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摘要：高压输电线路的输电线路覆盖范围广，地形复杂。为了掌握线路运行状况，消除线路隐患，必须每年花费大量人力物力开展巡视工作。高压输电线路线路的特点易受多种外部因素的影响。恶劣的环境条件和气象因素是线路故障的原因。为此，工作人员将在铁塔上巡逻塔，然后首次发现故障或损坏并及时修复。无人机巡航技术的出现，可以解决这类问题，消除高压输电线路线路的隐患。对空中巡视线路技术的相关内容进行了分析和研究，希望能为中国巡视线路工作的发展提供更多的帮助和启示。
关键词：高压输电线路线路；无人机；巡线技术
引言
高压输电线路线路覆盖范围广，地形复杂，给巡视工作带来诸多困难。如果我们想在最短时间内排除高压输电线路线路上的故障，了解线路的运行情况，就需要对其进行巡视。目前，无人机线路检测技术已广泛应用于高压输电线路线路的检测。这种技术改变了传统手工巡检线效率低、效果差、工作量大的问题，这也会降低员工的人身安全。
1、巡线无人机的分类及巡线特点
无人机是一种由无线电遥控设备或它自己的程序控制装置操纵的无人驾驶飞机。无人机主要包括固定翼无人机、无人直升机和小型旋翼飞行器3种类型。
1.1固定翼无人机
固定翼无人机飞行速度快，可达100～200kM/h，具有很长的续航时间。它非常适合长途巡检线路，用于检查电力线路的一般情况。固定翼无人机不能盘旋。当他们巡视线路时，可以沿线路进行单方向快速检查。它一般置于线路上方，采用俯视的巡逻线（图1），还可根据实际需要减少巡视线的速度和高度，并沿线路进行低速和慢速巡检。
图1固定翼无人机巡线效果图
1.2小型旋翼机
小型旋翼飞行器重量轻，结构简单。它可以通过无线电遥控起飞、降落和定点停留。它的飞行速度很慢，而且续航时间很短。它只能用于短距离检查。通常，小型旋翼飞行器在故障区段中悬停，并且在低速和定点观测细节。小型旋翼机最大的缺点是载荷太小，只有1～2公斤，只能装备单机和轻型巡逻设备。3级以上的风力机由于其重量轻、功率小、抗风能力强等特点，对起降和飞行有很大的影响。
图2小型旋翼机巡线图
1.3无人直升机
与固定翼无人机相比，无人直升机可在空中起飞、降落和悬停，但飞行速度不及固定翼无人机，大多在100公里/小时以内，且续航时间短，不适用于长距离巡航线。与小型旋翼机相比，其最大的优点是载荷大，巡检线上可携带更多的检测设备，检测结果更为全面，但价格比小转子高。它通常用于短距离或中间距离的检查，或用于识别的故障段的悬停检测。
图3无人直升机巡线图
1.4无人机组合巡线
无人机（UAV）是利用无人机或固定翼无人机与小型旋翼飞行器进行高压输电线路巡航。固定翼无人机的总体情况用于电力线的常规和长距离检查。采用无人直升机和小型旋翼机对识别出的故障区段进行更近距离的线路悬停检测，仔细全面地观察线路的细节。这种配置方法有利于合理利用无人机资源，实现模型的互补使用，使巡检线更加全面准确，减少巡检线的疏漏。鉴于无人直升机更好的巡检效果和开展中距离巡逻线的能力，在资金充足的情况下，最好采用无人机固定翼无人机进行巡逻线。
2、小型无人机技术与线路巡视分析
2.1视图跟踪技术
在无人机巡检领域来说，视图跟踪技术是不可或缺的重要部分，精密的视图跟踪可以让无人机安全地躲避障碍物保证飞行器安全和线路安全。因为视图的清晰程度直接影响地面控制人员的操作，因为振动、过弯、转向等原因造成画面模糊、失步或是离开被巡检目标极易造成机身与障碍物甚至是输电塔、线的碰撞，所以确保视图的跟踪极为重要。在现有的技术中利用霍夫变换跟踪算法进行弥补，计算方法的引入可以很好地完成对三条导线的视图跟踪检查，还可以保证无人机在安全的距离内进行位移变化，即使是画面不清楚或失真的情况下，也能够确保较短的时间内飞行器不会脱离安全轨道位移，有效弥补跟踪的不足。
2.2方位控制技术
无人机巡检作业中，无人机由于体积小且空气力学的原理，对环境和天气的要求比较严格，这一方面需要自然条件允许的情况下保证飞行的安全系数外，还应该在技术方面对机身的稳定控制进行改良，以保证飞行器不失控、不偏离轨迹。目前大多数无人机是采用LQG控制器来进行飞行时的机身平衡和风力补偿以更好地完成动作，这项技术简单地形容就类似于轮船失去动力浮在水面，用锚对船体进行拖拽防止它偏离应在的位置，无人机在悬停时也需要额外的力对其控制，保持在应处的位置。
2.3故障检测技术
一是雷达检测。这一技术有着属于自己的优势，它的应用不仅可以提高定量测量精度，还能在雷达测距装置的作用下了解线路与建筑物或周边植物间的距离，进而实现精准测量，同时也可以为树木砍伐等工作提供一定的参考。二是可视检测。此项技术是利用高清摄像装置，进行视频和图片的拍摄，同时再将所有可视信息进行储存和无线传送，地面操作人员根据传输回来的画面对被巡检设备进行掌握和分析，这种技术对于传统巡视到无人机巡视的过渡是一个比较容易上手的方法。三是红外探测。红外和紫外在电力系统中早已不是新鲜技术，在高清成像的基础上配合紫外或红外成像分析，可以观测到肉眼不能识别的金属伤痕，特别是线路金具的探伤应用此项技术更为方便，对于点或局部过热能够及时发现。
2.4 无线控制技术
所谓无线控制一方面是指控制基站对无人机的远程遥控，另一方面是指无人机所检测到的信息传递，这些都是在无线通讯的基础上来实现。由于在野外、山区作业加之电磁干扰对于无线电的抗干扰能力较高，因为在某种情况下地面人员需要实时地观测到被检设备的情况，虽然图像和视频有存储记忆能力，但是影响运维人员及时的判断甚至对一些不能校准的区段再次进行飞行检查，造成时间和人力的浪费。确保良好的传输信号是保证数据及时传输的重要保障，同时也保证了飞行器在执行任务过程中不被外来信号干扰而造成位置偏差，甚至是失控而造成其它的隐患。
2.5 多样式配合
在线路巡检工作中，人为巡视会有死角，无人机巡视也同样存在类似的问题，前面提到每种不同样式的飞行器都有自己的缺点，这样在巡检过程中也就难免会遇到无人机因为技术特点原因而不能完成的任务，那么引入多样式飞行器组合模式可以将盲区和死角问题很好地解决，发挥不同类型无人机的特点让其各自发挥自身的长处，比如在某段线路故障后，可以用旋翼式大范围勘察输电走廊情况，初步判断异样地点再安排直升式无人机进行旋飞观测，以进一步确认故障点及故障原因。因此不能片面地认定某种类型的飞行器适用于输电巡视，而是可以将这些类型组合去更好地完成巡检工作。
结束语
综上所述，无人机巡线技术的研究和应用价值很高。与传统的巡逻技术相比，无人机巡航技术可以改善和弥补高压输电线路线路巡检中的缺陷，无人操作意味着没有人员伤亡。同时，该技术可以检查复杂的地形条件，扩大巡检线的范围，并且不必花大量的钱在继续的人身上。然而，无人机巡逻技术仍有很多进展，需要继续研究和改进，以期为中国高压输电线路线路巡检工作的发展提供更多的帮助和支持。
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