输电线路智能巡检系统在高原复杂地形中的应用分析

摘要：高原复杂地形环境给输电线路巡检作业带来严峻挑战，海拔高与地形险峻以及气候恶劣等因素，让传统人工巡检陷入效率低下且风险巨大的困境。智能巡检系统集成工业级5G通信与北斗通导一体化以及无人机协同控制等先进技术，能有效突破高原环境存在的技术瓶颈。该系统采用分层架构设计。通过感知层与网络层以及应用层协同作用实现全天候智能监控，工程验证显示，智能巡检技术在高原山区应用取得显著成效，巡检效率得到大幅提升，缺陷检出能力明显增强，运维成本也得以有效降低，为高原复杂地形条件下的输电线路运维提供了可靠的技术解决方案，具备重要工程应用价值与推广前景。

关键词：输电线路；智能巡检；高原地形；北斗导航；5G通信；无人机

0前言

西部大开发战略促使高原地区电力建设规模不断持续扩大，输电线路逐步朝着青藏高原与云贵高原等更偏远的复杂地形延伸。高原地区平均海拔超过3000米，崎岖地形与严酷气候对输电线路安全运行构成挑战，传统巡检方式依赖人工作业，在高原环境中面临作业强度大与安全风险高以及效率低下等问题，难以满足现代电网智能化运维需求。人工智能与物联网以及5G通信等新兴技术的快速发展，为构建适应高原环境的智能巡检系统提供技术支撑，通过无人化与自动化手段实现输电线路高效监控成为解决高原巡检难题的有效途径，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。

1 系统架构设计

高原复杂地形环境给输电线路智能巡检系统的应用带来多重技术挑战，海拔3000米以上的极端高度使大气密度显著降低，导致无人机载荷能力与续航时间大幅削弱，同时稀薄空气环境下的气动性能恶化加剧了飞行控制难度。崎岖山脉与深谷峡谷形成的复杂地形阻挡效应严重影响无线信号传播，传统通信设备在山区阴影区域频繁出现信号盲区与数据丢包现象，而高原地区频发的雷暴与冰雹以及强对流等极端气象条件，进一步恶化了设备工作环境。重冰区域覆冰现象不仅威胁输电线路安全运行，还对巡检设备的光学传感器与机械部件造成严重影响，低温环境下电池性能急剧衰减导致设备工作时间缩短[1]。地质活跃的高烈度地震断裂带增加了固定设施部署的风险，微地形与微气象的快速变化使预设巡检路径难以适应实际作业需求，传统巡检技术在高原复杂地形中表现出明显适应性不足与可靠性缺陷。

2  智能巡检技术方案

2.1通信定位技术

面对高原复杂地形环境带来的特殊挑战，工业级5G通信技术选用自主可控的终端基带芯片架构，依靠多核矢量数字信号处理器和专用硬件加速单元协同工作，有效抑制高原地区强电磁干扰和大气衰减效应对信号传输的不利影响[2]。该技术在高海拔稀薄大气环境当中仍可维持稳定的宽带通信性能，其理论传输容量遵循香农-哈特利定理：

式中：C为信道容量（bps），B为信号带宽（Hz），S为信号功率，N为噪声功率。北斗卫星导航系统的短报文通信功能为高原无人区提供了可靠的数据回传通道，借助优化的时分多址与频分复用技术实现关键监测参数的实时上报。高精度差分定位算法利用区域基准站网络实时计算电离层延迟，对流层延迟等系统误差改正参数，把定位精度从米级提升到厘米级，为高原地形下的精确导航与设备定位提供基础支撑，空天地一体化网络架构结合低轨卫星通信技术，突破地面基站覆盖限制，确保巡检作业的位置准确性与数据关联可靠性，有效解决高原偏远地区的通信盲区问题。

2.2 协同控制技术

面向高原复杂地形的无人机多智能体协同控制技术，构建起分布式自组织网络架构，通过自适应拓扑管理和动态路由选择算法来实现多平台间的智能协调与任务分配[3]。系统采用基于信号质量和节点能耗的分层组网策略，各无人机节点依据实时链路状态和负载均衡需求自主选择最优通信路径，形成具备容错能力的冗余网络结构，其链路可靠性评估模型为：

式中：Rij为节点i与节点j间链路可靠性，α为环境衰减系数，dij为节点间距离（km），β为路径损耗指数，pe为误码率，L为数据包长度（bit）。多传感器融合技术集成可见光相机与红外热像仪以及激光雷达等设备，通过深度学习算法实现输电线路缺陷的自动识别与分类。三维路径规划系统基于数字高程模型和风场预测数据，动态生成避障航线并优化飞行轨迹，同时考虑高原低气压环境对无人机飞行性能的影响，自适应调整飞行参数与控制策略。边缘计算模块部署在无人机平台上，实现数据的就近处理与实时决策，减少数据传输延迟，让多架无人机能在高原恶劣环境下执行协同巡检任务，显著提升作业覆盖范围与检测效率。

3 工程应用与验证

3.1示范工程实施

智能巡检系统在高原山区输电线路工程部署，采用模块化分层实施策略，充分考虑海拔梯度变化以及地形复杂性对设备性能造成的差异化影响，感知层节点依据地理信息系统分析结果精确布设，每个监测点配备抗低温且防结冰的加固型传感器设备，通过太阳能供电系统与风能辅助发电装置实现能源自给，确保在高原无人区环境下能持续稳定运行。网络层自组网关节点借助地形遮蔽分析与信号传播仿真结果确定最优安装位置，采用高增益定向天线与信号中继技术克服山体阻挡效应，构建覆盖输电线路全线的可靠通信网络。应用层部署基于云边协同架构的数据处理平台，集成气象预报与地质灾害预警等外部信息源，通过人工智能算法实现多源数据融合与智能决策，为高原复杂环境下的输电线路运维提供全方位技术支撑。

3.2 应用效果评估

基于前述系统部署方案的工程实施，经过为期一年的连续运行监测获取到丰富性能验证数据。

从表1验证结果能看出，智能巡检系统在高原复杂地形环境当中展现出明显技术优势与经济效益。系统依靠自动化作业很大程度缩短了巡检周期，人员需求量大幅减少有效降低高原作业安全风险与人力成本。高精度传感器和智能识别算法应用让缺陷检出能力得到根本提升，厘米级定位精度确保故障点能够被准确进行标定。年运维成本显著下降验证智能巡检技术在经济效益方面突出表现，证明该系统为高原输电线路运维提供切实可行技术方案。

4 结束语

智能巡检系统在高原复杂地形的成功应用，标志着输电线路运维技术的重要突破，工业级5G通信与北斗通导一体化以及无人机协同控制等关键技术的深度融合，有效应对了高原地区海拔高与地形复杂以及恶劣等极端环境挑战。工程验证结果显示，智能巡检系统在作业效率与检测精度以及成本控制等方面均实现显著改善，为高原输电线路的安全稳定运行提供可靠保障，该技术成果推动了电力行业智能化运维水平的提升，为高原地区清洁能源开发与电网建设提供重要技术支撑。随着相关技术的持续发展，智能巡检系统将在更广泛的高原复杂地形环境中发挥重要作用，为类似环境条件下的工程应用提供重要参考。

参考文献

[1]席晓隆.高压输电线路智能巡检系统的设计研究[J].石化技术，2025，32（06）：416-417.

[2]巩伟，田献旺，苏廷，等.浅析基于数据融合的高压输电线路智能巡视系统建设方案[J].中国设备工程，2025，（09）：11-14.

[3]高正浩，何沛林，肖艳红，等.复杂地形山区长距离输电线路北斗通导一体化巡检研究[J].电气技术与经济，2025，（04）：44-47.