輸電線路人機協同巡檢模式的研究與應用

何敏

摘要：眾所周知，我國在2008年開始正式研究架空輸電線路無人機巡檢技術。顯示該項技術確實具有良好的應用價值與可行性，但因為當時技術水平有限，所以技術應用還存在缺陷。由此大量研究人員投身于該項技術的發展性研究中，使得該項技術不斷發展，逐步走向成熟，這時無人機巡檢技術成為了執行架空輸電線路相關工作的主要手段。雖然步驟不多，但各個階段之間相互獨立，并未形成一套完整的巡檢體系。基于此問題，國內眾多科研及應用單位開展了相關研究。該文基于目前無人機在輸電線路巡視中的應用及發展情況，對限制其進一步發展的瓶頸進行了突破，提出了“人機協同”巡檢理念。

關鍵詞：輸電線路;人機協同;巡檢模式

引言

無人機巡檢技術是隨著近些年來科技的快速發展以及電力需求的不斷增加所提出的一項新型技術方法。他可以在很大程度上降低人工檢測所帶來的負面效果，同時也可以節省大量的人力資源和物力資源，對于高壓線路的監測有十分重要的積極作用。因此，無人機巡檢技術在高壓線路檢測當中得到了很大的應用與關注，但是他仍然存在著很多的問題需要解決。

1無人機檢查的優缺點

將無人機設備應用于電網輸電線路檢查可以有效改變以往效率低下和人力資源浪費的問題。目前，無人機檢查處于發展的初級階段，在實際應用中仍然存在一些弊端。一方面，無人機設備的體積小和電容量低，縮短了檢查時間，且難以用于遠距離傳輸線檢查。另一方面，無人機設備的遠程控制范圍小，存在距離限制，且系統相對便宜，因此不能自動識別傳輸線的缺陷。但是，與傳統的手動檢查方法相比，使用無人機檢查傳輸線具有一定的優勢。首先，無人機設備的基礎是自主懸停技術和自定義導航技術，可以防止與傳輸線碰撞，并提高檢查的安全性。其次，它可以有效地分析惡劣天氣下輸電線路中出現的問題，并找出發生問題的地方，以快速解決問題并恢復電路系統。最后，無人機設備分為兩種類型———手動和自動駕駛，使用時可以根據需要選擇合適的類型。在某些應用中，兩種操作方法都可以減少人員的使用，這也提高了檢查的速度和電力公司的經濟效益。

2移動巡檢APP

2.1設計原理

移動巡檢APP按照企業架構的設計方法，結合國內外先進架構技術的發展方向，引入信息物理融合理念，在遵從總體信息化策略的基礎上，充分應用互聯網企業架構理念，改變傳統集中式架構模式，打造“移動前端+管控后臺”架構模式。以企業核心業務能力為基礎，構建企業級共享服務中心，支撐前端應用的靈活創新，并實現核心業務云化，創新應用屬地化的柔性應用模式。業務應用基于目前主流的B/S開發架構技術，支持主流中間件，融合主流、成熟的開源軟件，如SpringBoot、SpringMVC、Mybatis和Redis等等。采用微服務分布式的開發系統架構，支持多種數據庫，如MySQL、Oracle等。使用分層設計，分為service、controller和view層，層次清楚，低耦合，高內聚。嚴格遵循web安全的規范，前后臺雙重驗證，參數編碼傳輸，密碼md5加密存儲，shiro權限驗證，從根本上避免了SQL注入、XSS攻擊和CSRF攻擊等常見的web攻擊手段。技術實現流程簡單，概括為以Springboot2.0和SpringFramework為核心容器，SpringMVC為模型視圖控制器，MyBatis為數據訪問層，ApacheShiro為權限授權層，Ehcahe對常用數據進行緩存，Activit為工作流引擎。

平臺架構分為基礎平臺層、數據資源層、業務支撐層、應用系統層和用戶層。其中基礎支撐層采用Tomca作為應用服務器，數據資源層采用Oracle作為數據庫服務器，業務支撐層采用定位支持、GIS服務支持、安全服務支持、消息中間件和工作流中間件作為業務組件，應用系統層具備無人機巡視、數據上傳和后臺管控等功能，巡視人員和管理人員進行互動，構成人機協同的無人機綜合管控系統。

2.2巡視流程

在無人機巡視作業流程中，作業人員按照桿塔的各個部位進行拍照。在巡視到位率方面，常規人工巡視必須在距離桿塔附近幾米的范圍內才可進行簽到及簽退工作，而無人機巡視則不強調作業人員距離桿塔的位置，只需無人機離桿塔坐標50m內即可進行作業簽到及簽退。同時，作業人員的個人信息、無人機飛行的軌跡和拍攝的圖片實時上傳至后臺數據庫。

3現場應用

3.1安全及權限管理

在移動巡檢APP中選擇巡檢用戶、大疆賬號和巡視桿塔等信息，進行系統初始化。進入功能界面后，系統自動判斷飛機類型，若為RTK飛機，則自動提示登錄千尋賬號，實現網絡差分功能。

3.2基礎頁面功能

基礎頁面主要包括地圖視窗和相機視窗，地圖視窗包括實時飛行參數、可用電量提示欄、基礎狀態信息、待巡視桿塔、巡視模式選擇、切換視窗和切換雷達圖七個部分。相機視窗包括飛行狀態信息、相機控制欄、相機參數設置、相機設置菜單、相機參數、飛行信息和設備狀態信息七個部分。

4現場巡視

4.1飛行安全自檢

當用無人機啟動時，程序自動進行飛行安全檢查。飛行安全檢查主要涉及飛行作業時所要考慮的常規因素。飛行安全自檢包括無人機信號連接、指南針校準、衛星數量獲取、禁飛區檢測、遙控器自檢、返航點獲取、相機存儲卡容量檢測、手機內存卡容量檢測、無人機電池電量檢測和巡航點上傳十個方面。當確認自檢正常后，作業人員即可操控無人機進行巡視作業。

4.2飛行巡航提示

無人機在飛行過程中，實時對比自身位置與即將巡視桿塔的位置。在無人機離待巡視桿塔50m左右時，移動巡檢APP界面自動彈出已到達桿塔信息框，提示是否進行巡視操作，如果確認，則按要求進行作業。當無人機到達桿塔附近時，主界面彈出作業提示。如果范圍內存在多個桿塔，則可以手動選擇所要巡視的桿塔。其中確認巡視相當于巡視簽到，并實時回傳巡視狀態。

4.3手動巡視作業

待確認巡視桿塔后，無人機進入作業模式，進行手動巡視作業。

4.4數據傳輸

為保障飛行安全，無人機在飛行過程中，只實時回傳拍攝圖片的縮略圖。待飛行完成降落后，再將本次巡視的照片等數據傳至移動巡檢APP。

5圖片上傳與存儲

5.1圖片上傳

1）縮略圖。縮略圖由原圖生成并上傳至服務器，主要用于及時反饋巡檢到位率及數據統計。2）水印圖。在縮略圖上標注水印。水印內容為巡視人員、巡視時間、巡視桿塔號和巡視部位。3）原圖。無人機巡視拍攝的原始圖片，每張圖片大小10MB左右。系統根據輸電線路桿塔命名規則自動重新命名，并按設定的分層文件格式，存入數據存儲服務器。

5.2圖片存儲

圖片的存儲方式分為五層結構。第一層為線路名稱;第二層為桿塔號;第三層為巡視年度;第四層為巡視月份;第五層為按標準命名規范格式存儲的原始照片文件。

結語

總之，這對于高壓輸電線路的巡檢當中無人機的存在是一個非常有優勢的存在，它含有許多現代的高科技因素，更加的具有科技化、智能化。因此，我們可以積極的普及無人機巡檢技術在高壓輸電線路中的應用，但就目前的發展情況而言，但還存在著一些問題需要我們進行一些探索和解決。

參考文獻

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