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摘要：本文通过无人机的选择、无人机平台设备的构建等手段搭载一个无人机巡检平台，以期望该无人机巡检平台能够在配网架空输电线巡检中发挥作用，并且通过试验验证该无人机巡检平台的可靠性。该无人机巡检平台的构建为未来应用于配网架空输电线的巡检工作提供了可行的方案。
关键词：无人机综合巡检;架空输电线;巡检功能;环境自适性
文章编号：1005-7277（2019）05-0110-04
Abstract：In this paper， through the selection of uav and the construction of uav platform equipment， a uav inspection platform is carried out to play a role in the inspection of overhead power lines in distribution network， and the reliability of the uav inspection platform is verified through tests. The construction of the uav inspection platform provides a feasible scheme for the inspection of overhead power lines in distribution network in the future.
Key words：Uav comprehensive patrol inspection; Overhead power lines; Patrol function; Environmental adaptability
1 无人机综合巡检平台的构建
1.1 无人机类型的选择
当前我国已经用于配网巡检的无人机按照平台进行分类，主要可以包括固定翼无人机、大中小型无人直升机（大多数为电动多旋翼）。如表一为着两种无人机类型在经济性、续航性能、可操作性能以及负载性能等方面的比较。
从表1-1中可以看出，固定翼无人机在飞行速度、续航时间、作业范围、操作难易程度等方面均优于大中小型无人机，并且以美国的Copterworks公司生产的一款AF25b型中小型无人机分析来看，该直升机尽管负载能力、续航时间长，但是相比于固定翼无人机来说，其操作复杂，技术人员难以掌握方法，并且由于其体积和质量也比固定翼无人机大得多，因此一般情况下，没有特殊要求的巡检环境，无人机平台选择应选择固定翼无人机。但是，固定翼无人机目前也有其难以克服的缺点，固定翼无人机难以进行定点拍照、悬停观测、摄像以及起降落条件要求比较高等。但是国内在该技术层次上比较成熟，目前已经在大范围内使用。因此在该无人机在配网架空输电线试验系统中也使用该无人机进行试验。
1.2 对无人机巡检系统的要求
（1）具备可靠的操作性能。
由于无人机经常在城市中人口密集区域巡检，人员流动加上高楼大厦错落相间，无人机巡检过程中易遭受不可控因素的破坏，在该种环境下就要求巡检无人机体积小、灵活性能高、起飞降落容易以及高空意外坠毁风险性低。
（2）巡检方式多样化。
由于巡检过程要求复杂，巡检无人机需要具备夜间拍摄、雷达测距等诸多功能，因此要求巡检无人机能够负载红外光、紫外光等不可见光、雷达等特殊测距传感器设备。并且这些设备在无人机上不能够超载。
（3）目视控制无人机飞行。
因为巡检无人机工作的公路大多数比较通达，因此巡检无人机要求能够目视控制无人机飞行。续航时间不要求很长时间，一次作业的情况下，续航时间小于三十分钟。因此续航时间并成为限制无人机作业的主要条件。
2 无人机综合巡检模块配置
2.1 高摄模块
高摄模块是配备在巡检無人机上的一种拍摄设备。在巡检工作条件下，搭载在巡检无人机上的高摄模块能够进行巡检拍摄，该高摄模块可以拍摄出分辨率很高的图片或者视频，以期对配网线路的外部缺陷（包括配网线缆外壳脱落、配网线路双股线断股、配网线路绝缘皮脱落等缺陷）传送信息。
通常情况下，为了保证在巡检作业条件下获得可靠的图像或视频信息，无人机巡检系统对高摄模块的设备也提出了较高的要求：
（1）高摄模块设备的分辨率不能低于一千万像素，这样才能保证控制中心获得清晰有效便于分析的图片或视频。
（2）高摄模块设备的拍摄频率不能低于人眼的分辨频率（一般为二十五帧每秒），这也是为了后期更好的分析图片或视频信息做准备。
（3）高摄模块设备要具备自动对焦功能，充分体现该无人机巡检系统的自主性。
2.2 红外、紫外成像传感模块
红外光成像传感模块是指配备于无人机巡检系统上的能够利用红外感热的原理来探测物体发热部位异常的一种设备。该设备常常使用红外热像仪，该仪器的作用原理是当物体发出不可见的红外光能量时，红外热像仪能够将不可见光的能量转化为图像供技术人员分析。为了保证该仪器能够正常工作，无人机巡检系统要求该仪器具备以下技术参数：
（1）同高摄模块相似，无人机巡检系统同阳对红外成像传感模块也提出了像素要求，无人机巡检模块要求红外热像仪的分辨率不能低于三十万像素。
（2）无人机巡检模块的红外成像模块要求红外热像仪能够导出热图数据的数值，该热像仪可以实时的显示出无人机巡检点的温度最高点和最低点以及能够完整的显示出热力学数据的云图。
紫外光成像传感模块是指配备在无人机巡检系统上的能够利用紫外感电的原理来探测配网线路放电异常的一种设备。为了保证无人机巡检模块的正常工作，无人机巡检系统要求紫外成像仪器具备以下技术参数： （1）配网线路或电气设备放电量小，需要紫外成像仪器具有较高的探测灵敏度，保证当配网或者电气设备故障时能够准确并且迅速将故障点及故障情况显示出来。
（2）由于无人机本身机型的限制，要求紫外成像传感模块的质量小、体积小，这样搭载在巡检无人机上才不至于导致巡检无人机过载负担。
（3）尽管紫外属于不可见光类，但是该系统仍然期望该紫外成像传感模块能够兼顾可见光类来进行日常的巡检工作。
2.3 超声波、超高频局部传感模塊
超声波、超高频局部传感模块是指搭载在无人机巡检平台上的能够检测配网或者电气设备局部放电情况的一种设备。该超声波、超高频局部传感模块的作用原理是当配网线路或者电气设备放电时，该超声波、超高频局部传感模块能够释放出相反电荷与配网线路或者电气设备释放的电荷相中和，中和的过程中会出现电流或者电压的陡增，并且伴随着发光、发热、电磁波释放等现象。这些现象会被记录下来并传送到计算机中心分析。
为了保证无人机巡检模块的正常工作，无人机巡检系统要求超声波、超高频局部传感模块具备以下技术参数：
（1）由于无人机本身的搭载空间比较小，在选择搭载设备上，尽量要求搭载设备体型小、占据空间体积小。这样的话才不会对无人机造成对于的负担。
（2）对于十二伏特的电源，它的能耗不小于三十六瓦特。
3 无人机综合巡检功能实现与试验验证
3.1 试验预准备
试验条件为：
（1）环境温度：-20～45℃。
（2）海拔高度为：2000米的高空中。
（3）当地的瞬时风速不能超过七米每秒。
（4）水平方向上位移偏移点不能超过1.5米，误差保证在0.75米以内。
（4）如果有雨条件下，无人机飞行时间要超过5分钟。
3.2 环境自适性试验验证
使用该无人机巡检系统的试验结果为：
（1）在正常工作条件下，该无人机巡检系统能够在配网架空输电线巡检中工作超过30分钟，满足试验预先要求。
（2）当飞行高度为2000米时，无人机悬停的水平距离的误差为1米;垂直方向上的误差为0.5米左右。该测试结果表明，该无人机巡检系统能够较为精确的定位位置信息。并且在试验过程中，无人机的飞行状况良好（起飞和起落正常、飞行航线正常等）。
3.3 可见光、红外光、紫外光成像试验验证
该无人机在配网架空输电线巡检中关于可见光、红外、紫外等性能的测试结果：
（1）该无人机巡检系统能够在两个自由度上正常转动。
（2）该无人机巡检平台能够成功搭载可见光、红外、紫外、超声波成像传感模块，这些设备的供电模式采用插拔的连接方式。
（3）对于搭载在无人机巡检系统上的红外、紫外传感装置，它们的像素均满足预先对该设备的要求，其成像设备的结果如图一 。可以看出，该图像清晰可见，能够准确表达出配网线路或者电气设备的故障。
4 结语
本文通过研究无人机的类型，选择出了适合目前发展条件下的无人机类型以及用于试验的无人机类型。并且通过在无人机巡检平台上搭载成像设备能够很好的完成无人机的工作要求，试验也证明无人机在配网架空输电线路巡检中应用的可行性，这在未来的配网巡检规划中也是一个很好的考虑方向，该应用将会显著改变居民用户的用电体验，提升居民用户的用电质量。
参考文献
吴立远，毕建刚，常文治，杨圆，弓艳朋.配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J].中国电力，2018，51（01）：97-101+138.
余中福. 电网企业运营综合绩效评价及监控决策支持系统研究[D].华北电力大学（北京），2016.
程凯. 电力巡线无人机智能地面监控系统研究[D].南京航空航天大学，2016.
郑仟，李宁.输电线路无人机巡检智能管理系统的研究与应用[J].电子设计工程，2019，27（09）：74-77+82.
黄慧杰，詹斌.小型无人机在电力线路巡检中的技术应用[J].电工技术，2017（11）：97-98+102.
关键词：无人机综合巡检;架空输电线;巡检功能;环境自适性
文章编号：1005-7277（2019）05-0110-04
Abstract：In this paper， through the selection of uav and the construction of uav platform equipment， a uav inspection platform is carried out to play a role in the inspection of overhead power lines in distribution network， and the reliability of the uav inspection platform is verified through tests. The construction of the uav inspection platform provides a feasible scheme for the inspection of overhead power lines in distribution network in the future.
Key words：Uav comprehensive patrol inspection; Overhead power lines; Patrol function; Environmental adaptability
1 无人机综合巡检平台的构建
1.1 无人机类型的选择
当前我国已经用于配网巡检的无人机按照平台进行分类，主要可以包括固定翼无人机、大中小型无人直升机（大多数为电动多旋翼）。如表一为着两种无人机类型在经济性、续航性能、可操作性能以及负载性能等方面的比较。
从表1-1中可以看出，固定翼无人机在飞行速度、续航时间、作业范围、操作难易程度等方面均优于大中小型无人机，并且以美国的Copterworks公司生产的一款AF25b型中小型无人机分析来看，该直升机尽管负载能力、续航时间长，但是相比于固定翼无人机来说，其操作复杂，技术人员难以掌握方法，并且由于其体积和质量也比固定翼无人机大得多，因此一般情况下，没有特殊要求的巡检环境，无人机平台选择应选择固定翼无人机。但是，固定翼无人机目前也有其难以克服的缺点，固定翼无人机难以进行定点拍照、悬停观测、摄像以及起降落条件要求比较高等。但是国内在该技术层次上比较成熟，目前已经在大范围内使用。因此在该无人机在配网架空输电线试验系统中也使用该无人机进行试验。
1.2 对无人机巡检系统的要求
（1）具备可靠的操作性能。
由于无人机经常在城市中人口密集区域巡检，人员流动加上高楼大厦错落相间，无人机巡检过程中易遭受不可控因素的破坏，在该种环境下就要求巡检无人机体积小、灵活性能高、起飞降落容易以及高空意外坠毁风险性低。
（2）巡检方式多样化。
由于巡检过程要求复杂，巡检无人机需要具备夜间拍摄、雷达测距等诸多功能，因此要求巡检无人机能够负载红外光、紫外光等不可见光、雷达等特殊测距传感器设备。并且这些设备在无人机上不能够超载。
（3）目视控制无人机飞行。
因为巡检无人机工作的公路大多数比较通达，因此巡检无人机要求能够目视控制无人机飞行。续航时间不要求很长时间，一次作业的情况下，续航时间小于三十分钟。因此续航时间并成为限制无人机作业的主要条件。
2 无人机综合巡检模块配置
2.1 高摄模块
高摄模块是配备在巡检無人机上的一种拍摄设备。在巡检工作条件下，搭载在巡检无人机上的高摄模块能够进行巡检拍摄，该高摄模块可以拍摄出分辨率很高的图片或者视频，以期对配网线路的外部缺陷（包括配网线缆外壳脱落、配网线路双股线断股、配网线路绝缘皮脱落等缺陷）传送信息。
通常情况下，为了保证在巡检作业条件下获得可靠的图像或视频信息，无人机巡检系统对高摄模块的设备也提出了较高的要求：
（1）高摄模块设备的分辨率不能低于一千万像素，这样才能保证控制中心获得清晰有效便于分析的图片或视频。
（2）高摄模块设备的拍摄频率不能低于人眼的分辨频率（一般为二十五帧每秒），这也是为了后期更好的分析图片或视频信息做准备。
（3）高摄模块设备要具备自动对焦功能，充分体现该无人机巡检系统的自主性。
2.2 红外、紫外成像传感模块
红外光成像传感模块是指配备于无人机巡检系统上的能够利用红外感热的原理来探测物体发热部位异常的一种设备。该设备常常使用红外热像仪，该仪器的作用原理是当物体发出不可见的红外光能量时，红外热像仪能够将不可见光的能量转化为图像供技术人员分析。为了保证该仪器能够正常工作，无人机巡检系统要求该仪器具备以下技术参数：
（1）同高摄模块相似，无人机巡检系统同阳对红外成像传感模块也提出了像素要求，无人机巡检模块要求红外热像仪的分辨率不能低于三十万像素。
（2）无人机巡检模块的红外成像模块要求红外热像仪能够导出热图数据的数值，该热像仪可以实时的显示出无人机巡检点的温度最高点和最低点以及能够完整的显示出热力学数据的云图。
紫外光成像传感模块是指配备在无人机巡检系统上的能够利用紫外感电的原理来探测配网线路放电异常的一种设备。为了保证无人机巡检模块的正常工作，无人机巡检系统要求紫外成像仪器具备以下技术参数： （1）配网线路或电气设备放电量小，需要紫外成像仪器具有较高的探测灵敏度，保证当配网或者电气设备故障时能够准确并且迅速将故障点及故障情况显示出来。
（2）由于无人机本身机型的限制，要求紫外成像传感模块的质量小、体积小，这样搭载在巡检无人机上才不至于导致巡检无人机过载负担。
（3）尽管紫外属于不可见光类，但是该系统仍然期望该紫外成像传感模块能够兼顾可见光类来进行日常的巡检工作。
2.3 超声波、超高频局部传感模塊
超声波、超高频局部传感模块是指搭载在无人机巡检平台上的能够检测配网或者电气设备局部放电情况的一种设备。该超声波、超高频局部传感模块的作用原理是当配网线路或者电气设备放电时，该超声波、超高频局部传感模块能够释放出相反电荷与配网线路或者电气设备释放的电荷相中和，中和的过程中会出现电流或者电压的陡增，并且伴随着发光、发热、电磁波释放等现象。这些现象会被记录下来并传送到计算机中心分析。
为了保证无人机巡检模块的正常工作，无人机巡检系统要求超声波、超高频局部传感模块具备以下技术参数：
（1）由于无人机本身的搭载空间比较小，在选择搭载设备上，尽量要求搭载设备体型小、占据空间体积小。这样的话才不会对无人机造成对于的负担。
（2）对于十二伏特的电源，它的能耗不小于三十六瓦特。
3 无人机综合巡检功能实现与试验验证
3.1 试验预准备
试验条件为：
（1）环境温度：-20～45℃。
（2）海拔高度为：2000米的高空中。
（3）当地的瞬时风速不能超过七米每秒。
（4）水平方向上位移偏移点不能超过1.5米，误差保证在0.75米以内。
（4）如果有雨条件下，无人机飞行时间要超过5分钟。
3.2 环境自适性试验验证
使用该无人机巡检系统的试验结果为：
（1）在正常工作条件下，该无人机巡检系统能够在配网架空输电线巡检中工作超过30分钟，满足试验预先要求。
（2）当飞行高度为2000米时，无人机悬停的水平距离的误差为1米;垂直方向上的误差为0.5米左右。该测试结果表明，该无人机巡检系统能够较为精确的定位位置信息。并且在试验过程中，无人机的飞行状况良好（起飞和起落正常、飞行航线正常等）。
3.3 可见光、红外光、紫外光成像试验验证
该无人机在配网架空输电线巡检中关于可见光、红外、紫外等性能的测试结果：
（1）该无人机巡检系统能够在两个自由度上正常转动。
（2）该无人机巡检平台能够成功搭载可见光、红外、紫外、超声波成像传感模块，这些设备的供电模式采用插拔的连接方式。
（3）对于搭载在无人机巡检系统上的红外、紫外传感装置，它们的像素均满足预先对该设备的要求，其成像设备的结果如图一 。可以看出，该图像清晰可见，能够准确表达出配网线路或者电气设备的故障。
4 结语
本文通过研究无人机的类型，选择出了适合目前发展条件下的无人机类型以及用于试验的无人机类型。并且通过在无人机巡检平台上搭载成像设备能够很好的完成无人机的工作要求，试验也证明无人机在配网架空输电线路巡检中应用的可行性，这在未来的配网巡检规划中也是一个很好的考虑方向，该应用将会显著改变居民用户的用电体验，提升居民用户的用电质量。
参考文献
吴立远，毕建刚，常文治，杨圆，弓艳朋.配网架空输电线路无人机综合巡检技术[J].中国电力，2018，51（01）：97-101+138.
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