配网巡检中无人机作业效率探讨

配网巡检中无人机作业效率探讨

邱鸿基

广东电网潮州供电局 广东省潮州市 521000

摘要：随着国内无人机行业技术的快速发展，特别是以大疆公司作为技术底层逻辑的设备在电力行业中发挥着重要的作用。提高了作业的安全性，提升了效率、降低成本、提供高质量数据和智能化巡检，无人机为电力行业的运维管理提供了创新和有效的解决方案，帮助电力企业更好的保障电力供应和设备的正常运行。尽管无人机在电力巡检具有诸多优势，但也存在着短板。本文就大疆精灵4P在线路巡检中实际表现展开讨论，探索有效的工作方法，提高无人机在配网巡检中的工作效率。

关键词：地形；续航；图传；

无人机的飞行受地形的影响；高海拔限制，在高海拔地区，空气密度较低，给无人机的飞行带来了挑战。地形的复杂性可能使得无人机在飞行过程中需要处理避障问题。对无人机飞行区域内的地形遮挡或干扰了 GPS 信号，可能导致导航困难和定位误差。甚至出现失联坠机的情况。无人机的续航受电池容量的限制，以及飞行速度和挂载设备的影响。目前主流的无人机与遥控器之间是采用2.4GHZ及5.8GHZ频段的无线通信技术，能够提供较为稳定的无线连接。但受山体、建筑物等地形影响，图传距离大大折扣。当无人机与遥控间失联，无人机中断执行中的作业任务，并执行自身的保护机制，返回起飞点。以上的各种客观存在的因数都大大制约了无人机在电力线路巡检中的作业效率。

1. 地形分析

当对线路计划进行开展机巡作业前，应当对线路走廊的地形进行勘察风险分析。线路走廊中对无人机存在的风险点应提前规避。以下是一些需要考虑的方面：

1. 了解飞行区域：首先，熟悉无人机将要飞行的区域非常重要。了解该区域的地形特征、地物分布、障碍物的位置等信息可以帮助规划适当的航线和避免潜在的碰撞风险。

2. 检查气象条件：在飞行前要检查天气报告和气象预测，以了解风速、降水情况、温度等气象条件。强风和恶劣的天气可能会影响无人机的稳定性和控制能力，因此需谨慎选择合适的环境和时机进行飞行。

3. 寻找合适起降点：选择合适的起降点能够增加飞行的安全性和稳定性。平坦、开阔的区域通常是较好的起降点选择，避免起降区域有高树、电线等干扰或妨碍无人机降落。

4. 注意障碍物：注意线路走廊存在的障碍物如建筑物、树木、电线杆等，避免在飞行路径上或靠近这些障碍物的位置飞行。

5. 避免不可预见的地形变化：地形可能会因季节、人为活动或其他变化而发生改变，例如农田里的耕作状况、建筑工地的变化等。在进行巡查任务时，及时了解相关信息并适应新的地形变化。

综上所述，对地形进行考察是无人机飞行计划中重要的一环。考虑地形的特点、气象条件、障碍物以及法律限制等因素，可以帮助确保飞行的安全性、高效性和成功完成任务。

2. 电池规划管理

无人机电池的规划和管理对于飞行安全和续航能力的优化至关重要。以下是关于无人机电池规划管理的重点：

1. 购买适用的电池：选择适合无人机型号并符合其规格要求的官方或认证电池。了解电池的容量、电压、充电时间以及充电循环寿命等参数，以确保最佳性能和长期使用。

2. 充电和放电环境：在充电时，遵循生产商提供的指南和要求来确保安全充电。选择安全的地点进行充电，远离易燃物和易导电物体。同时，在存储和使用电池时也要避免极端温度和湿度。

3. 周期充放电：周期性的完全充放电可以帮助维持电池的性能。建议在每次飞行后将电池放电至20-40%的电量并安全储存，长时间不使用时定期进行充电以防止电池失效或衰减。

4. 监测电量和状态：在飞行过程中，始终监测电池的剩余电量和状态。无人机上配备的智能电池管理系统（BMS）可以提供准确的电量显示和保护功能，及时警示低电量并避免过度放电。

5. 电池替换周期：根据制造商的建议，定期更换老化或使用次数过多的电池。经过多次循环充放电后，电池容量可能下降，续航时间变短。及时更换电池可以保持无人机的稳定飞行和预期的续航能力。

6. 处理损坏或故障的电池：一旦发现电池存在损坏、渗漏或其他异常情况，应立即停止使用，并按照指引进行处理或报废。不要尝试修复或使用有问题的电池，以免发生事故或进一步损坏无人机设备。通过合理的规划和管理无人机电池，可以最大程度地优化飞行时间、延长电池寿命和提高飞行安全性。

3.遥控图传信号

精灵4P无人机支持同时使用2.4GHz跟5.8GHz频段进行通信。2.4GHz频段；适用范围广、信号穿透力强、 覆盖范围广、容易受到干扰。5.8GHz频段；信号传输速度快、更高的数据传输速率、抗干扰能力较强、信号穿透力较差。精灵4P在理论上能飞4000米，此项数据是在遥控器与无人机之间不存在遮挡，没有电磁干扰的情况下，才能实现。在线路巡检中受地形等因素的影响，实际的遥控距离非常不理想。故此对无人机遥控进行改装升级对遥控图传距离得到一定的提升。

1.使用八木定向天线增强遥控器的信号范围跟强度。八木天线由一个有源振子（遥控器自带天线），一个反射器（稍长的金属棒）和若干根引向器（稍短的金属棒）组成。其中稍长的反射器起反射能量作用，稍短的引向器起引导能量的作用。有源振子两侧的反射器和引向器使原来的双向辐射变成单向辐射，以提高天线的增益。八木天线结构简单、馈电方便，具有较高的增益，从直立天线上是得不到的。

八木定向天线的使用对遥控图传信号的范围跟强度有提升作用，但受遥控器的本身发射功率的影响，所取得的效果也是有限的。

使用高增益天线可以获得更好的信号接收和发送能力，从而扩大遥控器与无人机之间的通信范围这对于需要飞行较长距离或在复杂环境下操作的场景非常有用。强化信号稳定性；在信号干扰较多的环境中，使用高增益天线可以改善信号的抗干扰能力，从而提高遥控器与无人机之间的连接稳定性。这对于避免信号丢失或传输不稳定的影响非常有帮助。改善图传质量：高增益天线可以改善视频传输的质量，通过增加图传设备接收和发送信号的灵敏度。这将带来更清晰、稳定的实时视频传输。

使用高增益天线需要对遥控器进行拆解，跟换原有的天线溢出部件，通信传输效果有显著的提升。由于替代的高增益天线与设备厂商兼容性方面不够成熟，对设备的稳定性存在一定的影响，在实际的应用中对操作人员的操作技能要求较高。

使用4G通信模块，在无人机机体加装4G通信模块设备接入4G网络，实现联网、增强图传，实现替代原本地通信传输渠道，通信传输效果非常明显。但此种设备也存在一定的短板，由于4G模块是通过地面通信基站移动通讯网络作为数据传输的链路，随着飞行距离的增加，出现通信信号持续性降低。

4.结论

通过对精灵4P无人机在配网线路巡检工作应用中，我们可以发现制约无人机工作效率的因素主要在电池续航跟遥控图传两方面。在不改变现有设备条件的情况下，我们可以合理地利用设备现有的属性，结合线路巡检任务。合理规划飞行任务。在飞行前检查电池电量，结合线路走廊地形，规划飞行任务线路区段。选取合适的强降地点。在线路巡检的起点、终点选取合适的起飞与降落点。减少无人机在起降时对电量的损耗，提高线路巡检的长度。

在飞行任务规划时，如线路走廊中存在遮挡通信的山体或建筑物等时，可将此处作为本次飞行的终点。避免出现信号失联，造成无人机炸机的发生。在无人机自主飞行的过程中，操作人员驾车跟随，减小遥控器与无人机之间的通信距离。

综上所述，就目前无人机在配网巡检中工作效率的提升，对设备的更新换代是非常必要的。对运维人员的工作能力也要提出挑战，运维人员既要熟悉设备的属性，还要对线路的管理聊熟于心。结合以上两项，对于提高机巡工作的效率是非常必要的。