摘要：本文简要分析不同的无人机平台的工作特征，并按照平台的差异性内容进行对比，提出不同无人机系统在应用配置集方面的水平。按照架空输电线路的巡检业务特殊性需求，针对不同无人机平台进行整体性分析，采取多维度的对比明确不同无人机平台的优势，希望可以借助本次研究为相关工作者提供理论帮助。
关键词：架空输电线路；无人机平台；差异化分析
0、引言
伴随着近些年供电压力的不断提高，电力行业呈现出快速发展状态，这也间接提高了发电区域与用电区域的差异型表现，此时对于架空输电线路的输送电功能需求也在随之增强。架空输电线路的设备大多数属于野外环境，需要长期性的巡检维护，如果采取人工方式进行巡检不仅工作量大，同时还存在一定的遗漏风险。对此，采用飞行棋的方式可以更好的替代人工巡检，借助非接触、快速高效率、多角度全面性的巡检方式，结合可见光、红外线等仪器设备可以更好的掌握输电线路的运行状况。对此，探讨架空输电线路中无人机平台的差异化具备显著实践性价值。
1、不同无人机平台
1.1多旋翼无人机平台
多旋翼无人机平台本身的重量跨度在数公斤到十多公斤，属于小型与中型的无人机，多旋翼无人机可以按照旋翼的数量进行划分，例如四旋翼的无人机、六旋翼的无人机、八旋翼无人机等。目前主要的多旋翼无人机是以四旋翼、六旋翼无人机为主[1]。在环境适应性方面，多旋翼无人机的起降可以实现垂直性，起飞与降落所需要的面积比较小，基本上为2m×2m，可以在各种地区中飞行，对于环境的约束性比较小，适应性相对理想。多旋翼无人机可以在空中悬停，整体巡检效率在10到30km/h左右，作业的半径为5km，最大的飞行高度可以达到3000m，抗风能力为6级[2]。在小雪的环境下也可以实现短时间的飞行，理想工作环境温度为零下10°到50°。多旋翼无人机的荷载能力在3kg左右，所以只能够携带可见光照相机或摄像机等轻型设备。
1.2固定翼无人机平台
固定翼无人机可以按照不同重量划分为小型、中型以及大型急性，同时也可以根据动力的来源划分为电动与油动两种[3]。在环境适宜性方面，固定翼无人机的起飞方式相对多样化，涉及到手抛、滑跑、橡皮筋弹射、火箭弹射多种，其中比较常用的是滑跑起飞以及橡皮筋弹射。同时固定翼无人机的降落方式也比较多，涉及到伞降、撞网降落以及滑跑降落等。固定翼无人机主要是根据自身重量决定具体的起降方式，起降的场地差异相对比较大，所能够适应的地形也会存在比较大的跨度。在相对平坦的平原、高原以及丘陵等地区可以满足固定翼无人机的起降要求，在走势相对比较陡的路段固定翼无人机需要采取弹射方式起降。咋荷载能力方面固定翼无人机的荷载能力跨度比较大，最大可以达到30kg以上，所以能够荷载的设备也比较多，可以适应不同工作任务。
1.3无人直升机平台
无人直升机平台本身的重量在7公斤左右，按照本身重量可以划分为中型与大型两种机型。当前并没有关于无人直升机的巡航速度参考指标，但是这一类型的机型具备较强的稳定飞行、悬停功能。在起降方式方面是以垂直模式为主，占地面积为5m×5m，如果是大型机型面积会有所提升。
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2、架空输电线路中无人机平台的差异化
下面针对多旋翼、固定翼以及无人直升机三种设备进行差异化的分析：1、重量。对于多旋翼无人机而言重量相对比较小，主要是以小型的多旋翼与中型多旋翼的无人机为主。固定翼的无人机本身重量范围相对比较大，重量跨度最小为数公斤最大上百公斤，所以固定翼无人机涉及到小型、中型以及大型三种不同型号的机型[4]。无人直升机本身的重量范围也相对比较广泛，重量与固定翼无人机基本相似，但是主要是以中型、大型无人直升机为主；2、起降要求。从起降场地的需求以及运输维护的角度来看，多旋翼无人机因为体积相对比较小，可以更好的携带，可以垂直起降并对起降场地没有较高的要求。固定翼无人机在起降方式方面多样化，对于起降环境的要求相对较高，而无人直升机则结合了多旋翼与固定翼两种机型的特征优势，但是因为结构相对复杂，所以在具体的运维方面成本相对较高；3、环境适应性。从抗风以及高海拔适应性的角度来看，多旋翼的无人机在抗风能力方面相对比较差，无人直升机与固定翼无人机的抗风能力相对比较强，部分机型可以有效的适应高海拔飞行任务。多旋翼的无人机荷载能力相对比较差，只能够应用在轻型荷载的任务当中，固定翼无人机与无人直升机的荷载能力相对比较强，可以有效应用在各种架空输电线路的巡检任务中。多旋翼无人机一般应用在线路本身和部分基础设施的巡检任务当中，固定翼无人机大多数应用在通道和电力保护区域的巡检中[5]。无人直升机可以应用在线路本体、附属设备以及通道、电力保护区的巡检任务中；4、便携性。多旋翼无人机的便携性最为突出，在展开以及撤收等过程中的时间成本相对较少，所需要的工作人员也比较少。虽然每一次巡检杆塔数量比较少，但是每天可以完成多架次、多机组同时作业的工作。固定翼巡检的速度相对比较快，单架次的巡检距离也比较远，巡检的效率相对比较高。无人直升机的飞行时间比较长，可以达到长距离与悬停的飞行目的，可以实现精细化的巡检；5、配置集。对于多旋翼无人机而言，小型机型可以携带可见光相机或摄像机，中型机型可以配备非制冷红外荷载、紫外成像仪以及轻量化的lidar。小型的固定翼机型可以配备可见光相机或摄像机，中型机型可以配备制冷红外荷载、光电吊舱、紫外成像仪以及常规lidar。大型固定翼无人机可以配备光电吊舱、常规lidar、多谱段荷载。无人直升机中中型机型可以配备制冷红外荷载、光电吊舱、紫外成像仪以及常规lidar，大型急性可以配备光电吊舱、常规lidar、多谱段荷载。另外，无线通讯系统主要涉及到数据传输与图像数据两个方面，无人机的电力巡检过程中测控通信设备主要是用于无人机平台和地面之间的通信，涉及到电台、数据链、4G/3G通信以及卫星通信。电台通信的设备重量吸纳谷地比较轻，通信距离也比较短，手机链的通信设备属于集成化的设备，重量比较重并且通信距离比较长。虽然3G/4G通信设备重量比较轻，但是因为通信距离会因为基站而受到影响，所以在不同路段必须考虑不同的通信方案。
3、结语
综上所述，本文简要分析了输电线路的巡检无人机应用配置相关内容，并并按照不同的巡检场景以及巡检对象进行了针对性分析。在今后，需要进一步提高相关工作水平，应用适当的无人机平台适应相应的巡检方式、巡检周期以及巡检环境，达到最佳巡检作业效率水平，提高架空输电线路整体运行效益。
参考文献
[1]陈文浩，姚利娜，李丰哲.无人机电网巡检中的绝缘子缺陷检测与定位[J].计算机应用，2019，14(S1)：211-212.
[2]鲁轩，郗来迎，赵赫男，etal.基于无人机和图像缺陷识别算法的输电线路巡检系统研究[J].电子设计工程，2019，27(12):147-151.
[3]李宁，郑仟，谢贵文，etal.基于无人机图像识别技术的输电线路缺陷检测[J].电子设计工程，2019，27(10):102-106.
[4]操松元，陈江，严波，etal.无人机巡检输电线路的路径规划算法研究[J].机械与电子，2019，31(5):40-45.
[5]刘兴发，干喆渊，李妮，etal.特高压输电线路对邻近对空情报雷达站影响分析与实验研究[J].高电压技术，2018，44(10)：244-245.
论文作者:李海顺,梅耕宁,吕金,訾军,孙鱇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
标签：无人机论文; 荷载论文; 旋翼论文; 直升机论文; 重量论文; 线路论文; 平台论文; 《电力设备》2019年第20期论文;