輸電線路無人機巡檢智能管理系統的研究與應用

摘要：隨著我國通用航空政策的進一步開放，促進了無人機技術的發展，無論在續航時間，還是遠程遙控、飛行品質方面均得到了很大的提升，使其在電力系統中擁有廣闊的發展空間。

關鍵詞：輸電線路;無人機巡檢;智能管理系統

1技術路線

輸電線路無人機巡檢智能管理系統在構建過程中，通過對數據模型的內部共享，利用模塊化、小型化、可編輯的軟件構建技術，采用J2EE體系，實現了多層技術方案的設計。具體該系統的技術結構如圖1所示。

前置層內部設置了信息采集、控制等功能;表現層包括了巡檢管理系統中的管理工具，可以對C/S結構數據進行利用;應用服務層面向客戶提供了一些服務功能，例如可瀏覽圖像、管理作業等;應用邏輯層是面向系統管理員和開發人員的系統工具，完成對系統用戶的權限管理、空間數據的統計分析、飛行圖像數據的識別和無人機通用業務組件的搭建;數據訪問與數據庫均屬無人機智能巡檢系統中的數據管理系統范疇，可實現對數據訪問過程的控制管理及儲存無人機智能巡檢系統中數據。

2設備缺陷的識別算法

無人機智能巡檢系統代表性設備缺陷的識別算法主要包括以下幾個環節：第一，制作樣本。首先對獲得的圖像數據進行設備特征標注。然后從中隨機抽取總數的90%作為深度學習算法的訓練數據集，剩余圖片作為測試數據集。第二，模型訓練。采用Faster-Rcnn技術，對樣本信息展開相應的訓練，運用隨機梯度法，對算法參數予及時更新。一直到數據達到識別誤差的標準，才終止訓練。第三，模型測試。選擇測試的數據集，對以上數據模型進行測試，根據測試結果，判斷模型需要修正與否。第四，制作目標樣本。針對電力系統中設備的典型缺陷特征制作檢測目標分類器樣本，并利用Faster-Rcnn算法對分類器樣本進行測試。檢測算法能否滿足缺陷識別的要求，從而對樣本進行修改。第五，模型應用。遵循以上的訓練流程，獲取相應的Faster-Rcnn模型，用于對巡檢作業中圖像設備缺陷予以有效的識別，并準確地劃分故障類型，同時認真做標注。第六，更新參數。在原有圖像識別模型的基礎上，抽取新采集到的數據圖像重新制作Faster-Rcnn識別樣本，從而實現對模型的不斷優化，提高模型的識別效率。

3系統框架設計

無人機智能巡檢管理系統主要包括三個架構，即數據、業務、應用架構。在無人機電路巡檢管理系統中，業務架構是對飛行業務、數據成果予以管理。具體的實現程序一是制定相應的飛行計劃，二是統計操作人員的數據，三是申請飛行的空域范圍，合理地設定飛行指標。在飛行計劃的管理結束時，應認真地執行相應的飛行任務，參照格局現場中的飛行軌跡，實時地上傳巡檢數據信息。當飛行任務結束時，利用管理系統中的數據庫，對獲取到的巡檢數據建立模型。且經專家加以診斷，從而對分析模型進行改進處理，導出無人機巡檢中的成果報告，與飛行指標做對比。應用架構主要實現無人機巡檢任務過程中的資源管理、數據管理、指標管理和系統管理等內容。其中，資源管理是對無人機臺賬的統計以及設備的保養、備品配件的管理和駕駛員的培訓及考核管理。多維度的信息管理系統既能夠有效地識別電力設備代表性故障缺陷，又可以多維度地管理傳感數據。電力設備代表性故障缺陷的識別，又具有建立圖像定位、接入數據庫等功能。先進的傳感數據管理系統，尤其適用于數據的分析，并得到精準的效果。作業指標管理，可對無人機巡檢作業的指標進行制定，并提供考核模板。系統管理分為工作者權限、系統規劃等。

4數據庫設計

依據無人機立體智能巡檢應用平臺的數據特性，將數據劃分為基礎數據、事務數據、非機構化數據等類型。并與其他系統進行集成數據交互，保障數據的實時性、唯一性、準確性。基礎數據指無人機基本的臺賬信息，如無人機備品件、臺賬、駕駛員等;事務數據記錄、儲存了空域申請中的禁飛區、飛行計劃等數據信息;非結構化數據，如相關的法律政策、普通文檔、規范方案等。系統數據為無人機電路巡檢工作提供可靠的數據支持，由一些結構化、非結構化的數據組成;無人機的巡檢系統包含多樣化的數據，如電網資源、地理信息等。其中的電網資源主要是通過與生產管理系統集成而獲取的。其為無人機巡檢系統的主體基礎數據，是飛行任務的主體數據。主要記錄電網設備資源臺賬數據。地理信息數據能夠為無人機智能巡檢系統補充必要的數據，作為飛行監控、空域申請的參考。具體記錄電網資源地圖、地理信息等。計劃任務數據是指無人機智能巡檢系統在執行某個計劃的時候，制定/安排任務的時候生成的應用數據。對無人機巡檢任務計劃的制定，一直到執行整個任務的管理。飛行監控數據是無人機巡檢系統中監控飛行任務執行過程的數據。其主要是實現無人機巡線任務在線監控，保證飛行作業安全、合規。巡檢視頻、照片是指無人機智能巡檢系統在巡查作業中的飛行成果數據。有效地管理巡檢成果數據，為后續某些缺陷的分析提供幫助。

5結語

本文以無人機飛行計劃管理為例，說明基于J2EE技術的智能管理系統的實現過程。飛行計劃管理主要是對飛行計劃進行維護及管理，包含年度計劃、季度計劃及月度計劃。在進行飛行計劃的制定期間，需要對線路的巡檢任務進行參考。而且還需參考禁飛區的信息，將其在計劃中排除，提升計劃的可行性，確保計劃順利地實施。年計劃應對季度計劃、月計劃進行逐層分解，進而形成一個系統、可執行的計劃。通過瀏覽飛行管理的界面可知：在對飛行計劃管理設置的時候，客戶可以直接點擊界面中相應的按鍵，利用記錄控制器，從相應的數據庫中抽調、利用，即完成了飛行計劃的查詢。隨后應向數據庫發起請求，利用系統中的線路查詢管理器，設置飛行線路，并更新數據。飛行計劃中記錄了巡檢桿塔數量、計劃時限、上傳數據、相關執行者工作記錄等。

參考文獻：

[1]鄭仟，李寧.輸電線路無人機巡檢智能管理系統的研究與應用[J].電子設計工程，2019.

[2]錢金菊，張睿卓，王柯，等.輸電線路巡檢可視化管理系統及其應用[J].廣東電力，2018.

（作者單位：國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司）

作者簡介：趙海龍（1987.08-），男，寧夏吳忠人，西北政法大學，法律專業，本科，工程師，技師，研究方向：輸電線路運行維護及檢修。