架空线路无人机巡线技术探讨

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1、湖南电力第32卷第1期HUNANEIJECTRICPOWER2012血2doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2012．01．013架空线路无人机巡线技术探讨李力，徐勋建，李波，张红先。方针(1．长沙理工大学，湖南长沙410076；2．湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007)摘要：介绍架空电力线路巡线用无人机分类和各类无人机巡线的特点及国内外无人机巡线的研究现状，探讨巡线无人机视觉跟踪、故障探测等关键技术、发展趋势和应用前景。关键词：架空电力线路；无人机；视觉跟踪；故障探测中图分类号：TM752．5文献标识码：B文章编号：1008-0198(2012)

2、01．0044—04架空电力线路的覆盖区域广、穿越区域的地形复杂。为了掌握线路的运行状况和及时排除线路的潜在隐患，每年都要花费巨大的人力和物力资源进行巡线工作。现阶段运用最广泛的巡线方法是人工定期巡线，这种方法不仅劳动强度大，而且耗时长，效率低下，有些线路段受制于地形因素甚至无法接受巡检。无人机技术的发展为架空电力线路的巡线提供了新的移动平台。利用无人机搭载巡检设备进行巡线，能提高巡线效率，降低巡线成本、不会造成人员伤亡。这种高效、经济、安全的巡线方法已经开始成为研究的热点。1巡线无人机的分类及巡线特点图1固定翼无人机巡线效果图无人机(unmannedaerialvehicle，

3、UAV)是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器¨]。用于巡线的无人机主要包括3类：固定翼无人机，无人直升机和小型旋翼机。1．1固定翼无人机固定翼无人机的飞行速度比较快，达到100—200km／h，并且续航时间长，很适合进行长距离巡线，用来巡检电力线路的总体状况。固定翼无人机不能悬停，巡线时，沿线路进行单方向快速巡检。一般置于线路的正上方，以俯视的角度巡线拍摄(图1)，也可根据实际需要降低巡线速度和高度，沿线路做低空慢速巡检。1．2小型旋翼机图2小型旋翼机巡线图小型旋翼机重量小、结构简单，靠无线电遥控收稿日期：2011-08—22改回日期：2011—11-12

4、·44·第32卷第1期李力等：架空线路无人机巡线技术探讨2012年2月飞行，能够定点起飞、降落和空中悬停。其飞行速大。世界范围内研究无人机巡线技术的并不多，而度较慢，而且续航时间极短，只能作短距离的巡且主要集中在无人机技术先进的发达国家。最早利线。一般是在已确定故障段，用小型旋翼机悬停于用无人机巡线的是英国的威尔士大学和EA电力咨故障段，低速、定点地进行细节观察。询公司，使用的机型为无人直升机。已经进行小型旋翼机最大的劣势就是载重过小，只有1的无人机巡线研究大部分都是以无人直升机为搭载—2kg，只能搭载单一、轻型的巡线设备。由于重平台，主要原因是无人直升机具有悬停功能并且巡量轻，

5、动力小，抗风能力明显不足，3级以上的风线速度适中。固定翼无人机和小型旋翼机是最近几力就会对起降和飞行带来较大的影响。年才应用于巡线的。1．3无人直升机日本关西电力公司联合千叶大学共同开发了一与固定翼无人机相比，无人直升机能够定点起套无人直升机输电线路巡线系统，这套系统的特点飞、降落，空中悬停，但是飞行速度不如固定翼无是其独有的故障自动检测技术和三维图像监测技人机，大多数在100km／h以内，且续航时间也较术。无人机上装设有线路故障自动检测装置，短，不适合用于长距离巡线。与小型旋翼机相比，能够自动检测出由雷击、焊接裂缝、导线断线等引其最大的优势是载重更大，巡线时可以搭载更多的发的线

6、路故障。目前检测系统数据库的故障类型还检测设备，取得更全面的巡检效果，但是价格比小在不断添加中。课题组成员还通过对线路走廊的巡型旋翼机要高。一般用来进行中、短距离的巡线或线视频构建三维图像来监测线下的植被和建筑物。者对已确定的故障段进行悬停式细节检测。三维图像和图像中物体对应的GPS坐标都被检测系统储存起来，通过这些坐标，可以测定出线下植被、建筑物到输电线路的距离。西班牙马德里理工大学的Campoy，Mejias等人致力于计算机视觉技术应用于无人机巡线导航的研究，已研发的导航系统能够自动测定无人机相对于参照物的速度和位置。在巡线实验中，当无人机接近线路巡线时，利用计算机视觉技术，

7、导航系统成功地跟踪了电力线路，并且测出了无人机相图3无人直升机巡线图对于线路的位置和运动姿态。研究人员还开发了能1．4无人机组合巡线使巡线无人机安全着陆的算法。当燃油、电池耗尽无人机进行架空线路的巡线使用固定翼无人机或者与地面控制系统的联系切断时，无人机能够自搭配无人直升机的方式或固定翼无人机搭配小型旋行测定与线路、杆塔或者其他障碍物的相对位置，翼机的方式进行。固定翼无人机用于定期、长距离从而绕开障碍物在安全区域降落。巡检电力线路的总体情况，无人直升机和小型旋翼澳大利亚CSIRO