摘要：无人直升机电力线路巡检是电力巡检的重要发展方向，目前小型旋翼无人直升机、固定翼无人直升机巡检已基本实现实用化，在输配电线路故障查找、运行维护和设计施工过程中发挥着重要作用，显著降低了劳动强度，提高了作业效率。本文对大型无人直升机电力线路巡检系统实用化进行分析，以供参考。
关键词：无人直升机；巡检系统；实用化
引言
我国电网输电线路巡检方式包括人工巡检、直升机巡检、无人直升机巡检、机器人巡检等方式，人工巡检存在劳动强度大、工作效率低、巡检盲区盲点多等缺点。直升机巡检作为一种相对成熟的电力巡检技术，已在我国电网推广应用，但仍存在一些局限性，如智能化程度不高、存在机载人员安全风险等问题。
1无人直升机巡检技术
无人直升机巡检技术是将可见光红外热像仪、遥感设备、数码相机等设备搭载在无人直升机内部，实现对输电线路进行巡视检查的新型巡检技术。无人直升机巡检系统由无人直升机分系统、综合保障系统、任务搭载系统构成。无人直升机分系统由无人直升机驾驶航空器、地面站和通信系统构成，主要功能是向无人直升机发布遥控飞行任务，完成巡检工作要求；任务搭载系统是根据无人直升机巡检目的，对沿线的输电线路数据信息进行采集、记录和检测等功能，主要由光电吊舱、云台、地面控制装置等构成；综合保障系统相当于无人直升机系统的工作站，可以为无人直升机提供供电、动力设备以及车辆运输。
2无人直升机电力线路巡检系统
2.1技术要求
无人直升机电力线路安全巡检系统主要就是针对无人直升机进行电力线路巡检工作，因此关键在于（1）需要进行无人直升机的设计和打造工作。一定要认识到应用无人直升机进行电力线路巡检的意义和价值，应该研发一些能够适应相关崎岖地形，具有地形适应能力以及相关信息传感能力的特殊无人直升机，只有这样的无人直升机才能够达到预期的工作标准，才能够获取相应的数据资料，才能够实现电力线路安全巡检工作的稳步进行。（2）还应该构建相应的信息化处理平台，使得能够将无人直升机所收集的相关数据和相关资料能够纳入进行，并进行后期的分析、处理工作，以此来达到预期的资料收集和使用的效果。将相关输电线路的实时数据进行在线实时整理、分析，分辨电力线路当前相关状态，定位其所在位置和故障点，以此来给修复工作进行辅助。
2.2系统任务
（1）接受无人直升机所传输的相关数据资料，以及对无人直升机的信号进行接收。（2）对无人直升机进行控制，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无人直升机电力线路巡检的关键技术
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。激光雷达探测技术的隐蔽性好、抗干扰能力强，激光发射系统的口径比较小，可接受区域比较小，所以其他干扰信号不容易进入接收机。激光雷达探测器可以实现零高度工作，即便距离比较近的物体也可以实现探测。激光雷达探测系统使用的设备体积小、质量轻，适合无人直升机线路巡视要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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，不需要巡检人员一一对线路进行巡检，就可以完成巡检的工作任务。
4无人直升机飞行平台实用化
4.1导航系统优化
Z−5型无人直升机具有高精度北斗定位导航、全球定位系统(globalpositioningsystem,GPS)组合导航和定高控制功能，飞机在悬停时达到±5m以内的导航精度和高度，可通过接收测控系统发送的差分GPS信号进入高精度差分GPS模式。为提高无人直升机导航定位精度，以满足导航设备的系统余度和硬件余度等需求，将原单GPS系统进行改进，采用三系统冗余、双板卡冗余设计，提高导航系统的可靠性。
4.2飞控系统优化
飞控系统负责无人直升机的飞行控制，包括导航计算、控制计算、飞行数据存储等功能，可实现无人直升机典型飞行功能，并具备故障报警及失控保护等策略。飞控系统优化设计包括优化自主起飞、降落和航线飞行功能，新增了一键启动、一键飞行和一键熄火功能，简化了无人直升机操作流程，使之更好地满足实用化任务飞行需求。航线飞行功能优，化主要包括以下方面：(1)大速度转弯升级为盘旋方式，在有效减小转弯时无人直升机姿态震荡幅度的同时，增加了下一条航线的有效航线距离。
5无人直升机测控通信系统实用化
5.1无人直升机测控通信模式
为提高测控通信系统的可靠性和实用性，采用卫星中继通信和高清链路互为备用模式。卫星中继系统传输距离不受限制，抗干扰性强，可弥补无人直升机山区作业飞行时直通链路通信受遮挡而无法实现远距离飞行的缺点。但卫星中继系统的缺点是存在延时、无法进行外控操作。因此，设计卫通应用模式为：在外控状态下不使用卫星通信遥控，一旦直通链路故障，无人直升机即自动进入链路故障保护，以保障操作安全；在其他状态下方能使用卫星通信遥控，可根据直通链路与卫通之间的通信质量自动选择某一链路对无人直升机进行控制。对于遥测通信，在卫通与高清链路间可随时通过切换开关进行选择。
5.2无人直升机卫星通信系统
大型无人直升机宽带卫星通信系统在完成机载、车载设备安装、调试后，需要进行飞行试验。在飞行试验中出现过视频卡顿、较长时间不能正常通信情况，经过分析确认原因为旋翼遮挡环境下天线跟踪性能不好、数据通信误码率偏大等。针对出现的问题，经过不断分析和试验，最终均获得了圆满的解决。Z–5型大型无人直升机卫通天线安装位。
结束语
随着国产大型无人直升机飞行性能、载荷能力提升以及机载卫星通信设备小型化，采用宽带卫星通信的无人直升机电力线路智能巡检技术已可实现实用化，能满足大型无人直升机超低空、超视距复杂环境条件下电力线路巡检需求，有效提高无人直升机巡检作业距离，使得无人直升机巡检作业不受复杂地域条件的限制。
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论文作者:赵峰
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8