泽地与溪流湖泊的组合体，特别是在雪山顶上微气象变幻莫测，刚才还是晴空万里风和日丽的艳阳天，一会儿就云雾缭绕、风雨雪交加，曾被称为“生命的禁区”，属于容易频繁受到雨雪冰冻和自然风力联合作用的自然灾害区域。迈进新时代以来国家全面推进西部大开发，现已构建起“西电东输”强大网架与区域供配电网，绝大多数输电线路都必须跨越所述特殊恶劣的高海拔、高湿度、高山峡谷的立体微气象区域。使得输电线路处在不断发生滑坡、滚石、重履冰、雪崩、大风力破坏的环境中运行，造成对主电网与区域电网安全稳定运行的较大威胁，为防自然外力破坏，加强输电线路运行管理，采用无人机巡检输电线路，降低巡检线路的艰苦与难度，提高巡维效率显得极其重要。

由于受到以往特殊恶劣地理环境外界因素的制约和限制，长期以来巡检查线路都是使用人工巡检的方式进行，每次人工巡检均需要付出较大的人力，巡检劳动强度大，运维成本较高，并且在特殊复杂环境下人工巡检根本不能做到完全巡逻检查到位，随着现代保证大电网安全可靠稳定调度运行规范的要求，仍然使用人工巡检方式已经与当前线路绝对健康运行状态的实际需求不相适应；因此推进无人机巡检线路技术工作已显得极为重要。

1. 巡检内容无人机技术应用

在采用无人机巡检输电线路过程中，为避免受到外部特殊恶劣地理复杂气象环境的影响，提高对输电线路缺陷隐患故障排查的准确率，必须深入分析了解每条输电线路跨越特殊恶劣复杂环境微气象区域状况，全面加强无人机巡检输电线路的操控专业技术人员培训，务必熟练撑握无人机性能和使用技术，做到在极其特殊恶劣复杂环境下操控无任何差错。随着特殊区域电网和输电线路规模逐渐扩大，为全面有效管控输电线路安全可靠稳定运行，有效缓解巡维人员工作压力，解放生产力，提高劳动生产工作效率，降低事故发生概率，推广使用无人机对输电电路巡检方式，是目前输电线路运行管理部门至关重要的工作。

1.1输电线路巡检内容：无人机巡检内容涉及线路本体、电力设备、线路周边环境进行巡查检测。对无人机飞行过程中巡查范围，对内部施工线路的实际状况进行有效确认。若对输电线路进行检测时发现故障需要及时上报，给线路稳定运行提供切实保证。当前对输电线路巡查施工时，开展工作包括正常、故障、特殊巡视。过去不管实施何种巡视，都使用人工地面巡查方式，遇到突发性状况时，实施人员灯塔协同巡视方法，使用此种模式无法正确有效发挥巡检工作最大化效用，原有人工巡检方式和当前现存运行实际运行状况要求无法达成一致，会对巡检工作的有效开展埋下隐患，对电力企业没办法提供实质性的帮助，没有结合实际获取输电线路，造成线路安全性、稳定性受阻的同时，还浪费了大量的人力资源。

1.2.无人机参数：依托电动形式驱动的FCZ四旋翼无人机，一般在无人机进行空载飞行时，实际无人机起飞重量大约在9kG，抛去无人机内部自身实际重量，机身最佳可以荷载10kG重量。这个型号无人机处在不同荷载的实际状况下，飞行的时间是各不相同。荷载8kG可以持续飞航20分钟；5kG荷载则可飞行30分钟。无人机不荷载状况下，能持续飞行90分钟。低于2000米是FCZ四旋翼无人机最高飞行高度，最快飞60千米每小时，无人机所处云台位置可安装红外成像设备。

1.2.使用无人机的巡检流程，针对在特殊恶劣地理复杂气象环境下的各种难以预测的具体因素影响，减轻外部自然力对无人机巡检线路飞行过程中的破坏，在拟定无人机巡检条线路方案时，务必将危急无人机飞行安全的因素都调查分析考虑落到实处后才能具体实施。

1.2.1.勘察作业：在勘察作业区域，借助无人机系统开展电力输电线路实施巡视检测制度前期，作为相关人员要对周边附近线路产地进行认真勘察，对杆塔、地标物等数据进行有效核实。然后选取最佳的无人机进行起飞和降落的飞行场地。选择场地因保证附近不存在高挺的植被和建筑，占地闽籍要在4.0m2以上。还要尽可能的杜绝对无人机产生影响的信号干扰情况，使得无人机进行起飞时能顺利进行。

1.2.2.准备起飞：在无人机起飞前，操作人员需要观察附近环境和气候状况，看天气能否满足无人机正常起飞需求。同时检测无人机状况，确定巡检任务。参照现场状况，汇编无人机起飞计划和方案。如果在自助模式下飞行，要对线路进行预先规划，调试无人机。检测确认无人机飞行状况，需要配备专业人员2名，设置警戒线，将无人机进行起飞。

1.2.3. 无人机升空：现场指挥操控人员确定无人机设备正常，具备起飞环境时，方可进行起飞操作，同时发出相关飞行指令，在无人机进行起飞过程中记录他的升空时间。与此同时，施工操作人员可以使用遥控器，监控无人机，确保无人机进入预先设定和规划范围内的航线范围，如果遇到突发状况，致使无人机不能在预先设定的范围圈进行航行，那么需要对无人机进行停飞处理，同时优化升级无人机飞行航行操作。设置无人机在航线范围内飞行速度在七到八米每秒，若要仔细巡检输电电路时，要控制飞行速度，将其控制在3～4M/S。现场作业的施工人员需要结合无人机飞行画面，及时调整云台角度，确保有效记录，完成录像拍摄、拍照等项目，获取最终飞行数据。

2.2.4. 无人机回航：在无人机对输电线路进行巡检过程中，现场操控专业人员要根据规定时间间隔，给施工操作人员提供无人机飞行状况，如果达到预期设定预警值，要及时告知操作人员将无人机实施回航操作。进行回航钱，施工操作人员要哦按段风向、风速，及时调整无人机回航速度。无人机实施回航时，要控制无人机飞行状况的平稳运行，尽量减缓速度组织下降，当与场地进行核实确认无误后，满足降落需求方可降落无人机，关闭无人机电源，对巡检飞行进行填写记录，形成检测报告。

1.3. 无线通信：整体传输信号会被输电电路周围强磁场施加影响，在地面基站、无人机实现双向传输，结合无线传输模块；操作人员结合双向要求发出具体指令，对图像数据进行有效传输，准确核实无人机位置，进行上述远距离操控都需要较强的传播速度。

1.4. 故障检查技术：安装高清相机在无人机内部，有效拍摄巡检照片并进行存储，获取收集所需信息。与此同时，施工技术人员对输电线路是否准确运行进行有效判断。在各类方式还能对线路、杆塔运行状况进行明确把握。比如有无异物悬挂在灯塔上，绝缘子有无产生破损、自爆等状况。使用无人机安装红外仪时，起能对附近标出温度出现异常的数据实施光谱图像分析，对线路是否出现故障进行明确判断。此外在使用无人机配装其它各类监测设备过程中，如探测仪，也能对杆塔、线路有无正常运行进行检测。

1.5优化图像数据：要想对输电 线路运行情况进行准确检测，要收集部分质量优秀的图片、影像讯息。当手机信息、输电线路图像在收集过程中。倘若机身、无人机设备产生抖动或各类突发状况，都会使无人机定位产生故障，难以实施定位，导致图像在后期出现过于模糊情况。对此优化预处理收集数据工具显得十分重要，在输电线路跨越许多特殊恶劣地理复杂微气象环境的过程中，作为操作施工管理人员要对图像内部存在的区别进行有效把控，提升对图像数据的整体把控辨识性。

3. 巡检技术发展前景

鉴于国内科学技术的快速发展，利用无人机实施巡检技术发展前景良好。有效使用无人机技术，第一要强化认识无人机性能的重要性，持续提升无人机续航飞行能力，根据实际状况对无人机施工作业能力进行有效提升，保证无人机在面对复杂环境的状况下仍旧可以稳定进行技术操作；第二重视机型改进工作。综合分析走廊、故障缺陷部分，选取符合要求的无人机设备机型，结合不同巡检时检查的状况，配置和安排与环境相符的无人机型号；第三，加强无人机巡检模式的研发和改进，优化升级无人机自主控制、资源配比等方面的问题，有效对无人机线路巡检进行严格把关。

4. 结论

随着社会经济的蓬勃发展，科学技术的持续进步，无人机巡检输电线路进行施工的专业技术水平也在不断发展。实际进行人工巡检时，巡查人员的专业技能和观察视角会在巡检中效率远远低于无人机进行巡检排查的手段。使用无人机进行巡检极大程度上减少了检查成本，提高了实际施工效率。国家电力部门在进行无人机技术和人才进行管理和重点培养，足以说明无人机事业将会继续蓬勃发展。

参考文献：[1]周海峰.无人机巡检输电线路技术的应用与分析[J].建筑工程技术与设计，2019,(18):1238；[2]陈天添.无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].科技与创新，2019,(4):154-155；[3]刘剑花,方宏.无人机巡检输电线路技术的应用[J].自动化应用,2018(10):69-70；[4]张昌赛,刘正军,杨树文,等.大型无人机输电线路巡检数据采集与处理关键技术[J].测绘通报,2018(S1):136-139.

作者简介：胡健、男、1994年02月、昆明理工大学、本科、电气工程及自动化专业，参加工作以来一直从事线路运维工作,职称：助理工程师，