基于輸電線路巡檢中的無人機(jī)航測技術(shù)要點分析

吳高翔 吳澤智 國網(wǎng)南平供電公司

現(xiàn)如今我國經(jīng)濟(jì)呈飛速發(fā)展的趨勢，人民的生活水平也得到了巨大的改善，這也直接導(dǎo)致人們對電力的需求與日俱增。通常情況下，輸電線路都會被設(shè)置在較為空曠的郊外、野外區(qū)域，所以輸電線路附近的地勢地貌較為陡峭，具有一定的復(fù)雜性。在輸電線路的巡檢過程中，如果使用傳統(tǒng)模式下的人工巡檢方式，巡檢成本較高，并且無法有效保障巡檢人員的安全，不利于提高輸電線路巡檢工作的質(zhì)量及效率。除此之外，因為輸電線路通常被設(shè)置在空曠的郊外地區(qū)，容易受到自然、氣候、人為等因素的影像，線路發(fā)生故障的概率較高[1]。所以這就需要探索一種高效的巡檢方式提高巡檢質(zhì)量，為后續(xù)的維護(hù)和修理提供便利。使用無人機(jī)航測技術(shù)便能改善傳統(tǒng)方法的不足，效果確切。

一、將無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用于輸電線路巡檢的優(yōu)缺點

（一）優(yōu)點

無人機(jī)航測技術(shù)在輸電線路巡檢工作的優(yōu)點主要表現(xiàn)在下述幾個方面：第一，因為無人機(jī)的質(zhì)量和體積較小，并且并沒有嚴(yán)格限制其起飛及降落的具體位置，其受到氣候因素的影響十分小。無人機(jī)的起飛和降落操作簡單，使用過程中只需要確保附近區(qū)域視野開闊以及地形地勢相對平臺便可。除此之外，無人機(jī)不僅可以實現(xiàn)高空飛行，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)低空飛行，受外界氣候因素影響較小。第二，無人機(jī)在作業(yè)過程中具有高效迅速的優(yōu)點。在無人機(jī)設(shè)備運(yùn)輸環(huán)節(jié)，因為無人機(jī)的體積較小，所以可以通過其他線路進(jìn)行有效運(yùn)輸，例如鐵路、公路或者航空路線等，完成運(yùn)送后便能夠進(jìn)行航測工作，為輸電線路巡檢工作提供了極大的便利。第三，除了飛行作業(yè)之外，還可以將超高清影像設(shè)備安裝在無人機(jī)上，對影像設(shè)備的分辨率進(jìn)行優(yōu)化，充分利用集成技術(shù)，工作效果確切。通常情況下，除了要將專門的高清影像設(shè)備安裝在無人機(jī)上，同時無人機(jī)還需要具備專門的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）以及相關(guān)導(dǎo)航系統(tǒng)。現(xiàn)如今，科技發(fā)展日新月異，關(guān)于攝影、導(dǎo)航、定位的設(shè)備也變得愈發(fā)現(xiàn)代化、智能化和先進(jìn)化，例如通過超高清攝影設(shè)備拍攝到的影像資料變得越來越清晰，其分辨率也越來越高[2]。第四，無人機(jī)系統(tǒng)具有一定的故障發(fā)生率，如果無人機(jī)質(zhì)量性能不佳，或者作業(yè)過程中受到其他因素影響，可能會出現(xiàn)腹脹，但是對其系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)十分簡便，并且該項技術(shù)所需要使用成本較低，同傳統(tǒng)巡檢方法相比，巡檢風(fēng)險性更低。同時，無人機(jī)系統(tǒng)具有一定的集成性作用，機(jī)身上的多數(shù)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)拆卸，這也為后期設(shè)備的維護(hù)檢修提供了便利。

（二）缺點

雖然無人機(jī)航測技術(shù)具有諸多優(yōu)點，但是將其應(yīng)用于輸電線路巡檢工作中也可能會出現(xiàn)一些問題。首先，從時間出發(fā)，無人機(jī)的航測時間普遍較短，主要原因為其電池容量較少，無法為其提供足夠的動能，受到電池因素的影響，無人機(jī)的續(xù)航能力不佳，但是隨著科技的不斷進(jìn)步，這一問題逐漸得到了改善，目前很多大容量的電池開始被應(yīng)用于無人機(jī)設(shè)備中。其次，從遙控距離出發(fā)，無人機(jī)的飛行距離具有一定的局限性，通常情況下，多數(shù)無人機(jī)的遙控范圍在1000m左右，但是很多無人機(jī)設(shè)備不能夠完成圖像缺陷分析工作[3]。

二、無人機(jī)巡檢的構(gòu)成

無人機(jī)設(shè)備由下述幾方面構(gòu)成，本文對此進(jìn)行一一分析。

（一）無人機(jī)平臺及系統(tǒng)

航測功能主要是通過無人機(jī)平臺實現(xiàn)，除此之外還需要將較多種類的傳感器設(shè)置在無人機(jī)上，這樣才能保證其航測功能的實現(xiàn)。首先，從數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)出發(fā)，該系統(tǒng)是收集數(shù)據(jù)、獲得數(shù)據(jù)的最重要平臺，同時飛行平臺及穩(wěn)定平臺是其主要組成部分，同時無人機(jī)還具有預(yù)警系統(tǒng)和躲避故障系統(tǒng)。正是因為這些平臺和系統(tǒng)的功能才能確保無人機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時大大增強(qiáng)了收集信息的準(zhǔn)確度和質(zhì)量，數(shù)據(jù)具有較高的參考價值。

（二）數(shù)據(jù)通信鏈路系統(tǒng)

數(shù)據(jù)通信鏈路系統(tǒng)是無人機(jī)的一個主要部分，其主要功能位發(fā)射和接收信號。在工作環(huán)節(jié)中，無人機(jī)需要與地面測控站保持?jǐn)?shù)據(jù)的實施傳送及交互，并且應(yīng)保證傳輸?shù)乃俾蔬_(dá)到4-8Mbps，這樣，位于地面測控站的工作人員才能完成數(shù)據(jù)的交互及傳送。

（三）地面測控站

店面測控站是輸電線路巡檢工作的接收場所，其中含有諸多系統(tǒng)。其中，應(yīng)用較為廣泛的系統(tǒng)為地面控制系統(tǒng)。并且數(shù)碼編解碼系統(tǒng)及分析系統(tǒng)也得到了地面測控站的廣泛應(yīng)用。除了接收無人機(jī)的勘測巡檢數(shù)據(jù)之外，地面測控站的一大職能便是全程監(jiān)管無人機(jī)的飛行情況，并且全面控制飛行過程中的信息獲取方法。

（四）地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要作用為后期有效處理相關(guān)信息，對于未能夠及時存儲的信息數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)可以提供相應(yīng)的支持。通常情況下，三維可視化系統(tǒng)、安全巡檢系統(tǒng)及數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)共同構(gòu)成了地面測控站。通過對三維可視化技術(shù)的使用能夠及時發(fā)現(xiàn)輸電線路出現(xiàn)的故障，進(jìn)行有效評估，并且對于不同線路的不同故障情況，同樣可以進(jìn)行有效評估。安全巡檢系統(tǒng)包括激光、紫外線燈多種感應(yīng)設(shè)備[4]。同樣，數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)同樣也具有諸多感應(yīng)設(shè)備。

三、基于輸電線路巡檢中的無人機(jī)航測技術(shù)要點

（一）線路風(fēng)險探測技術(shù)

對線路風(fēng)險進(jìn)行探索對于輸電線路安全、穩(wěn)定巡檢具有重要意義。在巡檢過程中，應(yīng)盡快。準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)線路存在的風(fēng)險問題，并對癥下藥，進(jìn)行維護(hù)。在這一環(huán)節(jié)需要使用探測技術(shù)，將其細(xì)化可分為視覺探測技術(shù)和紫外線探測技術(shù)。在實際應(yīng)用環(huán)節(jié)，需要使用無人機(jī)設(shè)備和相關(guān)攝影、探測器設(shè)備，并且及時接受和傳送搜集到的數(shù)據(jù)，工作人員在地面可以及時接受影像資料及數(shù)據(jù)。經(jīng)過嚴(yán)密的檢測和判斷后，及時找到線路存在的問題。

（二）飛行姿勢控制技術(shù)

在巡檢過程中，如果環(huán)境不佳，可能會影響無人機(jī)飛行角度，進(jìn)而導(dǎo)致偏移問題發(fā)生。為了增強(qiáng)飛行質(zhì)量，保證巡檢工作質(zhì)量，需要加大對無人機(jī)飛行姿勢的控制。使用LQG 控制器能夠?qū)ζ涓┭龊头D(zhuǎn)情況準(zhǔn)確控制，并且還能夠完成空中暫停作業(yè)，提高了巡檢工作質(zhì)量。

（三）無線通訊技術(shù)

無線通訊技術(shù)便是測控技術(shù)，通過對該技術(shù)的使用，能夠?qū)旊娋€路進(jìn)行遙控測量，具有跟蹤定位及傳送信息的作用。遙控測量指的是對飛行過程中無人機(jī)的情況及設(shè)備參數(shù)的測量，并且合理控制其飛行狀態(tài)。

（四）地面數(shù)據(jù)處理技術(shù)

無人機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)傳送到地面數(shù)據(jù)中心，工作人員進(jìn)行處理作業(yè)。這一流程需要借助紅外成像儀、紫外成像儀及POS 系統(tǒng)等。及時處理采集信息，能夠?qū)L(fēng)險排除，為接下來的維護(hù)工作提供便利。

四、結(jié)語

現(xiàn)如今隨著城市化步伐的不斷加快，人們對于電力資源的需求也在不斷提高。將無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用于巡檢工作中能夠大大提高工作質(zhì)量及效率，及時發(fā)現(xiàn)線路存在的問題，為線路的正常運(yùn)行提供保障。