輸電線路人機協(xié)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(fā)展性研究中，使得該項技術不斷發(fā)展，逐步走向成熟，這時無人機巡檢技術成為了執(zhí)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?；诖藛栴}，國內(nèi)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(fā)展情況，對限制其進一步發(fā)展的瓶頸進行了突破，提出了“人機協(xié)同”巡檢理念。

關鍵詞：輸電線路;人機協(xié)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(fā)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(jié)省大量的人力資源和物力資源，對于高壓線路的監(jiān)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(yōu)缺點

將無人機設備應用于電網(wǎng)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(fā)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(tǒng)相對便宜，因此不能自動識別傳輸線的缺陷。但是，與傳統(tǒng)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(yōu)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(xiàn)的問題，并找出發(fā)生問題的地方，以快速解決問題并恢復電路系統(tǒng)。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(jù)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(jīng)濟效益。

2移動巡檢APP

2.1設計原理

移動巡檢APP按照企業(yè)架構的設計方法，結(jié)合國內(nèi)外先進架構技術的發(fā)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(lián)網(wǎng)企業(yè)架構理念，改變傳統(tǒng)集中式架構模式，打造“移動前端+管控后臺”架構模式。以企業(yè)核心業(yè)務能力為基礎，構建企業(yè)級共享服務中心，支撐前端應用的靈活創(chuàng)新，并實現(xiàn)核心業(yè)務云化，創(chuàng)新應用屬地化的柔性應用模式。業(yè)務應用基于目前主流的B/S開發(fā)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(fā)系統(tǒng)架構，支持多種數(shù)據(jù)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(nèi)聚。嚴格遵循web安全的規(guī)范，前后臺雙重驗證，參數(shù)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(xiàn)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(shù)據(jù)訪問層，ApacheShiro為權限授權層，Ehcahe對常用數(shù)據(jù)進行緩存，Activit為工作流引擎。

平臺架構分為基礎平臺層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務支撐層、應用系統(tǒng)層和用戶層。其中基礎支撐層采用Tomca作為應用服務器，數(shù)據(jù)資源層采用Oracle作為數(shù)據(jù)庫服務器，業(yè)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(yè)務組件，應用系統(tǒng)層具備無人機巡視、數(shù)據(jù)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(xié)同的無人機綜合管控系統(tǒng)。

2.2巡視流程

在無人機巡視作業(yè)流程中，作業(yè)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(guī)人工巡視必須在距離桿塔附近幾米的范圍內(nèi)才可進行簽到及簽退工作，而無人機巡視則不強調(diào)作業(yè)人員距離桿塔的位置，只需無人機離桿塔坐標50m內(nèi)即可進行作業(yè)簽到及簽退。同時，作業(yè)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(shù)據(jù)庫。

3現(xiàn)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(tǒng)初始化。進入功能界面后，系統(tǒng)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(xiàn)網(wǎng)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(shù)、可用電量提示欄、基礎狀態(tài)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(tài)信息、相機控制欄、相機參數(shù)設置、相機設置菜單、相機參數(shù)、飛行信息和設備狀態(tài)信息七個部分。

4現(xiàn)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(yè)時所要考慮的常規(guī)因素。飛行安全自檢包括無人機信號連接、指南針校準、衛(wèi)星數(shù)量獲取、禁飛區(qū)檢測、遙控器自檢、返航點獲取、相機存儲卡容量檢測、手機內(nèi)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(yè)人員即可操控無人機進行巡視作業(yè)。

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(yè)。當無人機到達桿塔附近時，主界面彈出作業(yè)提示。如果范圍內(nèi)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(tài)。

4.3手動巡視作業(yè)

待確認巡視桿塔后，無人機進入作業(yè)模式，進行手動巡視作業(yè)。

4.4數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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?？s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(shù)據(jù)統(tǒng)計。2）水印圖。在縮略圖上標注水印。水印內(nèi)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(tǒng)根據(jù)輸電線路桿塔命名規(guī)則自動重新命名，并按設定的分層文件格式，存入數(shù)據(jù)存儲服務器。

5.2圖片存儲

圖片的存儲方式分為五層結(jié)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(guī)范格式存儲的原始照片文件。

結(jié)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(yōu)勢的存在，它含有許多現(xiàn)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(fā)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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