作者：郑成刚 张晓雷 刘文新 姚卫东 朱红忠
来源：《科学与财富》2018年第24期
摘 要：科学技术的进步使地质工作以及外部环境工作的条件得到了改善，提升了外部环境工作的效率和质量。无人机技术的发展和突破，使其在电路线路巡检应用程度不断加深。在电力作业中，无人机技术的而应用能够增强电力线路巡检的效率，本文就无人机在电力线路巡检中的应用进行研究和分析，研究无人机技术在电力线路巡检应用中的选型原则、巡检模式及其在电力线路中应用的特点。
关键词：无人机，电路线路，巡检
前言：近年来，许多电力企业在应用中纷纷使用了无人机技术，在电力系统的线路巡检中，应用无人机技术可以突破环境和地域的，增加电力线路巡检的安全性与可靠性，降低人员的伤亡。在电力行业的发展中，无人机技术受到了广泛的好评和应用，然而我国的无人机技术在电力线路巡检中的应用目前暂时处于起步阶段，对无人机技术的发展和应用还需要进一步的提升。本文就无人机在电力线路中的选型原则、巡检模式和应用的特点进行分析。
一、无人机巡检平台选型的原则
电力线路在巡检的过程中，应用无人机平台的飞行器主要包含了直升机和固定翼的无人机，其具有续航时间长、抗风能力强的优点，并且能够搭载光学任务系统的吊舱能力。另外，无人机在电力线路巡检作业的应用中，首先要对起飞的情况进行设定，确保钢塔以及发现疑似缺陷的位置，无人机的空中定点悬停功能，可以实现更好的巡检效果。直升机与固定翼机的最大区别在于是否具有检验悬停与原地的起飞降落功能的有效荷载能力。在电力线路巡检作业的过程中，无人直升机的优势在于具有固定的翼机。另外，无人直升机的自主起降功能对于线路巡检的过程来说，可以降低外在的干预，减少操控的难度和负担，进一步增强无人直升机在电力线路巡检中的可操控性能。
无人直升机的选择需要根据地形、巡检的要求来选择，不同类型的无人直升机技术应用的场景也不同，其抗风能力和续航时间也不同，巡检的范围也不相同。任务机需要在超视距的环境下实现巡检飞行，同时还应该增加通信中的继设备，为现有的技术条件带来一定的技术难题。当前，无人机平台中含有多个小型无人直升机以及微型的无人直升机，在中型无人直升机的输电线路巡检应用处于起步的阶段。
二、无人机巡检模式的选择和应用
由于电线线路所经过的区域包含环境恶劣的山区等，在这些区域对线路的巡检相对困难，采用无人机进行巡检也需要根据实际的情况来挑选适合的无人机。无人机模式的选择需要考虑外部的环境因素，如巡检的地理环境条件、自然天气状况，内部环境如无人机的续航能力、无人机的抗风能力等，这些都是选择无人机的条件。在无人机的应用上应主要对系统的模式进行选择，分别根据不同的应用状况来选择无人机的应用条件，本文主要分析了五种无人机应用的模式。
（一）无人机的飞行方式
在无人直升飞机飞行的过程中，为了减少无人机在恶劣环境中出现的垂直坠落问题，使无人机的线路出现灾难性损坏，在无人机沿线路飞行时与线路变现具有一定的水平距离。由于光学任务的吊舱系统安装的位置是在飞机的下方，为了满足电力线路仙剑的质量，需要确保无人机拥有较为充裕的飞行空间，无人机在既定线路飞行上存在一定的垂直距离。为了增强电力线路巡检的质量，在光学吊舱任务系统内部应具有足够的扫描视角空间，确保无人机能够进行单向的巡视系统。在较高电压等级的线路中，由于线路的差距相对较大，同时由于塔高和间距的原因，会使无人机光学的吊舱任务系统受到周边的影响，所以使用无人机的单向巡视即沿着电力线路的方向巡视1次，这样在较高电压等级线路中使用时，受到线路较大因素的影响，常规的单方向巡检不足以满足巡视质量的需求，所以需要将无人机在线路两侧方向实现往返的线路巡检。
（二）通信链路系统的中继模式
当无人机的任务机距离地面监测物的距离较近时，如果周边没有障碍物遮挡，那么通信链路系统的直通模式就可以采用，通过无线链路直接与地面车载设备实现有效的数据通信。由于电力线路所处的环境包含了山区等无信号区域，无人机时常会受到山峰阻挡、电磁干扰的影响，拓宽无人机巡线的测控距离，实现无人机在超视距条件下的电力巡线需求，采用中继转发的模式来实现无人机的运作。
地面中继模式指的是将数据链路上的中继设备安装在线路的杆塔上，这种中继的模式使用成本比较低，但是工作起来相对复杂。在地貌和地面中继使用不相同的情况下，对地面的中继进行优化和规划，在运行维护方面具有一定的困难，因此改进无人机的使用性能是未来科学技术发展需要解决的无人机问题。
（三）无人机的应用模式
将类型、中继模式不同的无人机设备进行组合，搭配出不同的工作模式，将这些模式组合起来完成平原地区和山区地带复杂地形区域的巡线任务。无人机在输电线路巡视巡检的作业过程主要应用五种类型。
1、中型无人的直升机+地面中继模式
这种模式常常适用于任务无法直接与地面测控的车进行数据通信，即任务机距离地面测控的距离超过了实际的直视范围或任务机与地面测控之间实现障碍物的有效阻隔。任务机所收集到的图像与遥测信号，首先应通过无线链路将其发送到塔架的终端，中继的终端将其转发到地面测控车载的终端，地面测控车的控制指令通过的塔架中继终端转发到任务机的终端位置，从而对任务机的工作状态实现有效的控制。
2、中型无人直升机+空中中继器模式
这种模式通过采用地面中继器不足的情况来在数据链路上增加工台的中继机，任务机采集到的遥感测信号和图像，首先通过链路发送给中继机，通过中继机转发给地面的测控车载终端，地面的测控车的控制指令也通过了中继机转发给任务机的终端，从而对任务机实现了有效的控制。
3、中型无人直升机+空中中继模式
这种模式主要通过固定翼无人机，通过固定翼无人机来增强续航的时间长、抗风能力强以及成本低和飞行控制操作简单的特点，来增强中继器的灵活性。中型无人直升机+空中中继模式在电线线路巡检的过程中，操作人员需要尽可能的了解无人机的使用功能，在操作时利用中型无人机和空中中继器的灵活性来增加无人机在电路线路巡检中的应用。
4、小型无人直升机或微型无人直升机模式
这种模式通常使用在执行巡线任务机距离地面测控车比较进的时候，并且在没有障碍物遮挡的情况下，任务机则能够通过无线链路的方法直接与地面的车载设备实现数据通信的效果。吊舱与任务机拍摄到的画面是2路的视频信号与遥测数据，通过任务机的终端压缩和调制处理，将拍摄到的数据信息传输到熬地面的车载终端，这种地面的车载终端能够获得遥感的数据信息，并对无人机的工作状态实现有效的控制。
5、固定翼无人机模式
这种模式的工作原理是采用固定翼无人机在防灾减灾和输电线路运输中实现线路的巡检。它具有续航时间长、拍摄距离远和大范围、快速巡视的优势，在实际的电力线路巡检中具有增强工作效率的优势。
结语
随着科学技术的进步与社会经济发展水平的提高，无人机技术在现代电力线路的巡检中使用的频率越来越高，相信在未来的电路线路巡检中将会得到更加广阔的使用。无人机技术具有续航时间长、抗风能力强以及不受空间地域的优势，能够促进电力线路巡检效率的提升，确保电力线路的安全措施水平提升，为人们营造一个安全的居住和工作环境，确保电力设施的安全和人们的用电安全。
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