无人机电力线路安全巡检系统及关键技术

无人机电力线路安全巡检系统及关键技术

闫卫斌

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局 云南 曲靖 655000

摘要：近年来，随着我国经济的发展与人们生活各方面的提升，人们对电力使用的安全稳定性有了更高的要求。基于这种状况，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检工作中的比例，目的是保障电力行业的安全有效发展，为民众提供良好的用电环境。如何就无人机电力线路安全巡检系统及关键技术进行不断的探索与完善是目前电力行业与无人机行业所重点关注的问题。

关键词：无人机；电力线路；安全巡检系统；关键技术

引言

纵观现阶段我国电力线路发展的实际情况，由于受到自然环境地形等客观条件的影响，架空电力线路自身受到一定的威胁。电力线路由于长期在外部暴露下，杆塔以及线路本身都遭受不同程度的损毁，出现严重的安全隐患问题，进而引发造成人员伤亡等不必要的现象，对人身以及财产安全都构成严重影响。通过对无人机电力线路安全巡检系统的合理应用，能够在根本上提升电力线路的安全运作情况，对无人机、电力线路、安全巡检系统以及关键技术加以完善，也是电力系统在发展之中需要重点关注的一项内容。

1无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义

我国幅员辽阔、地大物博，很多电力线路架设在环境恶劣的地区，且电力线路多是暴露在外，未经任何保护措施，长期经受风吹日晒与自然灾害影响，很容易产生一系列故障，这要求电力企业定期对电力线路进行巡检工作，以及时发现问题并解决问题。但是以前多采用人工巡检的方法，对电力线路进行巡检工作，但是受环境因素影响，巡检效率一直不高，且容易忽略掉很多细微的问题，导致出现用电安全问题。无人机技术兴起之后，电力系统安全方面人员开始将无人机技术应用于电力线路巡检工作，通过无人机搭载巡检设备完成巡检工作，相对于传统的人力巡检方式有着多方面的积极意义，主要表现在三个方面：其一，将无人机技术应用在电力线路巡检工作中，能够有效避免恶劣环境对巡检人员的伤害，极具安全性；其二，在任何时候都能进行巡检工作，排查电力系统中的问题，极具便利性；其三，无人机巡检速度最快可达一小时数十公里，相比于传统形式的人工建立巡检工作，极具高效性。虽然无人机技术应用还处于起步和发展阶段，有着诸多的不足，但是随着科技的发展，这些问题都将得到解决，且如今的无人机电力线路安全巡检系统有效结合了电子通讯技术、雷达定位技术、信息化分析技术等，让无人机在电力线路安全巡检中的应用焕发出更强的生命力。

2无人机电力线路安全巡检系统的关键技术

2.1电力线路故障的探测

电力线路故障问题探测技术是进行电力线路安全巡检系统的主要技术，对于巡检系统的合理运行有着重要的帮助作用。该技术主要应用在三个方面，（1）物理检测方面。物理检测方面是探测技术的基础功能，主要是给无人机搭载相应的高清摄像机以及照相机，将相关的线路排查过程进行录制和拍照，以此传输给后台的工作人员和数据汇总人员，让该人员根据图片情况以及视频情况对电力线路进行故障判断。（2）红外线和紫外线检测技术，该技术充分应用红、紫外线自身的技术优势和特点，红外线能够检测到线路周边的异常发热状况，以此来确定线路的发热点，达到故障检修的效果。紫外线能够检测到线路设备放电后产生的紫外光讯号，并能够通过相应设备进行成像，让相关工作人员进行故障排查和判断。（3）激光雷达探测技术，该技术自身具有极为强大的技术优势，能够抗干扰，并且检测和计量数据都十分精确，能够对线路周围的地形和设施进行极为精确的检测和数据收集，对于电力线路自身的位置和周边建筑物、与树木之间的净空距离、位置也能够有一个很好的定位，以此方便电力线路的检修运维和建设工作。

2.2地面数据的处理技术

针对于数据的后期处理、存储以及应用，即为地面数据处理系统的工作范围，主要涉及的工作内容有数据预处理，存在于多传感器当中，处理系统呈现几何化，传感器应用红外紫外光学以及激光，并能够借助相关专家的智能性系统以及借助三维画的线路走廊可视系统等加以完成。在数据处理方法，方面使用遥感以及摄影测量的相关技术，并能够明确数据应用流程，几何处理方面更加展现高精度化。借助点云坐标、影像以及姿态方面的各项数据，能够明确相关附属物的实际特点，例如，杆塔、电力线以及走廊地物等等。由于人工智能以及模式识别等相关技术存在与专家智能系统当中，可对其展开可视化的应用，能够明确输电线路以及输电通道中存在的安全隐患，控制输电线路安全事故发生的可能，及时排查，使线路安全状况获得显著提升。

2.3无线通讯技术

无人机电力线路安全巡检系统中的无线通讯技术主要应用在无人机的遥控测量功能、跟踪定位功能与信息传输功能等。首先以无人机的遥控测量功能为例进行分析，无人机的遥控测量功能主要表现在两个方面：其一，测量无人机本身的状况；其二，测量无人机的信息传输功能，无线通讯技术可以让地面工作人员对无人机的这两种状态进行实时追踪。其次无人机定位功能也能与无线通讯技术进行有效结合，让地面工作人员对无人机的具体位置了如指掌。最后信息传输功能能够实现实时现场图像、视频数据的回传，及时掌握现场状况，尤其对提升电力线路故障巡视的工作质量和效率起到至关重要的作用。

2.4飞行姿态控制技术

强风、降雨等气候因素可以被看作是无人机飞行姿态控制技术的主要影响因素。飞行姿态控制技术在无人机电力线路安全巡检系统中的应用，可以为无人机与线路的安全提供保障。根据一些研究者的研究结果，LQG控制器可以用于飞机俯仰翻转姿态的控制，除LQG控制器以外，PID控制器也可以应用于无人机的偏航控制。无人机电力线路安全巡检系统所使用的飞行姿态控制技术需要具有鲁棒性强的特点。

2.5正射影像采集技术

目前，我国针对航测影像的正射纠正都是通过CPU串行的方式对收集到的影像进行变换和修改的。随着传感技术的进步，越来越多的影像数据需要进行处理，传统的CPU串行已经无法满足对于正射影像的采集需求。在电力线路安全巡检系统中，无人机可以借助其自身搭载的遥感器，并基于GPGPU模型，通过一定的技术处理，获取到大量的正射影像，并将其映射到GPU支持的图形绘制流水线上，实现对航测影像的快速修改，大大提高正射影像的采集速度。

结语

无人机巡检技术涉及到了图像识别、电子通信与影像采集等多种技术领域。完善化的无人机巡检系统的构建，可以在降低巡检工作劳动强度的基础上，促进巡检成本的降低，也可以在缩短巡检时间的同时，提升巡检工作的工作效率。无人机巡检技术的应用，对航测技术与电力技术的发展具有积极的促进作用。无人机跟踪定位功能的开发，可以让巡检人员对无人机的位置进行实时掌控，以保证无人机工作状态的稳定性。在未来一段时期内，无人机巡检技术可以在电力领域表现出良好的应用前景。

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