输电线路无人机巡检作业管理系统

输电线路无人机巡检作业管理系统

王立福

身份证号码：22018319820708XXXX

摘要：随着无人机技术的不断成熟，无人机在电力行业中的应用越来越广泛。国家电网和南方电网也相继发文大力发展无人机巡线业务，促进输电线路由传统人工巡检模式向人机协同巡检模式转变。因此，有效提升输电线路无人机巡检作业管理的规范化和智能化，是无人机技术深化应用亟须解决的关键问题。

关键词：输电线路；无人机；巡检作业；管理系统

由于电力企业的发展，扩大了电网的规模，从而增大了巡检的工作量和难度。整个电力系统的稳定运行主要受一些自然因素和人为因素的影响，而造成输电线路受到破坏，致使输电线路不能正常运行，而一旦发生故障，为了做到及时抢修工作，必须尽快找到输电线路故障点，因此，在巡检输电线路故障中，采用无人机技术可以有效地提高抢修的效率。

一、无人机技术的概述

1、技术要素

在巡检输电线路时，经常使用专门的遥控直升机（UH）和四旋翼无人机（M4R），UH的组成部分包括：遥控直升机本体、减振悬挂装置、影像采集传输设备、地面摄像监视和操控系统等，后台的工作人员主要是利用无线图像传输设备，将UH在飞行过程中采集到输电线路的目标视频图像传送回来，以此对输电线路存在的故障做出及时判断；M4R其组成部分包括地面站和M4R无人机，M4R中设置了无线图像传输设备和无线微型高分辨率图像采集设备等，因此，采集到的输电线路的特定目标清晰度很高，并能进行远程传输，同时，M4R应用了4个旋翼对称分布的方法，进而形成的气动布局，在起降和悬停方面性能良好。

2、功能概述

在巡检过程中，通过人工遥控使UH无人机飞行到输电线路安全距离范围之内，并悬停在输电线路附近，进行采集图像，并通过无线图像传输设备传输到后台；而地面站会发出指令引导M4R无人机沿着输电线路飞行，并在离输电线路安全距离的位置悬停，即完成M4R无人机自主悬停在安全的空间位置的功能，以便拍摄图像时，可以保证各角度的清晰度，另外，工作人员要想调整图像采集设备和被检测设备，只需对航向和M4R的减振云台进行调节即可。其中，M4R地面站除了具备引导M4R无人机飞行到预定的位置、保持与M4R无人机的遥控遥测通信的功能之外，还具有很多功能，如：控制飞行状态、接收无人机传输检测图像、控制无人机云台状态等。

3、在输电线路巡检中采用无人机的优点

自主导航飞行技术和自主悬停技术是无人机技术的基本功能，因此可以与输电线路保持一定的安全距离，其优势具体体现是在灾害性天气中可以分析输电线路灾害，巡视、检测输电线路，查找线路跳闸故障点等方面。无人机技术的两种工作模式是飞行控制和自主悬停，但它也自驾飞行和手动飞行，在手动模式下，无人机在自主导航下，按照预定的路线飞行，并巡检线路，当无人机处于自主悬停状态后，可以高清晰地拍摄输电线路的图像，并进行传输，地面站工作人员通过监控录像检查故障点。

4、无人机存在的缺点

在巡检输电线路中，尽管无人机发挥着很大作用，但在某些方面也存在着缺点，由于无人机体积较大，而电池容量相对较小，因此，应用无人机进行巡航的时间非常有限，另外，无人机可接收的有效控制范围是1000m，遥控范围也是有限的，而且无人机不能自动分析图像的故障点。

二、设计思路

本文采用“服务端+移动客户端”模式，通过在服务端构建输电线路无人机巡检作业管理系统，在客户端开发集成无人机控制台的移动应用程序，实现无人机及配件的规范化管理、机巡数据的智能化采集和处理，充分利用无人机巡检技术优势，优化工作方式，提升工作效率。

三、系统设计

1无人机设备台账管理

规范化的设备台账是系统建设的基础。从基本信息、工作日志、检修日志、统计信息4个维度来管理无人机设备台账。其中，基本信息是在无人机设备采购入库时进行维护，包括厂家型号、出厂日期、保险信息、技术参数等。工作日志是在系统中根据巡检工作情况自动维护，包括工单记录、到位记录、图片信息、缺陷记录等信息。检修日志包括状态管理、故障记录、故障跟踪、故障处理等信息，是根据无人机设备的检修情况进行维护的。统计信息是系统定期自动统计更新，包括里程、飞行时间、飞行架次、图片统计、缺陷统计等信息。

2无人机设备出入库管理

系统运用二维码技术实现对无人机设备出入库的规范化管理。班长首先在办公室通过服务端系统制订输电线路无人机巡检计划，并进行派工。班员通过移动终端下载工单，并到工器具房去领用无人机和电池，领用时扫描工单所关联的无人机和电池的二维码。移动终端将领用登记数据同步到服务端系统，服务端系统自动更新该无人机和电池为“使用中”状态。班员在作业现场完成巡检工作后，回到工器具房归还无人机和电池，同样用移动终端扫描该无人机和电池的二维码。移动终端将归还登记数据同步到服务器端系统，服务端系统自动更新该无人机和电池为“空闲”状态。班员通过移动终端上传工单完成情况，班长通过服务端系统完成工单的确认和评价。

3无人机巡检作业管理

输电线路无人机巡检作业管理系统采用标准数据接口和数据实时同步机制，与生产管理信息系统的计划管理和缺陷管理业务模块进行集成应用，实现无人机巡检作业的闭环管控。闭环管控的流程为：班长根据生产管理信息系统中的生产计划制订无人机巡检计划并进行派工，班员根据工单完成巡检任务后，班长进行确认评价，并将生产计划完成情况提交给生产管理信息中；在发现线路缺陷时，班员只需在无人机巡检作业管理系统中上报缺陷，经过生产管理信息系统的缺陷管理流程，最终的缺陷验收结果将同步到无人机巡检作业管理系统中。

4无人机巡检数据采集

为了增强业务需求与无人机平台的融合，无人机厂家都提供了开放的SDK开发平台。比如大疆通过开放SDK开发平台，允许用户根据自己的业务需求对无人机的相机、云台、飞控等功能进行修改和添加。

输电线路无人机巡检作业管理系统通过开发集成无人机SDK开发平台的移动应用程序，可实时控制无人机的相机和云台，并可获取无人机图传系统传回的高清影像，实时下载回传的照片和视频。在巡检作业结束后，移动应用程序可一键自动将巡检数据上传至服务端系统，有效地提高了班员的工作效率。

5无人机巡检数据处理

无人机巡检的原始图像文件是典型的非结构化数据，给后续应用带来很大的困难。输电线路无人机巡检作业管理系统采用数据库和文件系统结合的方式，将巡检图像文件的隐性信息加工处理为显性的结构化数据，为后续的检索、统计与分析等应用奠定坚实的基础。无人机巡检数据处理的过程如下。

在服务端系统开辟一块缓冲存储空间，方便班员将无人机巡检数据快速上传。服务端系统在空闲时间启动数据处理程序，分析每一张巡检图像文件；根据巡检图像的位置信息与输电设备的经纬度坐标进行智能匹配，并提炼出巡检时间、关联工单、无人机设备、巡检班组等信息，保存至数据库。将处理好的巡检图像文件从缓冲存储空间转移到持久化存储位置，同时将巡检图像文件的路径信息保存至数据库。在无人机巡检数据进行结构化处理后，可对巡检数据进行多维度的检索与统计分析。

四、结束语

输电线路无人机巡检作业具有良好的发展前景，但仍存在出入库管理欠规范、巡检数据难应用等问题。输电线路无人机巡检作业管理系统通过解决台账管理、出入库管理、作业管理、数据采集、数据处理等关键问题，实现了无人机的规范化管理、机巡数据的智能化采集和处理，优化了工作方式、提升了工作效率，为充分发挥无人机巡检的优势提供了技术保障。

参考文献：

[1]李栋.基于无人机视觉的输电线路安全距离巡检系统研究[D].广西大学，2016.

[2]潘文斌.无人机在丘陵地区输电线路巡检中的应用[J].山东工业技术，2015，（23）：259.

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