（云南电网有限责任公司大理供电局云南省大理市671000）
摘要：无人机是一种先进的无人驾驶自行飞行器。无人机具有携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、起飞降落对环境的要求低、可自主飞行的优势。本文对无人机在输电线路距离测量方面的应用进行了详细的阐述，又提出了一种利用无人机测量输电线路弧垂的新方法,为无人机在输电线路测量方面的应用提供了新思路。
【关键词】无人机输电线路距离测量弧垂测量
在电力系统中，无人机被广泛地应用在输电线路的巡视工作中，用于发现输电设备的常见缺陷。而利用无人机自带的相对于起飞点的水平距离测量和垂直距离测量功能，我们可以快速高效地完成一些输电线路的测量工作。下面先介绍一下本文将要用到的大疆无人机的两个重要功能：
①网格线：通过该功能可以判断无人机与目标物体的相对位置，快速准确地定位目标物体。
图1网格线
②视觉避障：无人机在飞行过程中，通过其传感器收集周边环境的信息，测量距离从而做出相对应的指令状态，前方障碍物感知距离会显示无人机与物体的相对距离，如下图所示。
图2视觉避障系统
一无人机在距离测量方面的运用
无人机是高科技的产物，其涉及到航空卫星导航红外成像地理信息等各个领域，其局限性较小，相对于其他测距技术而言有其独特的优势，具体来说有以下几个方面:(1)不受地形限制:无人机测距技术不会受到地形的限制，能够在高空中进行拍摄，然后再将数据带回分析，巡视的过程中不会出现死角，在一些复杂的环境也可以进行巡视，这就降低了人工测距的危险性，提升了测距效率；(2)不受地理环境影响：无人机测距不会受到地理因素的影响，输电线路常常需要跨越大山大河和一些人迹罕至的原始森林，而无人机测距则不会受到这些特殊因素的影响；（3）效率高:无人机方便携带，不受地形限制，能够实时拍摄图像，巡线测距方便快捷，效率较高；(4)能够处理特殊情况和紧急情况：输电线路的运行环境复杂，而经纬仪和全站仪在测量方面有一定的局限性，无人机测距技术能够在超高树木超高建筑物等特殊环境下完成测量工作。
1无人机在测量输电线路交叉跨越中的应用
随着架空线路输电范围的不断扩大，架空输电线路的交叉跨越现象越来越普遍。气温的升高和输电线路传输功率的增大，必然导致输电线路的弧垂随之增大，交叉跨越距离是否满足要求成为输电线路安全运行必须考虑的因素之一。以往进行输电线路交叉跨越的测量工作中，常常利用经纬仪或全站仪进行精准的测量和计算。然而利用无人机测量水平距离和垂直距离这个功能，我们便能快速地对输电线路的交叉跨越净空距离进行测量。具体方法步骤如下：
①将无人机飞到要测量的其中一根导线或地线的高度，将网格的中心点对齐被测导线或地线，记录数据H1；
②再将无人机飞到要测量的另一根导线或地线的高度，将网格的中心点对齐被测导线或导线，记录数据H2；
③两个高度之差即净空距离H=H1-H2，整个过程中不需要调整无人机云台的俯仰角。
2无人机在测量树与导线的垂直距离与风偏距离的应用
在电力线路走廊内非法种植并侵入线路安全距离的树木，正成为引发电网故障、影响供电安全的主要原因之一。在巡线过程中，电力员工往往利用塔材或绝缘子串作为参照物，确定树与导线的距离。但不借助仪器而光靠肉眼估计出的距离往往存在一定的误差。利用无人机来测量树与导线的距离，可以在一定范围内提高精度。
2.1测量树与导线的垂直距离
如果在输电线路通道内存在树木，可以利用无人机快速准确地测量出树与导线的垂直距离，具体方法如下：
①将无人机飞到要测量导线的高度，将网格的中心点对齐被测导线，记录数据H1；
②再将无人机飞到要测量的树木的高度，将网格的中心点对齐被测树木的最高点，记录数据H2；
③两个高度之差即净空距离H=H1-H2，整个过程中不需要调整无人机云台的俯仰角。
2.2测量树与导线的风偏距离
光靠肉眼来判断树与导线的风偏距离往往比判断树与导线的垂直距离更难，因为可以找到的参照物是很少的。我们可以利用无人机快速地测量出树与导线的风偏距离，具体方法如下：
①让无人机在被测导线的正下方起飞，飞到导线的正上方（与导线保持3m以上的安全距离）；
②调整云台俯仰角，使摄像头朝下，找到目标树木，左右调整飞机的位置，使APP上水平距离的数据为0；
③朝着被测树木垂直飞过去，利用网格中心点对准被测树木的目标树枝，APP上水平距离的数据即为目标树木与导线的风偏距离。
二误差分析
通过查阅相关的资料，得知大疆无人机的悬停精度和误差范围，如下图所示：
图5大疆无人机的悬停精度
视觉定位系统可以通过无人机内置的视觉和超声波传感器感知地面纹理和相对高度，来实现低空无GPS环境下的精确定位和平稳飞行。从上图可看出，在视觉定位系统正常工作时，其水平距离和垂直距离的悬停精度较高。但视觉定位系统一般适用于3m以下的高度，而输电塔的高度一般是几十米甚至上百米。当GPS定位系统正常工作时，其误差范围较大，测量出的数据与精密仪器相比，存在着较大的误差。在测量输电线路的交叉跨越和树木与导线的垂直距离时，如果裕度较大，此方法还是可行的，能在一定程度上掌握线路的运行情况。无人机显示的水平距离和垂直距离是利用GPS以及综合气压高度计测算出来的，而无人机在空中的位移是三维的，单点定位出的经纬度精度并不高，因为测量中单点定位要保证精度需要使用静态测量的方法。高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不足一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成整周模糊度的搜索求解。基于RTK技术，可以用无人机充当流动站，获取更高精度的经纬度坐标，从而算出更精确的水平距离和垂直距离，使计算结果满足精度要求。
三结束语
本文探讨了无人机在输电线路距离测量中的具体应用。在线路巡视过程中，若对交叉跨越距离或树木对导线的距离有疑问时，可先用无人机对疑点进行初步地测量，大致了解线路的情况。若测量值与设计值较为接近时，可再用精密仪器测量验证。而巡视线路中，因精密不便携带，在遇到上述情况时，只能靠经验来判断距离，而无人机的测量值比经验判断的精度要高，可以及时对发现的问题进行初步地判断。
参考文献:
[1]郑贵林，张丽.自旋翼飞机电力巡线技术研究与应用[J].中国电力，2014（7）：26-31.
[2]汤明文，戴礼豪，林朝辉.无人机在电力线路巡视中的应用[J].中国电力，2013（3）：35-38.