苑紫熙

摘要：输电线路的电磁干扰会对无人机的操控以及通信性能产生明显的影响，严重威胁到了无人机在巡检在输电线路运维中的应用，因此研究基于电磁场检测的输电线路无人机巡检自主避障具有特别重要的意义。本文提出了一种基于电场和电磁波检测的无人机避障模块的设计和搭载方法，通过分析特高压输电线路电磁场分布规律，检测无人机所处位置的电场和电磁波强度，判断无人机是否处于安全范围，进而实现了无人机的避障功能。

关键词：无人机巡检;避障模块;电磁场检测

1.无人机巡检技术

架空线路运维工作日益繁重，运检部门迫切需要更自动化、现代化、高效率的巡线技术和手段。通过多年的技术研发和实践，无人机巡检技术已经发展成一种高效、低成本、低风险的空中巡检技术，是提升输电线路运行可靠性的重要手段之一。与传统人工巡检相比，无人机输电线路巡检不受地形环境限制、视角宽广、精度高、安全性好，经过数年推广应用，无人机巡检已在电力公司得到了广泛应用。但从现场应用情况来看，无人机巡线过程中缺少对输电线路的精确测距技术、预警技术与自动避障技术。目前无人机的可用测距技术包括GPS定位、激光测距、超声波测距、可见光测距等技术。GPS定位是生活和生产中常用的距离判断方法，基于GPS的无人机测距技术一般利用地理坐标系的转换和GPS信息计算两点间距离，并基于GPS信息实现无人机云台角度的自动调节，从而达到巡检过程中各个相机对巡检线路中杆塔的跟踪拍摄。由于现有的测距技术在应用中都有一定的难度，因此在目前的无人机巡检中，大多还是现场操控人员通过肉眼判断与输电线路的距离，这对工作人员的要求极高，同时存在一定安全隐患。无人机避障模块的设计和研究把能够有效的解决人工问题，实现有效的自动化技术，它已经发展成一种高效、低成本、低风险的空中巡检技术。基于无人机巡检技术的研究具有重要的意义。

2.高压输电线路巡线作业特点

高压输电线路巡线作业工作量大，依靠人工对输电线路进行巡检的方式耗费大量的人力、物力和财力。无人机电力巡检系统具有不受地形环境限制、巡线速度快和巡检质量高等优势。无人机逐步成为架空电力线路巡检新的移动平台，大大提高了巡检效率。在无人机巡检中，无人机要尽量靠近输电线路飞行，保证最佳的巡线效果。因此，如何避免与输电线路碰撞是保证无人机和输电安全的关键。目前，采用较多的是毫米波雷达避障技术和基于地理信息系統导航的巡检避障技术，但是毫米波雷达避障技术存在反射波如何过滤的问题;基于地理信息系统导航的巡检避障技术存在不能近距离靠近输电线路，有时无法对输电线路进行清晰的巡检拍摄，不利于故障诊断的准确性。无人机巡检技术不受其他方面的影响，能够有效的保障输电的稳定性。

3.特高压输电线路电磁场分布规律

远离输电线时，等电场值线趋向于半圆形，而接近输电线时，等电场值线为不规则形状。因此无法单纯从检测电场值得到观察点离输电线的距离。目前单一的电场、磁场及电场、磁场梯度在正负半轴两侧都没有严格的单调性，因此无法作为距离的有效特征量。因此，可以通过不同高度的电场或磁场值作为判断输电线路距离的特征量。由于线路周边的磁场和线路负荷的密切相关，因此采用电场能更好的反映无人机测点和线路的距离。同时电场的有效值测量更为方便，因此可采用不同高度下电场有效值作为反应无人机和线路的距离的特征量。结合电场强度和高度检测是有效的检测观察点离输电线距离的方法。实际中，可以先通过仿真测试得到典型杆塔不同高度下电场分布曲线，测距时再利用插值方法预测观察点离输电线的距离。

4.结语

输电线路无人机避障具有非常重要的意义。本文通过分析特高压输电线路电磁场分布规律，检测无人机所处位置的电场和电磁波强度，研究了高压输电线路巡线作业特点，研究了研究基于电磁场检测的输电线路无人机巡检自主避障，提出了选用电场有效值结合高度来确定无人机与输电线路真实距离的方法。可为输电线路无人机巡检距离检测、航向规划、避障设计提供参考。

参考文献

[1]孙建军.输电线路运行维护与检修技术分析[J].化工管理，2017（32）.

[2]闫宇，祝铭悦，闫旭东.超特高压输电线路运维管理中存在的问题和应对措施[J].中国设备工程，2018（19）：48-49.