基于無人機輸電線路巡檢系統的研究

劉晶

摘 要 在電力企業中，輸電線路的巡檢工作是一項艱巨的任務，傳統的人工巡檢存在著巡檢效率低、巡檢質量不高，且巡檢工作受到復雜地形等不安全因素影響。隨著電力技術的發展，輸電線路建設標準不斷提高、鐵塔高度不斷增加，這給人工巡檢帶來新的挑戰，而無人機輸電線路巡檢效率、巡檢質量高且適用于多種復雜地形，不受桿塔高度等因素影響，優勢明顯。

關鍵詞 無人機技術;線路巡檢;3D建模

1無人機技術應用于電力輸電線路中的意義

1.1 現狀

我國目前已形成華北、東北、華東、華中、西北和南方電網共6個跨省區電網，110千伏以上輸電線路已達到近51.4萬公里，輸電設備在國家電網建設上比重越來越大，隨著電網的日益擴大，巡線的工作量也日益加大，100公里的巡線工作需要20個巡線人員工作1天才能完成，而現階段，我國輸電線路的巡檢主要還是以人工巡檢為主，隨著國家電網快速發展，傳統的輸電線路巡檢模式已經不能完全適應電網發展的需求。

1.2 必要性

隨著無人機技術在電力行業輸電線路巡檢業務中應用的不斷普及，關于無人機的管理、運行、航拍數據處理及分析、應急支持等顯得尤為重要，基于無人機的輸電線路巡檢系統的研究迫在眉睫[1]。

2無人機輸電線路巡檢系統的簡介

基于無人機的輸電線路巡檢系統作為無人機飛行作業標準化管理的解決方案，以無人機輸電線路巡檢應用為基礎，實現了無人機飛行作業管理的標準化、無人機巡檢數據分析的自動化，從而達到了無人機輸電線路巡檢精益化管理、無人機飛行的科學安全運行、航拍數據的高效分析處理及特巡任務的快速應急支持。

2.1 概述

無人機輸電線路巡檢系統主要包括：對無人機飛行作業標準化管理、對航拍數據處理分析，至此主要涉及的模塊有：飛行作業標準化管理、數據分析、禁飛區域管理、資源管理、系統管理。

2.2 目標

通過無人機輸電線路巡檢系統的使用，以無人機傾斜攝影技術為基礎，建立通道的3D模型，實現對飛行作業的常規化管理，飛行任務的信息化管理，對飛行航拍數據的分析處理，隱患與缺陷的自動識別，確保飛行任務信息的完成性、規范性和高效快速的巡檢反應能力。

2.3 總體流程

首先工區負責人需要制定年度計劃月度計劃，月度計劃要制定詳細的線路桿塔范圍;計劃制定完成之后，根據計劃申請飛行的空域;飛行空域批復之后，開始飛行任務的派發。飛行任務完成之后通過對飛行數據的處理分析，一方面實現缺陷與隱患的自動識別，另一方面以傾斜攝影技術為基礎實現通道的3D建模[2]。

3無人機輸電線路巡檢系統的主要架構

3.1 業務架構

基于無人機的輸電線路巡檢系統主要是實現無人機巡檢應用及數據處理分析等業務應用，其主要業務架構如下：①無人機資源管理及調度，對無人機及其備品備件進行臺賬及應用狀態管理，實現無人機合理調度。②運行管理，對無人機巡檢的空域申請記錄、飛行計劃制定、飛行作業執行進行管理。③數據分析，對航拍數據進行加工處理、應用，航拍數據主要包括視頻數據、照片數據、坐標數據。④應急支持，將無人機應用于應急數據采集及災害數據采集，主要用來快速特巡，應急數據采集以快速獲取應急故障數據，指導應急搶修，對搶修做出快速響應。⑤高壓架空線路通道監測模型與數據分析，用以指導日常數據建模及數據分析，使數據建模及數據分析形成一套標準。⑥無人機巡檢標準流程，使無人機巡檢管理能夠形成標準化，從而使無人機巡檢工作更加科學、合理、標準。

3.2 應用架構

按照基于無人機的輸電線路巡檢系統定位及業務應用的需求進行抽象和設計，將基于無人機的輸電線路巡檢系統的應用架構劃分為六個部分：①資源管理，主要是對無人機、備品備件、供應廠商、保養維護、駕駛員等資源進行管理。②禁飛區域管理，主要是對禁飛區域進行維護及管理。③運行管理，主要是對空域申請記錄、飛行計劃、飛行作業等進行管理，無人機在執行飛行任務過程中進行實時監測，主要是對運行軌跡、運行狀態等進行監控，主要為了保證無人機巡檢按照事先規定的任務進行飛行，且保證巡檢質量符合預定要求，不產生違規操作。④數據分析，主要是對航拍數據進行處理、分析、應用。其主要包含視頻數據處理分析及應用、照片數據處理分析及應用、建模分析及應用三個部分。⑤預警管理，主要包含適航條件預警、空域邊界預警、無人機保養預警及隱患預警。⑥應急支持，主要包括應急數據采集與災害數據采集。

3.3 數據架構

依據基于無人機的架空線路巡檢系統的數據特性，將數據劃分為基礎數據、事務數據、非機構化數據等類型，并與其他系統集成進行數據交互，保障數據的實時性、唯一性、準確性。其中基礎數據主要包含基本臺賬信息，主要包括無人機臺賬信息、備品備件信息、駕駛員信息、供應商信息、設備臺賬信息等;事務數據主要包括禁飛區數據、空域申請記錄數據、飛行計劃數據、飛行申請數據、定位數據、維修保養數據等;非結構化數據主要包含無人機政策法規、規范方案、日常規范文檔、駕駛證照片、無人機照片、巡檢照片、巡檢視頻、導入模板等。

3.4 技術架構

基于無人機的輸電線路巡檢系統技術架構實現上，遵循J2EE技術體系，采用組件化、動態化的軟件技術，利用一致的可共享的數據模型，按照展現層、應用層、服務層、數據層實現多層技術體系設計，在應用層通過接口組件方式與第三方系統平臺實現應用集成、界面集成、數據集成，以滿足基于無人機的輸電線路巡檢業務應用需求。

4結束語

隨著無人機在輸電線路巡檢業務中應用的不斷推廣，必然會帶來無人機巡檢技術的更新進步及更多新的業務應用需求，無人機輸電線路巡檢系統將有效保障無人機輸電線路巡檢業務有效管理，提高輸電線路巡檢的質量、效率和效益，無人機在輸電線路巡檢方面的應用會越來越成熟，隨著時間的推遲，無人機將會逐步取代人工成為輸電線路巡檢的重要手段。

參考文獻

[1] 左來明.遙控航模實現輸電線路巡檢線[J].東北電力技術，2010（5）： 41-47.

[2] 李婷，張濤.輸電線路無人機巡檢技術[M].北京：中國電力出版社，2016：66.