基于物联网的无人机输电线路巡检系统

摘要：近年来，电力工程的发展迅速，随着输配电技术的迅速发展，输配电基建的日益普及，越来越多的高压输电线路故障问题也变得更加棘手，如绝缘子击穿、电路老化、雷击穿和垃圾缠绕等等，由于输电线路输送距离长、塔架高并可能穿越大量自然条件复杂多变的深山大河，甚至是无人区，当出现故障时，目前常见是大量采用人工地面观察或登杆(塔)排查等传统手段检查输电线路运行状态，这不仅受自然条件制约，而且劳动强度大，人身安全存在隐患，成本高，巡检效率低，巡检质量难以保证以适应当前大电网安全生产的要求。 关键词：物联网；无人机输电线路；巡检系统 引言

随着电网技术的不断发展，输电线路资产规模的不断扩大，线路的巡视工作对整个电网的安全与稳定起着至关重要的作用，而以人工为主的输电线路巡检模式由于巡视效果差、工作效率低等原因难以满足电力线路巡检的需求，因此机巡作业将成为电力巡检作业的主要手段。部署机巡电力作业技术支持系统平台，扩展智能化机巡作业和数据分析的手段，有利于对数据进行综合管理、多维度分析与多样化成果展示。此外，输电线路智能机巡系统及机巡电力作业技术支持系统平台的建设实施，将促进输电线路从“人巡为主，机巡为辅”的运维模式向“机巡为主，人巡为辅”的运维模式转变，从而大大提高了输电线路巡视效率，有利于持续提高输电线路精益化运维管理水平。 1总体方案

输电线路智能机巡系统是一套分布式巡视及检测管理平台。为了保证良好的适应性和扩展性，该系统采用层次化和模块化设计。层次化的架构设计围绕５个方面展开，分别为业务应用层、应用系统平台层、数据存储层、硬件资源层和外部数据接入层。每层由不同功能的各模块集合而成。其中，业务应用层中各功能模块可根据实际需求进行个性化定制开发。业务应用层与系统具体业务紧密相关，是为输电线路电力作业提供应用服务的核心，根据应用需求主要分为作业计划、实时监控、飞行调度管理、智能巡视、智能分析、台账管理、数据管理、交互管理及系统管理９个模块；应用系统平台层将业务应用系统后台服务封装成ＡＰＩ服务，供业务应用层调用；数据存储层包括存储巡检元数据的信息库、存储地理空间信息的空间数据库及电网基础数据、人员和设备数据等数据信息；硬件资源层主要包括计算设备、存储设备、网络设备和显示设备等，是数据交互与共享及存储计算的支撑；外部数据接入层主要对省电网公司的数据及电力作业技术支持系统所采集的数据进行整合，实现各系统数据管理的同步与一致性。 2系统设计

2．1视频拍摄传输模块

在多旋翼飞行器电力寻线的工作过程中，需要一个清晰度高、抗干扰强的轻量化无线视频传输系统。根据上述需求，设计了一种符合需求的HD高清视频无线传输系统。该系统采用了一种基于Linux的嵌入式操作系统，通过数字高清摄像头进行视频捕捉，并使用2．4GHz无线网桥将视频信号传回地面，从而实现HD高清视频的无线传输。网桥是整个系统的重中之重，只有选择合适的网桥，高清视频流才能快速而又准确无误地传回地面站。经过慎重考虑与分析，采用UBNT网桥，该网桥是UbiquitiNetworks公司在全球范围内设计、制造和销售创新性的宽带无线解决方案，具有颠覆意义的无线产品。该网桥的优势在于任何一个

型号的UBNT产品，均可被作为无线覆盖AP、点对点网桥、点对多点网桥和无线客户端(CPE)等多种角色。 2．2地面基站

电力巡线地面站支撑系统的核心是系统的计算机平台，根据要求，采用了一种基于Intel最新款低功耗处理器的操作系统，该系统采用Windows、Linux双支持的平板电脑作为计算机平台，具有低功耗、操作简单、易于上手的特点。与此同时，在地面站支撑系统中安装了一个14英寸LED液晶屏辅助显示，具有低功耗、高对比度等特点，增大了显示面积，以便于巡线图像的实时观察。在地面基站控制系统中，可以根据无人飞行器传输回的图像能够较为精确地找到巡线的初始位置，并实现对无人飞行器的控制。手动控制系统是嵌入式的无线电发射机控制装置，配备了128pixel×64pixel分辨率的彩色液晶显示屏，2个2轴的万向遥杆，3个可变旋钮，6个2位开关，1个3位开关和一些微调按钮。 3输电线路无人机巡检技术介绍

利用无人机对输电线路进行巡检和监控具有成本低、效率高的特点。无人机凭借其拍摄效果清晰、飞行姿态稳定、滞空时间长以及操作简单等特点，可以

360°全方位对线路和杆塔的各个部位进行逐点、逐层、逐面的精细化巡检。此外，搭载了高精度定位系统的无人机还可实现一键起飞、一键巡视和一键降落，能够快速准确地查出故障点或隐患位置。 3.1无人机巡检作业的要求

无人机巡检作业要严格按照规程、规范和流程进行，做到“六应”，即应检查、应确认、应监控、应守规矩、应敬制度和应有底线。（1）无人机开机前应检查。开机前检查无人机外观完好、电动机转动顺滑、桨叶无破损、电池电量充足、云台保护壳摘下、存储卡插入机身及遥控器各按键回位。（2）无人机起飞前应确认。起飞前确认无人机开机正常、电量显示正常、遥控器无线信号连接正常、摄像头工作正常、图像传输正常，确认起降场周围环境符合无人机起降条件，确认巡检航线内无异常，确认安全工作落实到位。（3）无人机飞行中应监控。飞行中监控无人机剩余电量、图像连续传输有无卡顿、遥控器信号强度正常；监控无人机的高度、距离及速度等飞行数据。（4）无人机巡检应守规矩。①无人机旋翼与导线或杆塔的最小安全距离应大于2m。②为保证拍摄照片的清晰度及准确度，无人机作业距离应保持在10m以内。③拍摄时应使拍摄主体处于取景器中央位置，所拍摄对象覆盖完整、清晰度良好、亮度均匀，所占尺寸为取景框的60%以上且对焦清晰、状态稳定，保证销钉级元件清晰可见。（5）无人机巡检应敬制度。①严禁在恶劣天气下飞行。②严禁在空中管制区飞行。③严禁跨越高铁高速飞行。④严禁在人员密集区飞行。⑤严禁做复杂的飞行动作。⑥严禁触碰导线及人员。⑦飞行结束后，严禁将无人机及附件随意乱放。（6）无人机巡检应有底线。①无工作票（单）的不飞。②空域申请未经批复的不飞。③超出作业范围未经审批的不飞。④巡检线路在禁飞区域内的不飞。⑤工作人员未进行现场勘察的不飞。⑥气象条件恶劣影响无人机正常工作的不飞。⑦无人机未做好航前检查的不飞。⑧作业人员身体状态不适的不飞。⑨数据链路干扰严重区域不飞。⑩无人机未定期进行维护保养的不飞。 3.2无人机巡检作业的流程与内容

无人机巡检作业的流程包括计划、准备、确认、巡检飞行及生成报告等步骤。无人机巡检的内容包括导地线、线路金具、绝缘子及绝缘子串、附属设施、通道及交叉跨越、基础地质环境缺陷（或异常）和杆塔本体运行状况等七大部分。

结语

随着全国电网的发展与建设，保障电网的安全、稳定和高效对于电网运营来说至关重要。依靠无人机进行电力作业巡检，能大幅提高电力运维检修工作效率，降低劳动强度，减少作业人员安全隐患。 参考文献

［1］黄佳．输电线路故障的处理方法研究［J］．电子技术与软件工程，2019(2):222．