多旋翼无人机 在输电线路巡检中的应用

刘岩

国网江西省电力有限公司上饶供电分公司 江西 上饶 334000

摘要：现如今，我国是社会经济迅猛发展的新时期，多旋翼无人机被逐渐用到了输电线路巡检系统中，并代替人工巡检。高压输电线路，杆塔较高，距离较远，数量较多，目标较小，地形环境复杂，这些因素使多旋翼无人机在巡检输电线路时遇到很多困难。为了使多旋翼无人机满足巡检输电线路的要求，需要多旋翼无人机具有更长的续航时间、更强的抗电磁干扰能力、更好的地形适应能力、更远的控制距离、更轻的质量、更佳的拍照性能，提高输电线路巡检的效率和质量。

关键词：输电线路巡检;多旋翼无人机;人工巡检

引言

科学技术的不断进步，扩大了电网建设的规模，同时也提高了电网结构的复杂化程度，这就需要电力企业工作人员定期对电网进行巡检和维护，才能保证线路安全稳定运行。然而，电网结构的复杂化给工作人员巡检工作带来了一定难度，传统的人工巡检方法需要投入大量的人力资源，劳动强度大，但工作效率较低。目前，电力行业会选择利用多旋翼无人机技术对输电线路进行安全检查，然而，多旋翼无人机在控制过程中会发生失控、撞击、被劫持等事故，加上输电线路的结构越来越复杂，这就需要工作人员对多旋翼无人机巡检安全技术进行不断的研究与创新，才能满足当下复杂化的线路结构巡检要求。

1概述

从设计的角度来看，多旋翼无人机体积小，可移动。在应用于输电线路检查后，可以有效地提高输电线路检查的整体质量和管理水平，使经济和社会效益最大化。它也可用于寻找输电线路上的故障点，并由无人驾驶飞机探测输电线路的运行状态。这可以有效地防止故障，并准确和及时地定位故障所在的位置。随着社会经济的不断的发展，越来越多的高压电线电路变得越来越困难，如在绝缘子闪络、雷击、萃取和磨损等远距离传输，传输、塔楼，由于自然条件甚至山区溪流断裂时往往会出现人工问题，爬杆等传统方法导致人员受伤，输电线路运行状态，自然条件，劳动强度低效，人身安全保障不高、成本高的问题，很难保证质量，在电网上视察，并满足安全方面的工作。

2多旋翼无人机在输电线路巡检中的应用

2.1超声波测距

工作人员利用超声波发射器向某一个方向发射超声波，在发射的同时要开启计数器，超声波在传播过程中如果遇到障碍物，便会立即反射回来，当反射回的超声波与超声波接收器接触以后，便会立刻停止计数器的计时功能，然后就需要对超声波发射脉冲和接收脉冲之间存在的时间差进行测量，在测量结果的基础上结合超声波在空气中的传播速率，以此来计算到障碍物之间的相对距离。此外，超声波测距技术具有成本低、操作方便等优点，但是，超声波的传播容易受到信号的干扰，或者在碰到障碍物时缺乏足够的反射能力，就会降低避障系统所测量到的有效距离。一般而言，超声波传感器的探测距离最大高达十几米，而最小只能探测几米，目前，在多旋翼无人机巡检工作中使用到的超声波避障系统所能够测量的相对距离都较短。

2.2多旋翼无人机的巡线作业流程

1）准备阶段在多旋翼无人机巡视作业之前，工作人员应先做好资料的收集工作，对巡视区域的大致情况进行细致的了解，并了解机场、军事禁飞区等地方的设施情况，获取相应巡视输电线路杆塔的坐标和它的高度。同时，还需要对现场的安全管控措施进行充分的准备，编制相应的飞行安全管控方案和应急方案。2）实施阶段在准备工作完成后，才可以进入实施阶段。在实施阶段中，各个部分的技术人员应做好自己的本职工作，并且严格按照相关的作业规范开展工作，从而保证人安全和设备的安全。飞控手与程控手之间应相互保持沟通，保证多旋翼无人机在执行任务的过程中的稳定安全。

2.3故障巡检

故障巡检通常是当输电线路发生故障问题时，多旋翼无人机设备可在故障区域进行全方位的故障巡检，及时地将故障区域内的故障情况以及故障范围向工作人员进行反馈，将输电线路局部故障问题所造成的损失和危害降至最低。当工作人员接收到由多旋翼无人机拍摄的线路图像时，需对其进故障类型进行进一步明确。传统图像处理方式大多以人眼判断为主，不仅效率低，工作量大，且很难准确地处理一些相对复杂的线路故障情况。针对这种情况，工作人员可积极引进先进的技术，如路杆塔检测模型，其可以通过图像获取、聚类分析、特征匹配等方式自动判断出杆塔中潜在的故障问题。

2.4巡检机器人系统设计

作为本研究的一部分，设计了一种桥式结构，用于克服输电线路的障碍。深入比较研究后，保证更高的可靠性，因为在高压传输线位于下方的面积，从而无法穿过头部与塔的一个飞跃摇摆手臂，机器人必须配备安全带。为了提高稳定性和业务连续性的齿轮之间的协作机器人，不仅可以适应现有电网的钢制轮结构，重量也相对加强机器人电池组和解决问题的能力。在某种程度上而言，电池的寿命也会相应的得到提高。此外，结构成本低，安装和维护方便。由于本文的研究对象是未来的多传感器机器人，所以它在不同距离的导线上进行合作。首先要考虑的不仅是机器人自身姿态角的实时计算，还要考虑基于机器人GPS位置信息的自主运动规划。主控制平台配有专用的机器人控制软件。对于需要人工干预的复杂任务，操作者可以通过自动检测或使用人机界面实时手动控制来设置和切换机器人。或更新参观路线计划，并指派机器人执行新的参观任务。机器人检测模块，控制身体的一部分，探测器可单独使用传输，在线放电电阻和中空，机身本体摄像头和超声波检查，输电线路绝缘子的硬件方面，实时观测条件和高性能数字控制和交互模块的土壤。

2.5双目视觉测距

对于双目视觉测距技术而言，其原理是视差，在机械视觉系统中，一般都会存在双射摄像机，这样就能利用双目视觉技术，从不同的角度对同一个景物同时获取两幅数字图像。机械视觉系统也能够由单摄像机从不同的角度，在不同的时刻，针对同一个景物，获取两幅数字图像。在图像获取过程中，能够与图像北侧的物，构成一个单独三角形，结合单摄和双摄摄像机之间的位置差距就能获得该场景公共事务的三维尺寸和空间特征点的三维坐标，以此就能建立周围景物的三维形状，从而完成三维模型的建立。对于双目摄像机而言，其在进行图像采集时，拥有信息丰富、特点全面的优点，同时，利用双目摄像机能够准确的探测到物体距摄像机之间的距离，该功能能够良好地应用在多旋翼无人机安全巡检技术避障中，在架空输电线路中得到了广泛的应用。

2.6巡线数据处理方法

对于现在的多旋翼无人机来说，采集到的图像信息需要经过人工分析。工作人员根据多旋翼无人机拍摄的图片进行分析，找出杆塔所存在的安全隐患。这样的方式会受到很多干扰因素的影响，例如大雾天以及阴天等因素，对多旋翼无人机拍摄的画面都具有一定的影响。目前，浙江的电力公司在线路巡检时利用多旋翼无人机搭载SAＲ雷达进行巡视，可以解决在大雾环境下的导线断线巡视。要加强多旋翼无人机的巡检效率，就需要尽快应用多旋翼无人机图像处理的系统程序。这种程序可以对图像进行降噪，避免图像模糊，使多旋翼无人机拍摄的图片更加清楚。

结语

监测和评估输电线路的状态是智能网络的重要组成部分。互联网对象技术的引入有助于提高输电线路的监控、诊断、操作和管理水平，促进智能电网的发展。互联网技术及其特点，利用物联网技术在交通网络的结构，分析了多旋翼无人机巡检自动监控技术和技术动态，有助于输电线路的稳定性，使输电线路的对象在互联网上通过参考网络进行跟踪研究。

参考文献

［1］邵强，万力.多旋翼无人机在输电线路巡检中的运用及发展［J］．中国新通信，2019，(16):106.

［2］王刚，孟莹梅.多旋翼无人机在输电线路巡线中的应用［J］．山东工业技术，2019，(09):179－180.