输电线路人机协同巡检模式的研究与应用

何敏

摘要：众所周知，我国在2008年开始正式研究架空输电线路无人机巡检技术。显示该项技术确实具有良好的应用价值与可行性，但因为当时技术水平有限，所以技术应用还存在缺陷。由此大量研究人员投身于该项技术的发展性研究中，使得该项技术不断发展，逐步走向成熟，这时无人机巡检技术成为了执行架空输电线路相关工作的主要手段。虽然步骤不多，但各个阶段之间相互独立，并未形成一套完整的巡检体系。基于此问题，国内众多科研及应用单位开展了相关研究。该文基于目前无人机在输电线路巡视中的应用及发展情况，对限制其进一步发展的瓶颈进行了突破，提出了“人机协同”巡检理念。

关键词：输电线路;人机协同;巡检模式

引言

无人机巡检技术是随着近些年来科技的快速发展以及电力需求的不断增加所提出的一项新型技术方法。他可以在很大程度上降低人工检测所带来的负面效果，同时也可以节省大量的人力资源和物力资源，对于高压线路的监测有十分重要的积极作用。因此，无人机巡检技术在高压线路检测当中得到了很大的应用与关注，但是他仍然存在着很多的问题需要解决。

1无人机检查的优缺点

将无人机设备应用于电网输电线路检查可以有效改变以往效率低下和人力资源浪费的问题。目前，无人机检查处于发展的初级阶段，在实际应用中仍然存在一些弊端。一方面，无人机设备的体积小和电容量低，缩短了检查时间，且难以用于远距离传输线检查。另一方面，无人机设备的远程控制范围小，存在距离限制，且系统相对便宜，因此不能自动识别传输线的缺陷。但是，与传统的手动检查方法相比，使用无人机检查传输线具有一定的优势。首先，无人机设备的基础是自主悬停技术和自定义导航技术，可以防止与传输线碰撞，并提高检查的安全性。其次，它可以有效地分析恶劣天气下输电线路中出现的问题，并找出发生问题的地方，以快速解决问题并恢复电路系统。最后，无人机设备分为两种类型———手动和自动驾驶，使用时可以根据需要选择合适的类型。在某些应用中，两种操作方法都可以减少人员的使用，这也提高了检查的速度和电力公司的经济效益。

2移动巡检APP

2.1设计原理

移动巡检APP按照企业架构的设计方法，结合国内外先进架构技术的发展方向，引入信息物理融合理念，在遵从总体信息化策略的基础上，充分应用互联网企业架构理念，改变传统集中式架构模式，打造“移动前端+管控后台”架构模式。以企业核心业务能力为基础，构建企业级共享服务中心，支撑前端应用的灵活创新，并实现核心业务云化，创新应用属地化的柔性应用模式。业务应用基于目前主流的B/S开发架构技术，支持主流中间件，融合主流、成熟的开源软件，如SpringBoot、SpringMVC、Mybatis和Redis等等。采用微服务分布式的开发系统架构，支持多种数据库，如MySQL、Oracle等。使用分层设計，分为service、controller和view层，层次清楚，低耦合，高内聚。严格遵循web安全的规范，前后台双重验证，参数编码传输，密码md5加密存储，shiro权限验证，从根本上避免了SQL注入、XSS攻击和CSRF攻击等常见的web攻击手段。技术实现流程简单，概括为以Springboot2.0和SpringFramework为核心容器，SpringMVC为模型视图控制器，MyBatis为数据访问层，ApacheShiro为权限授权层，Ehcahe对常用数据进行缓存，Activit为工作流引擎。

平台架构分为基础平台层、数据资源层、业务支撑层、应用系统层和用户层。其中基础支撑层采用Tomca作为应用服务器，数据资源层采用Oracle作为数据库服务器，业务支撑层采用定位支持、GIS服务支持、安全服务支持、消息中间件和工作流中间件作为业务组件，应用系统层具备无人机巡视、数据上传和后台管控等功能，巡视人员和管理人员进行互动，构成人机协同的无人机综合管控系统。

2.2巡视流程

在无人机巡视作业流程中，作业人员按照杆塔的各个部位进行拍照。在巡视到位率方面，常规人工巡视必须在距离杆塔附近几米的范围内才可进行签到及签退工作，而无人机巡视则不强调作业人员距离杆塔的位置，只需无人机离杆塔坐标50m内即可进行作业签到及签退。同时，作业人员的个人信息、无人机飞行的轨迹和拍摄的图片实时上传至后台数据库。

3现场应用

3.1安全及权限管理

在移动巡检APP中选择巡检用户、大疆账号和巡视杆塔等信息，进行系统初始化。进入功能界面后，系统自动判断飞机类型，若为RTK飞机，则自动提示登录千寻账号，实现网络差分功能。

3.2基础页面功能

基础页面主要包括地图视窗和相机视窗，地图视窗包括实时飞行参数、可用电量提示栏、基础状态信息、待巡视杆塔、巡视模式选择、切换视窗和切换雷达图七个部分。相机视窗包括飞行状态信息、相机控制栏、相机参数设置、相机设置菜单、相机参数、飞行信息和设备状态信息七个部分。

4现场巡视

4.1飞行安全自检

当用无人机启动时，程序自动进行飞行安全检查。飞行安全检查主要涉及飞行作业时所要考虑的常规因素。飞行安全自检包括无人机信号连接、指南针校准、卫星数量获取、禁飞区检测、遥控器自检、返航点获取、相机存储卡容量检测、手机内存卡容量检测、无人机电池电量检测和巡航点上传十个方面。当确认自检正常后，作业人员即可操控无人机进行巡视作业。

4.2飞行巡航提示

无人机在飞行过程中，实时对比自身位置与即将巡视杆塔的位置。在无人机离待巡视杆塔50m左右时，移动巡检APP界面自动弹出已到达杆塔信息框，提示是否进行巡视操作，如果确认，则按要求进行作业。当无人机到达杆塔附近时，主界面弹出作业提示。如果范围内存在多个杆塔，则可以手动选择所要巡视的杆塔。其中确认巡视相当于巡视签到，并实时回传巡视状态。

4.3手动巡视作业

待确认巡视杆塔后，无人机进入作业模式，进行手动巡视作业。

4.4数据传输

为保障飞行安全，无人机在飞行过程中，只实时回传拍摄图片的缩略图。待飞行完成降落后，再将本次巡视的照片等数据传至移动巡检APP。

5图片上传与存储

5.1图片上传

1）缩略图。缩略图由原图生成并上传至服务器，主要用于及时反馈巡检到位率及数据统计。2）水印图。在缩略图上标注水印。水印内容为巡视人员、巡视时间、巡视杆塔号和巡视部位。3）原图。无人机巡视拍摄的原始图片，每张图片大小10MB左右。系统根据输电线路杆塔命名规则自动重新命名，并按设定的分层文件格式，存入数据存储服务器。

5.2图片存储

图片的存储方式分为五层结构。第一层为线路名称;第二层为杆塔号;第三层为巡视年度;第四层为巡视月份;第五层为按标准命名规范格式存储的原始照片文件。

结语

总之，这对于高压输电线路的巡检当中无人机的存在是一个非常有优势的存在，它含有许多现代的高科技因素，更加的具有科技化、智能化。因此，我们可以积极的普及无人机巡检技术在高压输电线路中的应用，但就目前的发展情况而言，但还存在着一些问题需要我们进行一些探索和解决。

参考文献

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[2]曾懿辉.基于差分定位的输电线路多旋翼无人机智能巡检[J].中国电力，2019，52（7）：24-30.

[3]兰昊.无人机用于输电线路巡检的作业流程及应用[J].能源研究与信息，2019，35（4）：241-246.