基于无人机输电线路巡检系统的研究

刘晶

摘 要 在电力企业中，输电线路的巡检工作是一项艰巨的任务，传统的人工巡检存在着巡检效率低、巡检质量不高，且巡检工作受到复杂地形等不安全因素影响。随着电力技术的发展，输电线路建设标准不断提高、铁塔高度不断增加，这给人工巡检带来新的挑战，而无人机输电线路巡检效率、巡检质量高且适用于多种复杂地形，不受杆塔高度等因素影响，优势明显。

关键词 无人机技术;线路巡检;3D建模

1无人机技术应用于电力输电线路中的意义

1.1 现状

我国目前已形成华北、东北、华东、华中、西北和南方电网共6个跨省区电网，110千伏以上输电线路已达到近51.4万公里，输电设备在国家电网建设上比重越来越大，随着电网的日益扩大，巡线的工作量也日益加大，100公里的巡线工作需要20个巡线人员工作1天才能完成，而现阶段，我国输电线路的巡检主要还是以人工巡检为主，随着国家电网快速发展，传统的输电线路巡检模式已经不能完全适应电网发展的需求。

1.2 必要性

随着无人机技术在电力行业输电线路巡检业务中应用的不断普及，关于无人机的管理、运行、航拍数据处理及分析、应急支持等显得尤为重要，基于无人机的输电线路巡检系统的研究迫在眉睫[1]。

2无人机输电线路巡检系统的简介

基于无人机的输电线路巡检系统作为无人机飞行作业标准化管理的解决方案，以无人机输电线路巡检应用为基础，实现了无人机飞行作业管理的标准化、无人机巡检数据分析的自动化，从而达到了无人机输电線路巡检精益化管理、无人机飞行的科学安全运行、航拍数据的高效分析处理及特巡任务的快速应急支持。

2.1 概述

无人机输电线路巡检系统主要包括：对无人机飞行作业标准化管理、对航拍数据处理分析，至此主要涉及的模块有：飞行作业标准化管理、数据分析、禁飞区域管理、资源管理、系统管理。

2.2 目标

通过无人机输电线路巡检系统的使用，以无人机倾斜摄影技术为基础，建立通道的3D模型，实现对飞行作业的常规化管理，飞行任务的信息化管理，对飞行航拍数据的分析处理，隐患与缺陷的自动识别，确保飞行任务信息的完成性、规范性和高效快速的巡检反应能力。

2.3 总体流程

首先工区负责人需要制定年度计划月度计划，月度计划要制定详细的线路杆塔范围;计划制定完成之后，根据计划申请飞行的空域;飞行空域批复之后，开始飞行任务的派发。飞行任务完成之后通过对飞行数据的处理分析，一方面实现缺陷与隐患的自动识别，另一方面以倾斜摄影技术为基础实现通道的3D建模[2]。

3无人机输电线路巡检系统的主要架构

3.1 业务架构

基于无人机的输电线路巡检系统主要是实现无人机巡检应用及数据处理分析等业务应用，其主要业务架构如下：①无人机资源管理及调度，对无人机及其备品备件进行台账及应用状态管理，实现无人机合理调度。②运行管理，对无人机巡检的空域申请记录、飞行计划制定、飞行作业执行进行管理。③数据分析，对航拍数据进行加工处理、应用，航拍数据主要包括视频数据、照片数据、坐标数据。④应急支持，将无人机应用于应急数据采集及灾害数据采集，主要用来快速特巡，应急数据采集以快速获取应急故障数据，指导应急抢修，对抢修做出快速响应。⑤高压架空线路通道监测模型与数据分析，用以指导日常数据建模及数据分析，使数据建模及数据分析形成一套标准。⑥无人机巡检标准流程，使无人机巡检管理能够形成标准化，从而使无人机巡检工作更加科学、合理、标准。

3.2 应用架构

按照基于无人机的输电线路巡检系统定位及业务应用的需求进行抽象和设计，将基于无人机的输电线路巡检系统的应用架构划分为六个部分：①资源管理，主要是对无人机、备品备件、供应厂商、保养维护、驾驶员等资源进行管理。②禁飞区域管理，主要是对禁飞区域进行维护及管理。③运行管理，主要是对空域申请记录、飞行计划、飞行作业等进行管理，无人机在执行飞行任务过程中进行实时监测，主要是对运行轨迹、运行状态等进行监控，主要为了保证无人机巡检按照事先规定的任务进行飞行，且保证巡检质量符合预定要求，不产生违规操作。④数据分析，主要是对航拍数据进行处理、分析、应用。其主要包含视频数据处理分析及应用、照片数据处理分析及应用、建模分析及应用三个部分。⑤预警管理，主要包含适航条件预警、空域边界预警、无人机保养预警及隐患预警。⑥应急支持，主要包括应急数据采集与灾害数据采集。

3.3 数据架构

依据基于无人机的架空线路巡检系统的数据特性，将数据划分为基础数据、事务数据、非机构化数据等类型，并与其他系统集成进行数据交互，保障数据的实时性、唯一性、准确性。其中基础数据主要包含基本台账信息，主要包括无人机台账信息、备品备件信息、驾驶员信息、供应商信息、设备台账信息等;事务数据主要包括禁飞区数据、空域申请记录数据、飞行计划数据、飞行申请数据、定位数据、维修保养数据等;非结构化数据主要包含无人机政策法规、规范方案、日常规范文档、驾驶证照片、无人机照片、巡检照片、巡检视频、导入模板等。

3.4 技术架构

基于无人机的输电线路巡检系统技术架构实现上，遵循J2EE技术体系，采用组件化、动态化的软件技术，利用一致的可共享的数据模型，按照展现层、应用层、服务层、数据层实现多层技术体系设计，在应用层通过接口组件方式与第三方系统平台实现应用集成、界面集成、数据集成，以满足基于无人机的输电线路巡检业务应用需求。

4结束语

随着无人机在输电线路巡检业务中应用的不断推广，必然会带来无人机巡检技术的更新进步及更多新的业务应用需求，无人机输电线路巡检系统将有效保障无人机输电线路巡检业务有效管理，提高输电线路巡检的质量、效率和效益，无人机在输电线路巡检方面的应用会越来越成熟，随着时间的推迟，无人机将会逐步取代人工成为输电线路巡检的重要手段。

参考文献

[1] 左来明.遥控航模实现输电线路巡检线[J].东北电力技术，2010（5）： 41-47.

[2] 李婷，张涛.输电线路无人机巡检技术[M].北京：中国电力出版社，2016：66.