引言

随着我国电网规模的不断扩大和运行环境日益复杂，输电线路的巡检工作面临巨大挑战。传统的人工巡检方式不仅效率低下，而且存在安全风险。近年来，无人机技术在电力巡检领域的应用日益广泛，尤其是在复杂环境下输电线路的智能巡检中具有重要价值。无人机巡检技术能够提高巡检效率、降低人力成本，并确保巡检人员的安全。本文旨在对无人机在复杂环境下的输电线路智能巡检关键技术进行分析和探讨，为我国电力巡检领域的发展提供参考。

1 电力巡检无人机应用现状

1.1 电力无人机概述

电力无人机，也称为电力线路无人机或电力巡检无人机，是一种专门为电力行业设计的无人机系统。这些无人机通常被用于输电线路的检查和维护工作，以提高巡检效率和安全性^[1]。在电力系统中，输电线路的安全运行至关重要，因此，定期的巡检是确保电网稳定运行的关键环节。传统的巡检方法主要依靠人工进行，这不仅效率低下，而且工作人员在巡检过程中可能面临安全风险。随着无人机技术的快速发展，电力无人机已成为替代传统人工巡检的有效手段。

电力无人机可以分为几种主要类型，包括无人直升机、多旋翼飞行器和固定翼飞行器。每种无人机都有其独特的优势和用途，适用于不同的巡检场景和需求^[2]。

1. 无人直升机：无人直升机在外形上类似于传统直升机，但其操作可以通过遥控器在地面上进行。无人直升机通常具有垂直起降能力，可以在较小的空间内灵活作业，适合于城市和其他复杂环境中的巡检任务。然而，它们的体积较大，控制难度较高，且运行成本也较高。

2. 多旋翼飞行器：多旋翼飞行器，如四旋翼无人机，具有垂直起降能力和灵活的操作性，适用于城市和其他复杂环境中的巡检任务。它们的成本相对较低，操作简便，且易于携带。多旋翼无人机特别适合于近距离的线路巡检和故障排查。

3. 固定翼飞行器：固定翼飞行器具有较长的续航能力和高速度，适合于长距离的输电线路巡检。它们可以在较大的空间内高效作业，且运行成本相对较低。然而，固定翼飞行器通常需要较大的起飞和降落空间，且在复杂环境中作业的灵活性较低。

1.2遥感承载平台

电力无人机的遥感承载平台是无人机系统的重要组成部分，它为输电线路的监测、检查和数据分析提供了关键的技术支持。这些遥感承载平台主要包括可见光遥感、红外遥感、激光雷达等，每种遥感技术都有其独特的优势和应用场景。

首先，可见光遥感是通过搭载在无人机上的摄像头等设备捕捉输电线路的图像信息，用于识别线路的可见异常，如绝缘子损坏、导线断裂、金具脱落等。可见光遥感技术设备简单，应用广泛，能够有效检测多种缺陷，因而在无人机线路检测中得到了广泛应用^[3]。此外，可见光遥感还可以用于监测线路的冰雪覆盖情况、绝缘子的污秽程度等，为线路的维护和管理工作提供重要信息。

其次，红外遥感利用红外摄像头捕捉输电线路的热辐射信息，用于检测线路的热异常。红外遥感技术能够发现线路上的过热、漏电等故障，对线路的安全运行具有重要意义。通过红外遥感，运维人员可以及时发现线路的潜在故障，采取相应的措施进行处理，避免发生安全事故。此外，红外遥感还可以用于监测线路的温度分布情况，为线路的散热设计和维护工作提供参考。

除了上述遥感承载平台，电力无人机还可以搭载其他先进的遥感设备和技术，如紫外遥感、多光谱遥感等。紫外遥感主要用于监测线路上的电晕现象，为线路的绝缘性能评估提供重要依据。多光谱遥感则可以获取输电线路不同波段的光谱信息，用于识别线路的化学成分、腐蚀状况等，为线路的维护和管理工作提供更为全面的信息支持^[4]。

电力无人机的遥感承载平台通过搭载各类遥感设备和技术，实现了对输电线路的实时监测、检查和数据分析，提高了巡检效率和安全性。随着技术的不断发展，未来电力无人机将能够搭载更多先进的遥感承载平台，实现更高效、更智能的电力巡检，进一步保障电网的稳定运行。

2.无人机在复杂环境下的输电线路智能巡检关键技术分析

2.1无人机巡检系统

无人机巡检系统是一种利用无人机进行远程监控和检查的技术。它由多个关键组件组成，共同实现高效、准确的巡检任务。

2.1.1飞行平台：无人机巡检系统的核心是其飞行平台，它为机载设备和传感器提供了搭载平台。飞行平台需要具备足够的稳定性和承载能力，以适应不同环境下的巡检任务。常见的飞行平台包括旋翼无人机和固定翼无人机，它们各有优缺点，可根据实际需求选择合适类型的飞行平台。

2.1.2机载设备：机载设备是无人机巡检系统的重要组成部分，它们直接参与巡检任务，包括摄像头、激光雷达、红外传感器等。机载设备需要根据具体的巡检任务进行配置，例如在电力巡检中，可以搭载高分辨率摄像头和红外热像仪，以便对输电线路进行实时监控和故障排查。

2.1.3通信设备：无人机巡检系统需要将采集到的数据实时传输至地面站，以便进行数据处理和分析。通信设备负责实现无人机与地面站之间的数据传输，包括无线通信模块和数据链路。此外，通信设备还可以为无人机提供导航信息，以确保无人机在巡检过程中能够准确飞行。

2.1.4地面站：地面站是无人机巡检系统的控制中心，它由运维人员操作，负责监控无人机的飞行状态、接收数据、处理故障等。地面站可以无线操控无人机，实现对飞行路径、速度、高度等参数的控制。同时，地面站还可以提供实时位置信息，以便无人机在巡检过程中保持与地面站的通信畅通。

无人机巡检系统的工作原理如下：首先，无人机按照地面站的指令起飞并飞抵指定巡检区域。然后，机载设备开始工作，对巡检区域进行数据采集。在采集到数据后，无人机通过通信设备将数据传输至地面站^[5]。地面站接收到数据后，进行处理和分析，以实现对巡检区域的实时监控和故障排查。最后，无人机根据地面站的指令返回起飞地点，完成巡检任务^[7]。

2.2 无人机巡检过程

2.1.1巡检规划制定：首先，依据前一年度的巡检记录和上级单位的指导方针，并结合单位的实际情况，制定详尽的巡检规划，并将其具体化到每个季度。这样做能够确保巡检工作持续且有序。

2.1.2巡检方案制定：基于巡检规划，结合线路的实际情况（如发现的问题、潜在的风险等），制定出切实可行的巡检方案，以保障巡检活动能够按计划执行。

2.1.3巡检前期筹备：在执行巡检任务之前，必须对线路的地理环境以及周边情况进行深入的了解，并整理好线路和杆塔的相关资料，为后续巡检提供必要的信息支持。

2.1.4现场巡检与数据处理：在现场，首先对无人机进行细致的检查和试飞，以确认飞行路径。随后，无人机按照既定路径对线路的关键区域进行详细的数据收集。收集到的数据需要进行妥善的保存、初步处理和深入分析，以保证数据的真实性和精确性。

2.1.5巡检结果汇总：依据数据处理和分析的结果，总结巡检的成效，并将这些信息用于线路状况的评估^[8]。这有助于及时识别线路中存在的问题，并制定相应的解决措施。

2.1.6线路问题处理：依据巡检结果，对发现的问题或潜在隐患的线路关键部位进行实地调查和整改。同时，对于隐患区域进行线路安全状态的评估，以确保能够迅速识别并处理潜在的安全风险。

图1 无人机巡检作业流程图

无人机巡检过程包括巡检策略制定、巡检计划制订、巡检前期准备、现场线路巡检、数据处理、分析、线路巡检结果汇总和线路排查、消缺等步骤，如图1所示。这些步骤确保了输电线路巡检的规范性和效率，有助于及时发现并解决问题，保障输电线路的安全运行。

结束语

无人机技术在电力巡检领域的应用具有广阔的发展前景。通过对无人机巡检系统的组成、工作原理及关键技术进行深入分析，本文为我国电力巡检领域的发展提供了有益的参考。然而，无人机巡检技术仍存在一定的挑战，如无人机续航能力、数据处理能力和自主导航能力等。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，无人机巡检技术将更加成熟和高效，有望在电力巡检领域发挥更大的作用。

参考文献

[1] 冯康,郭翔,赵保国.无人机智能巡检技术在大型水电工程施工监管中的应用研究[J].水利技术监督, 2023(9):8-10.

[2] 王建国,林俊余,张立博,et al.无人机智能巡检技术在风电场中的应用研究[J].电力设备管理, 2023(12):328-330.

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[4] 杨俊武,何天璞,李枚,等.无人机在架空输电线路巡检中的自动补光系统应用研究[J].山西电力, 2023(5):16-20.

[5] 李波,杨炯,李宁,et al.基于PID算法的输电线路无人机巡检路径智能自动规划技术[J].微型电脑应用, 2023, 39(11):174-177.

[6] 李伟,杜力,苏卫东,等.图像识别算法在输电线路无人机智能巡检方法上的应用:CN202310500114.1[P].CN116486240A[2024-06-08].

[7] 王新宇,蒋三新.基于深度神经网络的无人机智能巡检系统——绝缘子检测应用研究[J].信息技术与信息化, 2022(5):4.

[8] 张家盛梁进兴.基于深度学习的无人机巡检架空输电线路金具锈蚀缺陷检测方法[J].湖南电力, 2022, 42(5):75-78.