淺談無人機在山區(qū)線路巡視的應用

摘 要：隨著無人機技術的迅猛發(fā)展，風投資金大舉進入，無人機市場不斷擴大，從而大大縮短了無人機的技術更新?lián)Q代時間。無人機技術在續(xù)航時間、抗風能力、抗干擾能力、控制距離、圖像傳輸上都有了顯著提升。特別是智能定位系統(tǒng)、障礙物感知與避障系統(tǒng)、視覺定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，以及制造成本的下降、操控復雜程度的降低，讓無人機在電力巡視應用上變得離我們已不再遙遠，各大無人機廠商也都瞄準這一市場。

關鍵詞：無人機；山區(qū)；電力線路；線路巡視；配電線路

引言

無人機是1917年由英國首先研制成功的，但直到上世紀50年代才得以發(fā)展，當時無人機大量用于空軍，之后，美國成功研制無人駕駛偵察機，無人機技術在軍事領域得到了更為廣泛的應用。近年來，無人機使用已拓展至科研和民用領域。與有人機相比，無人機具有體積小、機動靈活、起飛條件相對簡單、無人員傷亡等諸多有點，因此，在民用領域，無人機正逐步取代人力完成愈加復雜的作業(yè)。在電力行業(yè)，無人機的優(yōu)勢更加明顯，電力作業(yè)經(jīng)常涉及復雜地形，無人機的加入無疑會為電力作業(yè)人員帶來安全保障，也會使得電力作業(yè)更加準確及時的完成。

1 線路巡視

線路巡視是電網(wǎng)線路運行管理的重要組成部分。一般巡視分為：定期巡視、夜間巡視、特殊巡視、故障巡視四種。線路巡視的目的就是通過線路巡視掌握線路運行情況、查找隱患部位、發(fā)現(xiàn)缺陷點，來達到提前安排消缺，減少停電次數(shù)，保證電網(wǎng)運行的可靠性與持續(xù)性。

2 山區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀

山區(qū)巡視面臨著人口分散，地形復雜，山巒綿亙，溝壑縱橫，地勢由逐漸升高。單條線路供電距離遠，10kV線路主、分支合計長度能達到20余公里，并且需要跨越林區(qū)、山峰。

2.1 山區(qū)人口分布對電網(wǎng)的影響

山區(qū)由于歷史及地理原因，人口分布相對分散，二十幾戶人家往往就能組成一個小自然村。而且相鄰自然村之間距離遠，用電負荷小。造成電網(wǎng)供電線路長、供電半徑過大，供電中心嚴重偏移。線路同桿架設普遍、改造困難。隨季節(jié)變化造成夏冬兩季用電負荷大、秋冬兩季用電負荷小。隨時間變化早晚出現(xiàn)用電高峰、其他時間用電相對較少。

2.2 山區(qū)巡視現(xiàn)狀

山區(qū)電網(wǎng)因為地理因素，山地多、平地少，很難沿公路架設?；旧隙际菑囊粋€山頭到另一個山頭或者從一個山頭到谷底，再到另一個山頭，無法沿公路巡視。這樣就要求巡線人員必須依靠雙腳步行對線路進行巡視。造成勞動強度大、持續(xù)時間長、巡視成本高、工作效率低。

3 無人機在線路巡視的應用

3.1 為什么選擇無人機巡線

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、電力需求的持續(xù)增長，電網(wǎng)長度與復雜程度也逐年增多。電網(wǎng)的巡視，特別是山區(qū)巡視的復雜程度、與困難程度與日俱增。最近幾年員工薪酬成本也大幅上漲，之前的靠“人海戰(zhàn)術”作業(yè)已遠遠落伍。隨著社會的發(fā)展，整個產業(yè)由人力集約化向科技集約化發(fā)展。普通的勞動性工人已不適應企業(yè)對于未來的開拓與薪酬的管控。薪酬現(xiàn)在已經(jīng)快成為一個企業(yè)的主要支出。隨著人類科技的進步，特別是近幾年無人機技術的日漸成熟、成本日益降低，給了我們另一個選擇。

3.2 無人機巡線的行業(yè)前景

在國內利用無人機進行電力巡檢的公司雖不算多，但數(shù)量也在逐漸地增加。無人機電力巡線因其方便快捷、數(shù)據(jù)清晰等特點被越來越多的供電公司所接受。由于線路巡視的特殊性與復雜性。高效率、低成本、便捷、可靠的無人機的需求會越來越大。

3.3 無人機巡線的優(yōu)點

無人機具備遠距離、高空、快速作業(yè)能力，在航拍、測繪、軍事、消防、救災等方面已經(jīng)得到廣泛應用。現(xiàn)在已經(jīng)有無人機代替有人飛機進行農業(yè)生產作業(yè)、在火災上空穿透濃煙尋找火源、迅速跨越山峰或河流搜索失蹤人員等工作的情況。利用無人機巡線，與傳統(tǒng)人工線路巡視相比不受地形限制，輕松穿越高山峻嶺、河谷與林區(qū)；速度快，最高時速能超過200km/h；降低勞動強度、減少作業(yè)風險，并可將巡視數(shù)據(jù)帶回分析?，F(xiàn)在航拍已經(jīng)能支持清晰度為720P圖傳與4K的拍攝，從細微處查找隱患點。攜帶、運輸方便、靈活。多旋翼小型無人機自身重量可控制在10kg以內，可由巡視人員隨身攜帶。多旋翼小型無人機在起飛場地上不受限制，只需一小塊1m2平整地面即可，在特殊地形甚至能手持起飛與降落。一般多旋翼小型無人機采用電池提供動力來源。

3.4 無人機紅外成像設備在電力巡視中的應用

當無人機搭載紅外熱成像設備后，近距離檢測難以攀爬的設備。工作變得更加高效、輕松和安全。紅外熱成像攝像頭可感知低于0.1℃的溫差，提供出色的熱成像效果。測定全部電力線路的溫度顯示，判斷有誤異常過熱?？删珳蕼y量與顯示任意一點的溫度，對異常做最終確認?，F(xiàn)在市場上的紅外熱成像相機已能做到設置高溫閾值，檢測到高于閾值的溫度能自動進行高溫提示，讓巡測工作更為輕松。

4 未來無人機線路巡視的展望

隨著科技的發(fā)展，小型化、系統(tǒng)集成化、操控簡單化將成為未來巡線無人機的發(fā)展趨勢?？梢灶A見在不遠的將來，將電力桿塔、變電站作為數(shù)據(jù)中繼的傳輸方式，通過安裝的中繼接收裝置在控制無人機巡視的同時將無人機獲取的圖像傳輸至地面指揮中心。巡視人員只要在辦公室通過終端操控裝置就可完成整個線路巡視工作。隨著人工智能的成熟，在不太遙遠的未來，巡視人員只需通過鼠標輕輕一點，無人機巡視系統(tǒng)幾個自行完成整個線路巡視與故障點、隱患的排查工作。集約化、簡單化、智能化將成為未來電網(wǎng)公司的工作模式。

5 無人機在巡視應用的不足

由于我國對規(guī)范無人機應用的現(xiàn)行法律、法規(guī)函待完善，以及對空域的管制，每次飛行需要提前申報，而電網(wǎng)故障往往是隨機的、不可預測的，這就造成了在故障發(fā)生時不能隨時起飛，查巡故障原因。并且在電力系統(tǒng)故障，往往是因為惡劣、異常天氣導致。比如：大雨、強風、暴雪、雷電、山洪等。目前的無人機技術還不能完全滿足對故障巡視的應用。

6 結束語

無人機作為信息時代科技大的產物，具有廣泛的應用和發(fā)展前景。同時，隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對電力能源的需求也日益旺盛，與之相應的電力工程建設強度也在不斷加強。而我國國土遼闊，地形復雜，氣象條件復雜，對于復雜的電力作業(yè)尤其是山區(qū)的電力設施建設和維護，現(xiàn)有的檢測和檢查手段已不能滿足整個行業(yè)快速發(fā)展的要求。無人機的使用則會促進電力工程建設的快速發(fā)展，同時保障電力人員的安全，將會是電力行業(yè)未來發(fā)展中不可或缺的輔助手段。

參考文獻

[1]梁合.配電線路[M].中國電力出版社，2003.

[2]國家電網(wǎng)公司人力資源部.配電線路運行[M].中國電力出版社，

2010.

[3]劉洪正.輸電線路巡檢機器人[M].中國電力出版社，2013.

[4]湯明文，戴禮豪，林朝輝，等.無人機在電力線路巡視中的應用[J].中國電力，2013（3）.

[5]付昱瑋，李宇明，姜洪.無人機巡線的發(fā)展和應用研究[J].黑龍江科技信息，2014（3）.

[6]王建平.淺談無人機在輸電線路巡視方面的應用[J].中國電力教育，2013（7）.

[7]中國民用航空局空中交通管理局，中國民用航空局空管行業(yè)管理辦公室.民用無人機空中交通管理辦法[S].2009（6）.

[8]民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定.中國民用航空局飛行標準司[S].2013（10）.

[9]輕小無人機運行規(guī)定.中國民用航空局飛行標準司[S].2015（12）.