无人机电力线路安全巡检的关键技术

无人机电力线路安全巡检的关键技术

摘要：无人机是利用无线遥控设备和控制程序操作的不载人飞行器。由于无人

机具有体积小、操作简单、成本低等优点，因此在航拍、工程测量、救灾、测绘

等多个领域广泛应用。近年来，随着社会经济快速发展，科技手段的不断创新，

利用无人机巡检成为一种高效、智能、全新的电力线路巡检模式。基于此，本文

探讨了无人机电力线路安全巡检系统，及其关键技术，以期提高电力线路巡检的

工作效率，降低巡检人员的工作强度。

关键词：无人机；电力线路安全巡检；关键技术

引言

我国地域辽阔，不同地方的地形地貌、水文信息、气候环境及地质构造等存

在很大的差异。由于电力线路长期曝露在室外，受到风雪雷电等自然灾害的影响，电力线路的杆塔可能出现下沉、电气设备绝缘体破裂及电力线路断开等问题，导

致电力故障，造成大范围停电事故。因此，为了确保电力线路安全有序运行，需

要定期或者不定期对线路进行巡视，防止线路出现故障问题。当前电力线路巡检

中无人机的使用，提高了电力线路巡视工作的效率，保证了巡视人员的安全。

1无人机电力线路巡检特点

（1）不受外界环境因素的影响和制约。由于很多线路都建设在室外环境，一旦遇上大雨和暴雪等天气，工作人员将无法完成安全巡视工作，而使用无人飞行

机设备，就可以避免这些不利的因素，减少因安全巡视工作而造成的意外和伤害

问题。

（2）无人机的灵活性。利用无人机通过多角度不同的位置的观察，就可以发现线路中存在的缺陷、隐患。

（3）无人机具有作业速度快、测量数据量大、自动化程度高等优点。

（4）无人机与各种可见光和红外测温设备搭配进行巡检任务，可以全面了解电力线路运行情况。通过无人机对电力线路拍摄出来的影像图片，可以对电力线

路存在的缺陷问题进行及时的发现和解决。

（5）无人机巡检可以降低巡检成本，最大限度地减少线路故障造成的损失，保障电力线路的正常运行。

2无人机电力线路安全巡检系统

2.1系统结构

无人机电力线路安全巡检系统是我国进行电力巡检工作的重要核心系统，其

自身主要由三部分构成：（1）无人机飞行平台。（2）地面实时数据获取系统。（3）地面数据处理分析中心。无人机飞行平台自身可以对无人机的固定翼和旋

翼为基础和根据进行划分。其自身搭载许多先进的传感设备和数据获取设备，还

有自助预警设备和相关的避障系统等无人机飞行的必备设备。其能够在复杂的环

境之中保持飞行的姿态和稳定，还能够利用自身的定位系统将自身的位置和状态

实时传输给后台的数据操作人员，接着会根据探测点的环境状况以及视野情况选

择合理的传感器系统，以此来最大程度获取探测点的相关数据资料。而地面实时

数据获取系统是整个电力线路安全巡检系统中的关键核心，承担着重要的过渡和

枢纽作用。

2.2系统任务

（1）接受无人机所传输的相关数据资料，以及对无人机的信号进行接收。

（2）对无人机进行控制，将相关数据资料传输至后台的工作人员，以此来推进

下一步的工作计划。（3）地面数据处理分析中心是整个电力线路安全巡检系统

的最终汇总系统，具有整理、分析、存储、应用等效果。其自身能够应用相关数

据技术和测量技术对各类检测对象进行精确化测量和分析，还能够对相关巡检线

路进行可视化技术呈现，检测出线路的损坏位置、线路的损坏原因，能够及时准

确的定位线路的所在位置和所处情况，达到电力线路的故障及时查处，方便后期

的及时维修工作，大大提高检修效率和速度。

3无人机电力线路安全巡检的关键技术

3.1通信技术

通信技术是无人机电力线路安全巡检的关键技术，无人机发布飞行命令、调

整飞行线路、控制飞行高度，并将无人机巡检过程中拍摄的图像视频信息发送到

数据中心，数据中心对数据信息进行分析，及时发现电力线路中存在的问题。因此，通信技术直接关系到无人机飞行任务的完成。目前，通信技术主要有光纤通

信技术、电力电缆通信技术以及无线通信技术。电力电缆通信技术是利用电力传

输线作为信号传输通道，将信号加载到电力线上，实现语音、数据等信息的高速

传输。这种通信技术相对比较成熟，安全性高。光纤通信技术指用光波作为传输

载波，将光纤作为传输媒介实现数据信息的传输。光纤通信系统由光发信机、光

收信机、光纤或者光缆、中继器、耦合器以及光纤连接器等构成。光纤通信技术

具有通信容量大、传输距离远、抗干扰性好、保密性强等优点。无线通信技术主

要分为微波通信技术和移动通信技术。微波通信技术是利用数字中继器进行数据

信息交换，将数据信息加载到微波载体上并通过电波空间进行数据传输。移动通

信技术主要为了满足手机、电脑等移动终端设备的通信要求。目前，我国移动通

信技术已经发展到5G时代，移动通信质量和速度有了显著提高。

3.2遥感技术

遥感技术是利用电磁波的原理，将各种传感设备对远距离目标发出辐射和反

辐射的电磁波信号，根据电磁波反射回来的信号进行分析、处理并最终形成图像，从而对地面建筑物、林木及矿产等进行探测和识别的一种综合技术。遥感技术根

据不同的电磁波谱段，可以分成可见光遥感、红外线遥感及紫外线遥感技术。可

见光遥感技术主要针对波长在0.4～0.7μm的可见光，将感光胶皮或者光电探测器作为感测元件。但是这种遥感技术只能在白天使用，才能获得比较高的地面分辨率。红外遥感技术根据波长可以分为近红外遥感技术、中红外遥感技术及远红外

遥感技术。近红外遥感技术主要针对波长为0.7～1.5μm的红外光，中红外遥感技术主要针对波长为1.5～5.5μm的红外光，远红外遥感技术主要针对波长为5.5～1000μm的红外光。红外感光技术不受时间的控制，可以实现晚上作业。紫外遥

感技术主要针对波长0.3～0.4μm的紫外光进行紫外摄影，从而获得信息。

3.3激光雷达探测技术

激光雷达探测技术是向探测对象发射激光信号，激光信号将探测对象的信息

反射回来后，与原来的发射信号进行对比分析，经过处理以后可以获得探测对象

的位置、距离、方位、速度及形状等参数。激光雷达技术使用激光束进行探测，

可以获得很高的分辨率，并同时跟踪多个目标，速度分辨率可以达到10m/s以内。激光雷达探测系统使用的设备体积小、质量轻，适合无人机线路巡视要求。激光

雷达探测技术可以获取高精度、高密度云空间数据信息，并利用高分辨率的数码

相机进行摄影，然后利用计算机软件提取相机的数据信息，建立三维模型，然后

发现电力线路故障位置、距离和方向，提高线路巡检的工作效率和质量，不需要