◆张华阳 王赛赛 鲍健

无人机电力线路安全巡检系统及关键技术

◆张华阳 王赛赛 鲍健

（中国电子科技集团公司第二十八研究所 江苏 210000）

电力线路的安全巡检工作对于电网的安全稳定运行有着极为重要的作用，随着无人机技术的成熟化，电网安全工作人员开始把越来越多的无人机应用于电力线路巡检工作。将无人机技术运用到电力线路巡检工作中，以其便利性与灵活性，能为电网系统节省大批的人力资源，促进电力系统安全运行的可持续发展。本文就无人机技术应用于电力线路巡检工作的意义、无人机电力线路安全巡检系统具体内容、无人机电力线路安全巡检系统的关键技术展开论述与探讨。

无人机；电力线路安全巡检

随着社会经济的发展与人们生活各方面的提升，人们对电力使用的安全稳定性有了更高的要求。基于这种状况，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检工作中的比例，目的是保障电力行业的安全有效发展，为民众提供良好的用电环境。如何就无人机电力线路安全巡检系统及关键技术进行不断的探索与完善是目前电力行业与无人机行业所重点关注的问题。

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系统具体内容

1.1 无人机电力线路安全巡检系统技术要求

无人机电力线路安全巡检系统技术要求可以从三个方面简单概括：

（1）无人机的设计工作

一般形式的无人机无法满足电力线路安全巡检的需求，因此设计师在就应用于电力线路安全巡检的无人机进行设计工作时，一定要充分考虑到电力线路安全巡检过程中的需求，比如崎岖地形的适应能力、恶劣环境的信息传输能力等，只有这样才能实现无人机与电力线路安全巡检的有机结合，促进两者的共同发展[1]。

（2）构建信息化处理平台

借助互联网技术进行信息化平台的构建，对无人机反馈的信息，能够做到及时的处理与分析，并将其归纳总结，以此来判断电力线路所处的实时状态，并且能够精准定位故障位置，为后续的检修工作节省很多的工作量。

（3）检验活动

针对无人机电力线路安全巡检进行一系列的检验活动，判断其能否及时发现实验电力线路中出现的问题、是否能准确定位以及其他工作内容，以此来判断无人机工作是否符合电力线路安全巡检标准，再根据实验过程中出现的问题进行及时的记录与归档处理，方便后续的改进与完善，以此来促进无人机技术在电力线路安全巡检方面的快速发展。

1.2 无人机电力线路安全巡检系统结构

无人机电力线路安全巡检系统结构主要有三部分组成，分别是无人机及其他附加设备、地面信息获取系统、地面数据分析系统。以下就这三个部分进行详细谈论：

（1）无人机及其他附加设备

无人机自不必说，其他设备主要包括巡检设备、数据获取装备、传感装备等，通过这些设备帮助无人机完成电力线路安全巡检工作，并将获取的信息及时传递给地面信息获取设备。

（2）地面信息获取系统

地面信息获取系统相对于传统的信息获取设备，应当具有更高的信息获取能力，以便收取无人机在恶劣环境下传输而来的微弱信息信号[2]。

（3）地面数据分析系统

地面数据分析系统应当具备对地面信息获取系统接收信息的归纳、分析、总结等工作，并及时地呈现给相关工作人员，以便后续的检修工作。

1.3 无人机电力线路安全巡检系统任务

无人机电力线路安全巡检系统任务主要有三个，以下进行具体论述：

（1）完成巡检任务

对无人机进行控制，让其按照固定的巡检线路飞行，并且使之搜集相关的巡检信息，其后完成对无人机搜集信息的接收工作。

（2）完成信息传输工作

无人机电力线路安全巡检系统将接收到的信息传输给后台的相关工作人员，以推动后续的工作安排，起到过渡的作用。

（3）完成数据分析工作

无人机电力线路安全巡检系统的数据分析工作是整项电力线路安全巡检工作的总结阶段，对所得的信息进行信息化处理，发现问题与解决问题，保障电力线路安全。

3 无人机电力线路安全巡检系统的关键技术

无人机电力线路安全巡检系统的关键技术有很多种，在此不能全部概括，挑选比较突出的技术进行详细论述，大概包括无人机飞行姿态控制技术、电力线路故障探测技术、无线通讯技术、正射影像采集技术、地面数据处理技术。

3.1 无人机飞行姿态控制技术

无人机电力线路巡检工作一般应用于户外，受天气、地理环境的影响，其中强风、强雨、雷电等天气对其影响尤其大，因此如何控制无人机的飞行姿态，使之在电力线路巡检工作中能够有效避免这些危险因素，是目前的无人机研究者需要重点思索的问题。且目前关于无人机飞行姿态控制技术已经取得了初步的突破，并在不断的发展中，比如LQG无人机控制技术可以实现无人机俯仰、翻转等动作控制，PID无人机控制器可以有效地改变无人机的航道，这些技术都可以应用在无人机的风险规避方面。无人机飞行姿态控制技术还处于发展阶段，需要无人机研发者根据电力线路巡检工作进行不断改进与完善。

3.2 电力线路故障探测技术

电力线路故障探测技术是无人机电力线路巡检工作的核心内容，如果无法对故障进行有效的探测，无人机电力线路巡检工作将没有任何意义。以下可以从三个方面来进行阐述电力线路故障探测技术在无人机电力线路巡检工作中的应用：

（1）视觉探测技术

将视觉探测技术应用于无人机电力线路巡检工作中，主要是通过无人机搭载高清摄像机的方式来完成。通过无人机的电力线路巡检工作，高清摄像机完成对巡检过程中的电力线路拍摄，并且实时将照片或者视频传输给地面信息获取系统，进而传输给相关工作人员。视觉探测技术对于电力线路中的显性故障即线路断裂、电线杆倾斜等肉眼可见的故障能够及时发现，视觉探测技术应用在无人机电力线路巡检工作中程度的高低，与高清摄像机所拍摄的图片或者视频有着最直接的关系[3]。

（2）红外线与紫外线探测技术

红外热成像仪能够提取自身温度超过周边温度的异常升温点，利用红外热成像仪能够对电力线路中线夹、绝缘子等的异常发热现象进行及时发现；紫外热成像仪能够接收设备放电中产生的紫外光讯号，利用紫外热成像仪的这种作用，可以检查出电力线路中的漏电情况，进而提升电力线路的安全运行。但是需要注意的是，因为太阳光或者其他人造光源中也含有紫外光讯号，会对紫外热成像技术应用在电力线路巡检工作中产生一定的影响，相关人员在进行数据分析时，需将这部分因素考虑在内。

（3）激光雷达探测技术

激光雷达探测技术在电力线路巡检工作中的作用主要是定位电力线路故障所在，为后续的检修工作提供具体的位置信息。目前的激光技术能够有效完成角度检测工作、长度与距离测量工作，将激光雷达探测技术与无人机技术进行有效的结合，可以让地面工作人员根据激光雷达的扫描线路，获取激光点的云数据信息，然后通过高清摄像机的航拍对故障位置进行三维建模，进而确定其位置；在另一方面，也可根据电力线路与周边建筑或者树木等的距离来确定其准确位置。

3.3 无线通讯技术

无人机电力线路安全巡检系统中的无线通讯技术主要应用在无人机的遥控测量功能、跟踪定位功能与信息传输功能等。以无人机的遥控测量功能为例进行分析，无人机的遥控测量功能主要表现在两个方面：其一，测量无人机本身的状况；其二，测量无人机的信息传输功能，无线通讯技术可以让地面工作人员对无人机的这两种状态进行实时追踪。其次无人机定位功能也能与无线通讯技术进行有效结合，让地面工作人员对无人机的具体位置了如指掌。

3.4 正射影像采集技术

正射影像采集技术应用在无人机电力线路安全巡检系统中的主要作用是根据无人机在进行电力线路安全巡检中的实际情况，在GPU的基础上，提升高清摄像机的图片采集速度，同时能够帮助无人机快速处理相关摄像图片或者视频等。

3.5 地面数据处理技术

在无人机电力线路安全巡检系统中，地面数据处理技术主要是利用POS系统，红、紫外线成像仪等设备完成对无人机传下的信息进行接收与融合，并且形成对应相关数据，并将其传输给数据分析中心。

4 结语

综上所述可知，随着电力行业的高速发展，电力线路数量的增长，电力行业开始逐渐提升无人机电力线路安全巡检在巡检中的比例。实现无人机在电力线路安全巡检工作中的合理运用，需要相关工作者结合电力线路安全巡检实际情况与无人机现状进行不断的探索与改革，进而促进两者的高速融合，提升电力线路安全巡检质量与效率，保障电力行业的可持续发展。

[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，2017，30（1）：51-57.

[2]宁柏锋.无人机电力线路安全巡检的关键技术分析（J）.计算机产品与流通，2018（4）：161.

[3]麦晓明，刘正军，彭向阳，等.无人机电力线路安全巡检航线及任务规划软件系统设计（J）.广东电力，2017，26（12）：81-85.