（国网福建省电力有限公司莆田供电公司）
摘要：将单线激光雷达装置搭载到可以飞行的无人机上，使得无人机具备测量空间三维距离的功能。同时辅以无人机设备的灵活性，解决输电线路通道走廊山高林密等复杂环境下，无法准确、快速对输电线路导线、树木、导线弧垂等空间距离参数进行测量的难题。
关键词：激光雷达；无人机应用；距离测量；导线弧垂测量
引言
近年来我国的电网建设基础建设经历了高速发展阶段，全国35千伏及以上输电线路总长度已经超过了200万千米。我国东南地区植被环境特殊、山高林密，气候适宜树木生长，输电线路需要穿越各种复杂的地形，树木的迅速生长给高压电网线路的电力输送带来了不少的安全隐患。传统的人工巡检方式存在效率低，树障测距范围小、精度低，野外巡检风险大且无法适应特殊环境等缺陷，已经无法满足日益增长的电网输电线路运维需求。针对输电线路净空安全距离检测目前无高效技术手段实现实时在线检测，周围构建筑物对输电线路的危害预防迫在眉睫。因此对导线、树木、导线弧垂等空间距离进行检测是一项非常重要的任务。
1、多旋翼无人机激光雷达三维测量装置工具特性
根据输电线路走廊及周边净空情况，结合无人机输电线路飞行特性，设计使用360°可旋转扫描的激光雷达对导线周边走廊的垂直面内的相关障碍物进行测量。激光雷达旋转的同时，无人机朝着平行于导线的方向持续移动，最终使得激光雷达完成“圆柱体式”空间位置距离扫描，最终辅以算法完成输电线路走廊通道导线净空范围内障碍物空间位置测量。
1．1主体方案设计
（1）在多旋翼无人机起落架一端布置360°激光雷达装置，另一端布置雷达驱动电路及数据预处理板，同时安装配套电源及数据传输模块。
2．装置检测方案
激光测距无人机系统通过多旋翼无人机搭载激光雷达，实时测量无人机与线缆的相对位置，并反馈传递给飞控系统，通过飞控系统对距离进行实时调整，实现高精度定点悬停或自主飞行。利用激光雷达测量数据控制调整无人机飞行姿态，使无人机保持固定距离沿输电线路自主巡航，巡航过程中自主完成树障拍摄及树障距离等数据采集，并在巡航结束后生成巡检报告。如检测到导线与线行树木距离低于设定的阀值，无人机将自动记录该树障点相关信息，巡航结束后现场生成巡检报告。巡检报告中详细记录每个树障点中导线与树木的具体距离、位置以及现场图片等信息。
3、现场实际应用
针对输电线路的特点，在地面站的控制计算机上，对无人机的作业区域进行规划，建立无人机作业飞行区域。操控无人机手动飞行至与导线的水平的高度，保持机头正对着高压线。此时无人机位于相邻杆塔之间最下层导线的外侧，移动无人机与导线保持6米的距离，保证激光雷达能够有效发现导线。此过程可以通过地面监控中心观察成像装置传回的实时的图像数据手动操作完成。启动激光雷达进行扫描，启动自主轨迹规划飞行，雷达将引导无人机以一个最优的路径进行飞行巡检。
多旋翼无人机激光雷达三维测量装置，能够满足输电线路三维净空条件测量，具有快速快速测量树木、房屋等线路通道障碍物的功能，能及时为输电线路设备消缺提供指导性意见，减少电网设备停电对社会生产生活用电的影响，保证电网可持续、安全、可靠供电。
图8多旋翼无人机激光三维测量装置现场应用图
4、实际推广应用前景
多旋翼无人机激光雷达三维测量装置可广泛应用于各电压等级输电线路三维测量的实际工作需求。按照每年成功监测并预警10次树障跳闸隐患，故障输电线路的输送容量按平均10万千瓦时，每次减少故障停电时间4小时计算，按福建地区平均电价0.55元/度，每年多供电量直接产生的经济效益可达到220万元。
该项目研制和完成成套产品化后将进行一系列的现场实际应用，不断改进完善后向全省输电线路运检班组推广应用。
作者简介
陈凌炜（1988-）,男，工程师，从事高压线路带电检修。
吴健仁（1966-）,男，高级技师，从事高压线路带电检修。
林晴阳（1978-）,男，高级技师，从事高压线路带电检修。
曾国忠（1974-），男，高级技师，从事配网不停电作业及配电综合管理。
参考文献
[1]Q/GDW11399-2015输电线路无人机巡检作业安全工作规程.
[2]DL/T5138-2001架空送电线路航空摄影测量技术规程.
[3]DL/T691-1999高压架空送电线路无线电干扰计算方法.
[4]DL/T1006-2006架空输电线路巡检系统.
[5]Q/ZDJ05-2001架空输电线路状态维修规程.
[6]《架空输电线路无人机巡检技术》张祥全苏建军北京中国电力出版社2016.6.