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

张国儒 张赛飞 廖林

国网新疆电力有限公司巴州供电公司新疆巴州 841000

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，人们对于电力系统的需求日益增加，架空输电线路项目规模也逐渐扩大。在进行架空输电线路项目的施工时，常常需要穿过复杂的地形和恶劣的自然生态环境，借助无人机技术实现对电力线路的安全巡检工作，以此确保架空输电线路项目的工程质量安全和自动化开展。本文将根据无人机技术的特性，对无人机在进行电力巡检时涉及到的关键技术进行简要的分析和阐述。

关键词：无人机；电力线路；安全巡检；关键技术

引言

随着现代生活水平的不断提升，人们对各行各业的发展都提出了更高的品质要求，也提出了更多的安全性需求。基于此发展状况，我国电力行业在发展过程中逐渐开始选择应用现代化高科技技术，例如无人机电力巡检系统。无人机电力巡检系统在巡检工作中所占的比例越来越高，为现代电力行业的安全提供了更好的保障，为居民提供更高效用电环境的同时，利用无人机的安全巡检技术使巡检系统更完善。

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的关键技术分析

2.1飞行姿态控制技术

外界环境因素，如气候因素中的强风或降水，都可能对无人机的飞行状态与姿态产生较大的影响，致使无人机的飞行控制出现不稳情况。无人机的姿态控制技术属于无人机电力线路安全巡检系统中的一个重要应用，不仅能让无人机的飞行状态更加稳定，还能让无人机按照预定线路规划开展飞行过程。依据专业研究人员的研究数据结论，LQG控制器主要控制无人机的俯仰翻转姿态，而PID控制器也是无人机飞行控制中的一个重要系统，可有效预防无人机在飞行或航拍过程中出现偏航问题。因此在无人机电力线路的安全巡检过程中承担着飞行姿态的控制职责，子系统的敏感性与抗干扰性必须较强，否则就可能致使无人机的飞行状态无法更为稳定。

2.2地面数据处理技术

地面数据处理技术主要是指地面数据处理中心通过自主研发的机关、红外、紫外成像仪、POS系统等多种传感器对获取到的数据信息进行高精准度的几何处理，从而实现对输电线路安全隐患的识别和异常线路的判断，并确定输电线路中存在的问题，及时进行故障排查。其中，多传感器数据信息几何处理技术需要处理和读取的数据信息较为庞大，需要采用到遥感数据处理计算法和现代化的技术流程，从而实现大量数据的高精度几何处理。

2.3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。

2.4激光雷达探测技术

激光雷达探测技术是向探测对象发射激光信号，激光信号将探测对象的信息反射回来后，与原来的发射信号进行对比分析，经过处理以后可以获得探测对象的位置、距离、方位、速度及形状等参数。激光雷达技术使用激光束进行探测，可以获得很高的分辨率，并同时跟踪多个目标，速度分辨率可以达到10m/s以内。激光雷达探测技术的隐蔽性好、抗干扰能力强，激光发射系统的口径比较小，可接受区域比较小，所以其他干扰信号不容易进入接收机。激光雷达探测器可以实现零高度工作，即便距离比较近的物体也可以实现探测。激光雷达探测系统使用的设备体积小、质量轻，适合无人机线路巡视要求。激光雷达探测技术可以获取高精度、高密度云空间数据信息，并利用高分辨率的数码相机进行摄影，然后利用计算机软件提取相机的数据信息，建立三维模型，然后发现电力线路故障位置、距离和方向，提高线路巡检的工作效率和质量，不需要巡检人员一一对线路进行巡检，就可以完成巡检的工作任务。

2.5无线通讯技术

无人机的遥控测量功能、信息传递功能以及跟踪定位服务功能，三种功能的全面发挥离不开无线通信技术的辅助。为了让无线通讯技术的作用全面发挥，在对无人机的遥控测量工作进行组织落实时，应对几方面进行重视：首先，测量无人机的飞行状态，保证无人机在飞行过程中路线精确、过程稳定；其次，精确测量无人机设备的相关参数，对无人机系统获得数据背后的价值被更深入的开发。还可借助无线电通信技术以及巡检技术对正在运行采集信息的无人机飞行状态进行获取，并通过地面设备对其进行控制，无人机上装载的任务荷载传感器在信息传输过程中发挥着不可替代的作用，能够让地面系统对无人机进行跟踪定位，同时新建技术人员还可及时了解到无人机当前的位置以及任务的完成效果。如发现不稳定的情况可及时操作系统进行纠正，无人机的巡检技术由多个系统或技术终端组合而成。同时也横跨了图像识别、电子通信以及影像采集等多个技术领域，构建出一个完善科学的无人机巡检系统，能够让巡检工作的劳动强度得到有效降低，同时大幅缩减巡检资金与时间成本保证有效提升巡检工作的落实效率。需注意的是，无人机电力线路安全巡检系统以及关键技术的科学应用与革新，还直接促进了航测技术与电力技术的快速发展。

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。

参考文献

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