无人机巡检输电线路技术应用与分析.doc

无人机巡检输电线路技术应用与分析 　　【摘要】由于电力企业发展的快速发展，提高了巡检的工作量和难度，因此，电网事故的发生也越来越多，而新研制出的一种新型的输电线路巡检设备无人机，在一定程度上减轻了巡检的工作量，从而降低了事故发生率，其作用非常显著。 　　【关键词】巡检；无人机；输电线路技术 　　由于电力企业的发展，扩大了电网的规模，从而增大了巡检的工作量和难度。整个电力系统的稳定运行主要受一些自然因素和人为因素的影响，而造成输电线路受到破坏，致使输电线路不能正常运行，而一旦发生故障，为了做到及时抢修工作，必须尽快找到输电线路故障点，因此，在巡检输电线路故障中，采用无人机技术可以有效地提高抢修的效率。 　　一、无人机技术的概述 　　1、技术要素 　　在巡检输电线路时，经常使用专门的遥控直升机（UH）和四旋翼无人机（M4R），UH的组成部分包括：遥控直升机本体、减振悬挂装置、影像采集传输设备、地面摄像监视和操控系统等，后台的工作人员主要是利用无线图像传输设备，将UH在飞行过程中采集到输电线路的目标视频图像传送回来，以此对输电线路存在的故障做出及时判断；M4R其组成部分包括地面站和M4R无人机，M4R中设置了无线图像传输设备和无线微型高分辨率图像采集设备等，因此，采集到的输电线路的特定目标清晰度很高，并能进行远程传输，同时，M4R应用了4个旋翼对称分布的方法，进而形成的气动布局，在起降和悬停方面性能良好。 　　2、功能概述 　　在巡检过程中，通过人工遥控使UH无人机飞行到输电线路安全距离范围之内，并悬停在输电线路附近，进行采集图像，并通过无线图像传输设备传输到后台；而地面站会发出指令引导M4R无人机沿着输电线路飞行，并在离输电线路安全距离的位置悬停，即完成M4R无人机自主悬停在安全的空间位置的功能，以便拍摄图像时，可以保证各角度的清晰度，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。其中，M4R地面站除了具备引导M4R无人机飞行到预定的位置、保持与M4R无人机的遥控遥测通信的功能之外，还具有很多功能，如：控制飞行状态、接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态等。 　　3、在输电线路巡检中采用无人机的优点 　　自主导航飞行技术和自主悬停技术是无人机技术的基本功能，因此可以与输电线路保持一定的安全距离，其优势具体体现是在灾害性天气中可以分析输电线路灾害，巡视、检测输电线路，查找线路跳闸故障点等方面。无人机技术的两种工作模式是飞行控制和自主悬停，但它也自驾飞行和手动飞行，在手动模式下，无人机在自主导航下，按照预定的路线飞行，并巡检线路，当无人机处于自主悬停状态后，可以高清晰地拍摄输电线路的图像，并进行传输，地面站工作人员通过监控录像检查故障点。 　　4、无人机存在的缺点 　　在巡检输电线路中，尽管无人机发挥着很大作用，但在某些方面也存在着缺点，由于无人机体积较大，而电池容量相对较小，因此，应用无人机进行巡航的时间非常有限，另外，无人机可接收的有效控制范围是1000m，遥控范围也是有限的，而且无人机不能自动分析图像的故障点。 　　二、无人机的设计研制 　　1、技术要素 　　（1）UH使用常规直升机气动布局，在飞行中，利用传输设备和图像采集设备收集并传输电线路上的目标视频图像，然后由后台的工作人员及时对输电线路存在的故障做出及时判断。 　　（2）M4R采用的气动布局是4个旋翼对称分布，在起降和悬停方面性能良好。在）M4R中设置了微型高分辨率图像采集设备（如数码相机）、无线图像传输设备、和减振云台装置，因此，可以高清晰得收集输电线路特定目标图像，并进行存储和远程传输，从而实现地面站远程监视输电线路设备的过程。 　　2、系统组成 　　（1）UH无人机的组成部分包括：地面影像监视和操控系统、影像采集和无线传输设备、遥控直升机本体、减振悬挂装置等。 　　（2）M4R无人机主要包括地面站和M4R无人机两个部分。 　　3、功能介绍 　　3.1无人机的主要功能 　　（1）UH无人机是通过人工遥控，使UH无人机飞行到输电线路安全距离范围之内，并悬停在输电线路附近，采集和传输图像。 　　（2）M4R无人机是通过接收地面站发出的指令，引导M4R无人机沿着输电线路飞行，并在离输电线路安全距离的位置悬停，即完成M4R无人机自主悬停在安全的空间位置的功能，以便在最合适的方位拍摄图像，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备光学角度和距离，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。 　　3.2地面站的主要功能 　　M4R地面站的主要功能包括：操作控制无人机的飞行状态和云台状态、接收无人机传回的检测图像、与M4R无人机进行遥控遥测通信、引导M4R无人机飞行到预定的检测位