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摘要：无人飞机作为现在高压输电线路巡线关键技术方式，其飞机稳定性、飞机操控性、飞机位置定位系统及飞机摄像性能都作为关键性能指标进行研究。无人飞机能克服各种自然地理条件，对铁塔、输电线路、金具等运行状态进行监视，将无人飞机替代人工应用于高压输电线路巡线工作，大大提高了巡线效果，能及时发现人工对输电线路巡线所不能发现的故障。无人飞机巡线作为电力系统发展的新技术，适应智能电网建设发展，对于长距离、大跨度输电线路能准确发现故障，使得运行人员能及时处理故障，为电网安全稳定运行保驾护航。无人飞机应用前景作为一项新兴技术，将是电网发展研究的重点课题。
关键词：无人飞机；高压输电线路；飞行巡线
0 引言
高压输电线路涉及多种不同地形，发布地点众多，通过山川河流、森林沼泽、岩石湖泊、公路桥梁、江河湖海等复杂的地理自然环境，高压线路及铁塔、杆塔受自然环境影响，受机械应力影响，外力破坏产生断线、倒塌、腐蚀、老化等破坏，线路悬挂绝缘子还受到雷击破坏造成的树枝触碰所造成的输电电路短路接地、闪络放电等树害影响，人为偷窃电力杆塔、偷窃电力线路、绝缘金具现象，对破坏电力设施的人员必须及时处理。传统人工巡线存在效率低、巡线效果差、危险系数高等风险，特别是在艰苦自然条件环境下巡线时，如对山区纵深内部巡线及跨越江河湖海的线路巡视时，都存在极大的危险性。在发生雨雪冰冻灾害、洪涝灾害、地震火山泥石流海啸灾害时，如果进行人工巡线，所耗费人力成本大、浪费时间，可能导致发现故障线路区域时间晚，延误抢修送电时间，同时一些必须做的巡视项目是人工巡线所不能完成的。
1 无人飞机技术介绍
电力电子技术、航空监测技术、微电子技术，计算机信息技术、地理信息实时技术、红外图像识别技术集中应用在无人飞机上，从而集多种高科技手段所开发的一项新技术。其包括飞行航空、航空拍照、远距离巡线、地理信息、卫星导航等多个高尖技术领域。无人飞机可以不受地理自然条件限制，任何时间段都可以开展高空远距离摄像，应用于包括地图测绘、航拍、运动、军事、侦察、抗灾等各个领域。由于无人飞机控制技术的发展，可以进行地理位置实时定位、测量遥感数据实时传送、GPS卫星定位控制，操作过程简单可靠、运行稳定。
（1）控制距离。在视线所能看到范围内，一般距离为5～7km；定速自动巡航、GPS巡航、如果对速度有特殊要求可以达到40km。
（2）飞行距离限制和条件限制。飞行可以到达视线范围内为7～9km，在小雨、小雪、低于风速3级之内均可以起飞。
如图1所示，是无人飞机巡线系统模式图。
2 无人飞机实用化的关键技术
应用于高压输电线路巡线的无人飞机，其实用化的关键技术有以下几项：
（1）飞行远程控制技术。由于高压输电线路距离长、线路档距大、弧垂大，且经常跨越林木区、河流，杆塔距离附近沿线公路较远，所以要求远程飞行遥控距离尽可能远，无人飞机和地面控制终端进行图像声音传送，地面操控人员在地面终端负责接收相关图像视频，地面终端具备GPS线路主动控制、地图控制、输电线路杆塔远距离红外识别技术，从而将输电线路巡线时间大大降低。
（2）无人飞机稳定技术。无人飞机在巡线飞行过程中要求稳定飞行，机身不抖动，无人飞机所携带的摄像头要求稳定拍摄，传回地面控制终端的画面要清晰稳定，没有抖动。为达到这一要求，可以安装抗震动能力好的机身可见、红外热像摄像设备，摄像机能根据红外影响以及分辨率自动控制摄像功能，可以拍摄高分辨率、高清视频照片、完成传送地面基站。
3 无人飞机应用效果
将摄像机安装在无人飞机机身下部，利用摄像机拍摄，地面运行人员在可以操控的范围操控无人飞机，这是早期无人飞机的应用情况，在无人飞机飞回后将摄像机内的图像导出。如图2所示，是无人飞机应用于输电线路效果图。无人飞机在飞行当中存在不稳定因素，同时摄像机快速对焦、抗抖动功能不健全。
对于明显故障现象，如输电杆塔倒塌腐蚀、输电线路断线、绝缘子掉落等，但对于一些刚开始不太明显的线路闪络放电、雷击闪络、污秽闪络、输电线路发热、绝缘子开列、金属夹具变形等问题还不能准确识别，需要提高摄像机自动识别能力。另外一种是利用无人飞机遥测远程控制回传技术，将红外热像仪的信号传送地面终端进行组图分析，还原故障画面。无人飞机巡线由两人进行，一人专职操纵飞机，一人监视地面屏幕。在有隐患部位进行重点悬停拍摄监视，在进行监视可疑线路部位的同时，进行高清影像拍摄。如果进行光感拍摄，要在晴朗、光照度强的天气进行；如果进行红外成像拍摄，要在日照不明显的天气，才可以发现发热点。操控无人飞机沿着输电线路正上方飞行，为避免摄像机逆光拍摄，无人飞机不能在逆光侧飞行，飞机轨迹要预先制定好，不能在飞行过程中抖动。出现轨迹不确定因素，操控过程中尽量使飞机飞行平稳，若需变动时，靠改变飞机飞行轨迹来实现。在升级的无人飞机上，为了自动瞄准成像，在飞行器上配备陀螺稳定系统一次成像，然后进行精确成像分析。
现在用于输电电路巡线的无人飞机，已经具备了电子地图GPS导航、输电杆塔自适应识别、红外探测等技术，无人飞机可以自动巡线，设定路径。自动跟踪线路控制，使无人飞机可以尽量缩短与输电线路的距离。无人飞机飞行稳定，并且可以配备专用摄像装备，具有高强度抗抖动、抗电子干扰的功能。
（1）无人飞机与有人飞机和飞艇遥感相比，大大节约成本，不用雇用飞机驾驶员或者飞艇驾驶员，更重要的是，不用对天气环境有很高要求，在小雨、小雪等天气下均可以顺利起飞，这对于紧急情况下的输电线路巡线，有很好的应急能力。
（2）无人飞机不受气象、地理条件的影响。无人飞机适用于相对恶劣的天气环境，在雨雪冰冻、台风、暴雨的飞行环境中，也能完成巡线任务，特别胜任高危巡线任务；没有人员伤亡的危险，其高机动性、环境适应性以及高效率巡线效果，不受高山河流、大峡谷的影响，输电线路跨度大。
（3）无人飞机巡线速度快。无人飞机回传视频资料速度快，在短时间内可以对长距离输电线路进行快速巡线，大大提高巡线质量，节约巡线时间，还可以跨区域巡线。
（4）无人飞机操控简单灵活。小型无人飞机单人携带，大型无人飞机只要一辆面包车就可以运输，起飞跑道不用特别长，对场地要求不高。
4 结语
传统人工巡线方式耗费人力物力，效率低下，巡线速度低，针对江河湖海、山川河流的巡线难度大，有一些巡检项目靠常规方法难以完成。通过无人飞机巡线，可以大幅降低劳动成本，提升巡线效果。相比于有人飞机、直升机，无人飞机机身轻巧，成本低廉，受雨雪、大雾、雷电等天气影响限制小，这些优点使得无人飞机越来越广泛应用于高压架空输电线路巡线工作中。对于提高线路运维水平，提高线路巡线质量，无人飞机都是不二之选。将无人飞机应用于输电线路巡线工作，是一种管理上的创新，随着无人飞机技术的日益成熟，可以巡线的项目也在不断丰富，无人飞机巡线的前景将越来越被看好。
关键词：无人飞机；高压输电线路；飞行巡线
0 引言
高压输电线路涉及多种不同地形，发布地点众多，通过山川河流、森林沼泽、岩石湖泊、公路桥梁、江河湖海等复杂的地理自然环境，高压线路及铁塔、杆塔受自然环境影响，受机械应力影响，外力破坏产生断线、倒塌、腐蚀、老化等破坏，线路悬挂绝缘子还受到雷击破坏造成的树枝触碰所造成的输电电路短路接地、闪络放电等树害影响，人为偷窃电力杆塔、偷窃电力线路、绝缘金具现象，对破坏电力设施的人员必须及时处理。传统人工巡线存在效率低、巡线效果差、危险系数高等风险，特别是在艰苦自然条件环境下巡线时，如对山区纵深内部巡线及跨越江河湖海的线路巡视时，都存在极大的危险性。在发生雨雪冰冻灾害、洪涝灾害、地震火山泥石流海啸灾害时，如果进行人工巡线，所耗费人力成本大、浪费时间，可能导致发现故障线路区域时间晚，延误抢修送电时间，同时一些必须做的巡视项目是人工巡线所不能完成的。
1 无人飞机技术介绍
电力电子技术、航空监测技术、微电子技术，计算机信息技术、地理信息实时技术、红外图像识别技术集中应用在无人飞机上，从而集多种高科技手段所开发的一项新技术。其包括飞行航空、航空拍照、远距离巡线、地理信息、卫星导航等多个高尖技术领域。无人飞机可以不受地理自然条件限制，任何时间段都可以开展高空远距离摄像，应用于包括地图测绘、航拍、运动、军事、侦察、抗灾等各个领域。由于无人飞机控制技术的发展，可以进行地理位置实时定位、测量遥感数据实时传送、GPS卫星定位控制，操作过程简单可靠、运行稳定。
（1）控制距离。在视线所能看到范围内，一般距离为5～7km；定速自动巡航、GPS巡航、如果对速度有特殊要求可以达到40km。
（2）飞行距离限制和条件限制。飞行可以到达视线范围内为7～9km，在小雨、小雪、低于风速3级之内均可以起飞。
如图1所示，是无人飞机巡线系统模式图。
2 无人飞机实用化的关键技术
应用于高压输电线路巡线的无人飞机，其实用化的关键技术有以下几项：
（1）飞行远程控制技术。由于高压输电线路距离长、线路档距大、弧垂大，且经常跨越林木区、河流，杆塔距离附近沿线公路较远，所以要求远程飞行遥控距离尽可能远，无人飞机和地面控制终端进行图像声音传送，地面操控人员在地面终端负责接收相关图像视频，地面终端具备GPS线路主动控制、地图控制、输电线路杆塔远距离红外识别技术，从而将输电线路巡线时间大大降低。
（2）无人飞机稳定技术。无人飞机在巡线飞行过程中要求稳定飞行，机身不抖动，无人飞机所携带的摄像头要求稳定拍摄，传回地面控制终端的画面要清晰稳定，没有抖动。为达到这一要求，可以安装抗震动能力好的机身可见、红外热像摄像设备，摄像机能根据红外影响以及分辨率自动控制摄像功能，可以拍摄高分辨率、高清视频照片、完成传送地面基站。
3 无人飞机应用效果
将摄像机安装在无人飞机机身下部，利用摄像机拍摄，地面运行人员在可以操控的范围操控无人飞机，这是早期无人飞机的应用情况，在无人飞机飞回后将摄像机内的图像导出。如图2所示，是无人飞机应用于输电线路效果图。无人飞机在飞行当中存在不稳定因素，同时摄像机快速对焦、抗抖动功能不健全。
对于明显故障现象，如输电杆塔倒塌腐蚀、输电线路断线、绝缘子掉落等，但对于一些刚开始不太明显的线路闪络放电、雷击闪络、污秽闪络、输电线路发热、绝缘子开列、金属夹具变形等问题还不能准确识别，需要提高摄像机自动识别能力。另外一种是利用无人飞机遥测远程控制回传技术，将红外热像仪的信号传送地面终端进行组图分析，还原故障画面。无人飞机巡线由两人进行，一人专职操纵飞机，一人监视地面屏幕。在有隐患部位进行重点悬停拍摄监视，在进行监视可疑线路部位的同时，进行高清影像拍摄。如果进行光感拍摄，要在晴朗、光照度强的天气进行；如果进行红外成像拍摄，要在日照不明显的天气，才可以发现发热点。操控无人飞机沿着输电线路正上方飞行，为避免摄像机逆光拍摄，无人飞机不能在逆光侧飞行，飞机轨迹要预先制定好，不能在飞行过程中抖动。出现轨迹不确定因素，操控过程中尽量使飞机飞行平稳，若需变动时，靠改变飞机飞行轨迹来实现。在升级的无人飞机上，为了自动瞄准成像，在飞行器上配备陀螺稳定系统一次成像，然后进行精确成像分析。
现在用于输电电路巡线的无人飞机，已经具备了电子地图GPS导航、输电杆塔自适应识别、红外探测等技术，无人飞机可以自动巡线，设定路径。自动跟踪线路控制，使无人飞机可以尽量缩短与输电线路的距离。无人飞机飞行稳定，并且可以配备专用摄像装备，具有高强度抗抖动、抗电子干扰的功能。
（1）无人飞机与有人飞机和飞艇遥感相比，大大节约成本，不用雇用飞机驾驶员或者飞艇驾驶员，更重要的是，不用对天气环境有很高要求，在小雨、小雪等天气下均可以顺利起飞，这对于紧急情况下的输电线路巡线，有很好的应急能力。
（2）无人飞机不受气象、地理条件的影响。无人飞机适用于相对恶劣的天气环境，在雨雪冰冻、台风、暴雨的飞行环境中，也能完成巡线任务，特别胜任高危巡线任务；没有人员伤亡的危险，其高机动性、环境适应性以及高效率巡线效果，不受高山河流、大峡谷的影响，输电线路跨度大。
（3）无人飞机巡线速度快。无人飞机回传视频资料速度快，在短时间内可以对长距离输电线路进行快速巡线，大大提高巡线质量，节约巡线时间，还可以跨区域巡线。
（4）无人飞机操控简单灵活。小型无人飞机单人携带，大型无人飞机只要一辆面包车就可以运输，起飞跑道不用特别长，对场地要求不高。
4 结语
传统人工巡线方式耗费人力物力，效率低下，巡线速度低，针对江河湖海、山川河流的巡线难度大，有一些巡检项目靠常规方法难以完成。通过无人飞机巡线，可以大幅降低劳动成本，提升巡线效果。相比于有人飞机、直升机，无人飞机机身轻巧，成本低廉，受雨雪、大雾、雷电等天气影响限制小，这些优点使得无人飞机越来越广泛应用于高压架空输电线路巡线工作中。对于提高线路运维水平，提高线路巡线质量，无人飞机都是不二之选。将无人飞机应用于输电线路巡线工作，是一种管理上的创新，随着无人飞机技术的日益成熟，可以巡线的项目也在不断丰富，无人飞机巡线的前景将越来越被看好。