无人机电力线路安全巡检的关键技术研究

无人机电力线路安全巡检的关键技术研究

程子钊

广东电网有限责任公司阳江阳西供电局广东 阳江529500

摘要：我国由于地域辽阔，电力线路在不同的区域中布设方式也存在一定差异，甚至许多输电线路长期暴露在自然环境下，受到自然环境影响出现绝缘体破裂等问题，导致电力系统在运行过程中出现诸多故障问题，甚至导致各地区出现断电的情况。为了确保电力线路输电以及供电的安全性与及时性，电力企业需要对电力线路进行不定期巡检工作，避免线路出现质量问题，但由于电路线路布设范围相对较广，部分地区的环境相对较为恶劣，为了能够提高电力线路巡检效率，通过对无人机设备的有效运用，能够减少电力线路巡检工作难度，进而提高电力线路巡检的工作效率。

关键词：无人机；电力线路；安全巡检；关键技术

1无人机电力线路安全巡检的重要性

（1）提高巡检效率。相比传统的人工巡检方式，无人机巡检具有高效快速的特点。无人机可以在短时间内完成大面积的巡检任务，节省了人力资源和时间成本，大大提高了巡检效率。（2）降低人为风险。电力线路巡检是一项危险的工作，人工巡检人员需要攀爬电力杆塔、接触高压设备，存在安全风险。而使用无人机进行巡检可以避免巡检人员面临危险环境的风险，降低人身伤害的可能性。（3）提高安全性和可靠性。通过无人机巡检，可以及时发现电力线路存在的异常情况，如杆塔倾斜、导线脱落、绝缘子损坏等，对问题进行及早的发现和处理。这有助于提前预防潜在故障和事故的发生，提高电力线路的安全性和可靠性。

2无人机电力线路安全巡检的关键技术

2.1飞行姿态控制技术

无人机巡检工作开展的过程中，经常会受到自然环境因素影响，对无人机的飞行状态以及巡检状态造成影响。因此，需要对无人机飞翔姿态进行有效控制，加强对LQG控制器进行有效运用，能够对无人机的俯仰翻转姿态进行有效控制，同时在无人机中安装PID控制器，能够对无人机的偏行问题进行有效解决，即便无人机在受到自然环境影响出现悬停或偏航的情况下，无人机蓄念系统会自动完成对电力系统的巡检工作。

2.2多传感器高精度时间同步

多传感器在无人机中进行使用的过程中，可以对统一时间所测量的数据信息进行全面传送，而且实现了CCD影像功能，对电力线路巡检达成立体测图工作。在无人机多传感器的作用下，能够实现巡检坐标，在GPS的作用下可以对无人机进行定位管理，并对无人机传感器数据信息进行同步记录。在具体应用的过程中，则是通过对GPS输出的时间信号，将PPS信号引入控制器中，实现对控制器的同步管理，随后扫描仪通过对PPS信号进行接收后，可以对手护具信息进行清零管理，获取准确的时间数据信息。在该方式的有效运用下，激光扫描仪则能够将PPS以及CCD相机所获取的数据信息进行统一管理，从而大多数据源基准统一管理的目标。

2.3线路缺陷、隐患探测技术

2.3.1视觉探测

视觉探测则是在无人机中通过对高清相机以及摄像机的作用下，能够对电力线路进行航拍，将所获取的图片以及视频及时传输到地面基站，由地面基站完成对图片以及视频信息的储存与管理，对所获取的数据信息进行分析，及时了解电力线路是否存在故障问题。在视觉探测的左右下，能够对电力线路的破损情况以及杆塔变形等故障进行全面拍摄，确保拍摄图片以及视频的清晰度，以此可以提高探测识别的准确度以及精确度。

2.3.2红外和紫外探测技术

红外热成像仪在无人机进行使用的过程中，则是可以对电力线路表面的温度数据信息进行摄取，结合摄取的数据信息可以自动声场红外光谱图像，根据图像可以对电力电路温度异常点进行全面了解，掌握电力线路、表面绝缘部位以及接头等部位运行质量。此外，在紫外成像仪的使用过程中，则可以对电力线路因放电所产生的紫外线讯号进行数据信息接收，并通过对数据信息的分析自动生成图像，在屏幕中显示图像，工程人员根据图像识别即可了解电路线路放电的具体位置以及放电强度。在紫外成像的作用下，可以及时了解到电力线路是否存在导线外伤、绝缘子放电以及线路受到污染等问题。但该方式在实际运用的过程中，则需要避免受到太阳光干扰等问题。

2.3.3激光雷达探测技术

由于激光雷达探测技术在实际应用中，具备单色性和相干性等特点，加上在无人机使用中可以对航飞方向进行有效控制，同时利用激光等够对电力线路的具体以及长度等度量完成精准检测工作。在测距工作中，在红光雷达探测技术使用的过程中，可以实现连续波相位式测以及距和脉冲式测距，其中脉冲式测距则是利用激光脉冲的发射时间以及接收时间，根据激光脉冲发射的速度，做出具体计算或者最终的距离。为此，在无人机中对激光雷达探测技术的有效运用，可以在电力线路巡检中获得激光点云数据，随后结合高分辨率航空数码影响，对线路地形进行高精度管理。除此以外，通过激光雷达点云数据信息，能够对输电线路进行精准计算，了解电力线路与周围建筑结构之间的距离。在无人机电力巡检工作全面开展过程中，可以对无人机平台的实际使用任务进行全面关注，对GPS数据准确性问题进行及时解决。

2.4无线通讯技术

无线通信技术主要在无人机使用中，对无人机进行遥测与遥控管理，实现对无人机的精准定位以及数据信息传输。在遥控中能够及时了解无人机的航飞状态，掌握无人机内部设备运行状态。遥测则是对无人机航飞数据参数进行检测，对无人机内部设备运行参数进行测量。跟踪定位则是对无人机的位置信息进行测量，实现对无人机传感信息的传输与管理。无线通讯系统主要包含三种不同的技术模板，其中以机载模块、中继模块和地面站模块为主，可以通过天线完成数据信息的接收与管理，在通讯模块中，则可以采取定制以及研发的方式实现通讯功能，地面站模块则是针对无人机的实际管理形式，对各项数据信息进行接收与管控。

2.5地面数据处理技术

（1）使用多个不同传感器。通过使用激光、相机和红外成像仪等多个传感器，可以自动获取电力线路的影像、坐标和数据信息。这样可以完成对电力线路多种数据信息的高精度处理。（2）无人机飞行控制技术。针对无人机的飞行路线地理位置和传感器参数，将其存储到无人机平台中。对各项参数信息进行读取和保存，确保无人机在实际航飞过程中能够得到有效控制。通过多传感器对各项数据信息进行读取。（3）多传感器数据管理。利用多传感器控制技术，对红外成像仪、激光POS系统生成的图像、视频和坐标序列等进行有效管理，并对数据信息进行储存管理。通过对平台存储的多项数据信息进行全面扫描管理，在测量和遥感数据处理流程中，完成对多项数据信息的高精度管理和控制。（4）电力线路安全巡检。通过有效运用各项空间传感器数据信息，结合电力线和电塔等结构进行全面管理。利用专家系统和人工智能系统对输电线路的安全隐患和异常情况进行及时确认。在第一时间内完成对电力系统的故障排查，生成相应的排查报告，并对报告数据信息进行有效储存管理。

3结语

综上所述，我国无人机技术已经在社会多个领域中得到了广泛运用，目前在电力线路巡检中，使用无人机时融入了现代化仪器设备，可以有效提高电力线路的巡检效率，减少了工作人员的巡检难度以及巡检监督。其中包含飞行姿态控制技术、多传感器高精度时间同步、线路缺陷、隐患探测技术、无线通讯技术等，提高了电力线路的运行稳定以及运行安全，为电力领域的健康发展提供重要帮助。

参考文献

[1]陈万意.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术[J].智能城市，2021，7（17）：59-60.

[2]谢晓君，杨小龙，倪天江.试论无人机电力线路安全巡检的关键技术[J].电力设备管理，2021，（05）：92-94.