詹斌+唐博+严伟

摘 要：无人机（UAV）技术的快速发展使得其逐渐运用到电力行业中，本文主要介绍了无人机技术的优缺点以及在电力行业的主要应用，并对无人机技术的应用进行了展望。

关键词：无人机；电力行业；应用

中图分类号：V279 文献标识码：A

近几年以来，我国空域的开放程度逐渐扩大，我国无人机装备也实现了跨越式发展，由原先的技术化朝着实用化、体系化的方向发展。同时，许多无人机已向海外市场出口，无人机等现代化先进技术成为现下的潮流趋势。实际上，无人机运用到电力系统内的时间并不长，且运用范围在不断扩大。从运用范畴上看，其由沿海逐步拓展至内地均运用了无人机，不管是平原、还是山区甚至是高原，都有无人机存在。从运用领域上看，其在电网监理、规划设计、电网故障处置、建设放线、输电线路巡检等方面都有所普及。

一、无人机的特点

无人机（UAV，Unmanned Aerial Vehicle）指的是采取实现设置巡航程序或借助无线电遥控装置的方式达到操控目的的一种无人驾驶飞行器。起初，UAV仅仅在军事靶机领域得到运用。由于航空技术的高速发展，UAV在续航能力、远距通信、航空材料、抗干扰、承重等方面的运用范围得到了进一步扩大，有效提高图像数据的传输质量与传输速率。

一般而言，航测无人机主要由自动驾驶仪、设备机身、信号天线、动力引擎等组成的。其中，动力引擎是由油动模式、电动模式构成；航行起落的方式有：弹射模式、抛掷模式以及直升模式等。但是，无人机的回收与发射对车辆、航空器、地面、卫星、舰船、亚轨道飞行器等承载平台更为适用。为有效确保航测的精准度，应对航行方向、航行高度进行全天候监测与跟踪，并结合具体情况对搭载的GPS设备、航摄装置等进行调整。

作为新兴的航测技术，无人机具有以下特点：

（1）无须机场起降。无人机的起飞有滑跑、手抛、弹射等方式，一般地面平坦，视野开阔的场地即可实现起降，不需专用跑道，场地可灵活选择，受地面地形的限制较小。

（2）对天气条件不作较高要求。无人机能在云下飞行航摄，也能在超低空环境下飞行，这一点相较于一般的航空摄影与卫星光学遥感更具优势，即便在云层较多的环境下也能实时获取到影像。

（3）系统集成度较高。无人机系统中包含了飞行控制装置、数码相机传感器、全球定位系统设备、通信系统与飞行平台、集成惯性导航装置等，随着诸多设备技术的高速发展，系统整体集成技术的成熟度愈来愈高。

（4）影像分辨率高、现势性强。无人机系统由于可以低空作业，能够获取地面分辨率高于5cm的影像，分辨率高，影像清晰。另外，无人机可以快速便捷执行飞行任务，获取的数据在现势性方面优势更加明显。

（5）执行任务方便快捷、高效。无人机系统运输方便，可由普通运输工具装载运输，也可通过铁路或航空托运，便于任务灵活执行。同时，无人机起对降场地和天气状况的要求较低，利于快速执行飞行任务。

（6）系统维护简单。无人机系统为集成式，飞机机身、发动机、飞控设备以及数码相机等都可方便拆卸，易于维护检修，一般人员经过几个月培训即可掌握。

（7）成本较低。无人机系统在设备成本、运输成本、飞行成本、维护成本等方面较低。

（8）工程安全风险相对较低。工作人员通过地面操控即可完成无人机飞行任务，人员自身人身安全风险大大降低。

可见，无人机较传统的航测设备高效，低成本，受天气影响小，分辨率高。此外，无人机也存在缺点，如飞行速度慢，续航能力差，较易受到干扰等，因此在实际应用中要综合考虑。

二、无人机在电力行业的主要应用

无人机在电力行业的应用，涵盖了电网规划设计、建设、监理、巡检、应急响应等。

（1）电网规划设计

在低空环境下，无人机能获取到地形图像、光学图像、输电线路图像，这一点是其他监测与测绘手段无法实现的。在为输电线路的站址选址以及实施走廊规划的过程中，要针对规划区域进行全面测绘与采集。殊不知，无人机测绘系统既能大大减小环境给信息勘测、采集产生的影响，又能有效保证得到的数据的高效、优质、精确。在无人机获取到的数据的全面剖析研究的过程中，要综合考虑各种因素，充分运用有限资源，合理规划区域，确定线路走向，不断优化调整输电线路的路径，将国家建设输电线路的费用控制到最少。

（2）电网建设

在电网建设的杆塔、构架组立，变压器等大型设备吊装，导、地线架设等施工过程中，现场牵引设备多，施工场地大，设备机械进出场容易受到周边地形建筑等影响，从而影响工期，及造成安全问题。施工前使用無人机提前采集现场及周边影像，利用生成的三维影像并结合采集的视频照片对即将施工的部分进行施工方案制定，规划进出场路线及牵引设备布置，设定安全禁区等。在对输电线路开展施工工作时，由于地形比较繁杂、线路走廊长，再加上线路通过的地区地势陡峭，树木多，河流多，大大增加了线路架设的难度以及工程施工的难度。考虑到架线施工与生态环保之间的冲突，应借助无人机放导引绳架设线路架设施工，将问题扼杀在摇篮内。在具体操作过程中，要先顺着线路上空飞行放置一根轻质高强引绳通过各基塔，紧接着牵引后面的引绳，指导牵通一根三级引绳，架设导线。借助此法能有效地处理好动力伞展放导引绳着陆难度大、人力展放导引绳的高强度等诸多难题。此外，要大力减少砍伐线路通道的树木，使自然生态得到保护。

（3）电网监理

高空坠落，坍塌是施工事故的主要原因，但由于监管人员常常是站在地面进行监管，对于高空作业的施工情况观察不清甚至存在视觉盲区，对于全方位监管存在一定难度。对于导、地线架设，杆塔，构架组立等施工，在施工前用无人机采集现场照片和视频，可以提前确定是否存在安全隐患，确认安全后再允许施工人员登高作业。对于有牵引设备的施工，可以使用无人机进行航拍快拼现场影像图，确认现场总体平面布置情况符合施工方案。可以使用无人机定期采集现场影像，生成三维模型和720全景图结合施工管理软件对施工进度进行管控，还可以对关键部位拍照确认施工质量，实现对高空施工质量的检查。

（4）电网巡检

借助无人机进行巡检，既能及时找出设备中存在的问题以及对路线安全形成威胁的因子，又能实时获取到线路所处环境与线路运行的具体情况，为相关人员及时找出问题、解决问题、避免事故出现创造有利条件。无人机通过搭载可见光摄像光电吊仓通过可见光图像可清晰识别销钉级金具；搭载红外热像仪光电吊仓可通过红外测温；搭载紫外成像仪光电吊仓可通过紫外探测放电。

（5）应急响应

无人机具备特殊巡检、正常巡检、电网灾后故障巡检的功能，一旦灾害发生，道路的畅通性会受到影响，人员不能进行巡检，此时无人机可发挥出效用巡查输电线路，准确定位线路故障与杆塔，扩大视角，如此即可防止“盲点”出现，同时也可借助无人机搭载喷火装置的方式将线路上的气球、风筝、塑料袋等异物清除。

在电力系统建设、规划设计与运作过程中，无人机起到了相当关键的影响，如能在电力系统中广泛地运用无人机系统，则能有效确保电力系统运行的稳定性与安全性。

三、无人机在电力行业的应用展望

随着无人机技术的智能化、高速化发展，其在电网建设、应急响应、规划设计、监理等方面的应用逐步增多，既能有效减少电力企业的成本预算，提升工作效率，又能大幅度减小故障率。相信随着电力需求的逐步增多以及无人机技术的迅猛发展，无人机测量技术在电力系统的推广和应用势必会起到十分重要的意义。

参考文献

[1]彭向阳，刘正军，麦晓明，等.无人机电力线路安全巡检系统及关键技术[J].遥感信息，2015，30（1）：51-57.

[2]李德仁，李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报（信息科学版），2014，39（5）：505-513.