基于无人机巡检的配电网全景管理应用研究

基于无人机巡检的配电网全景管理应用研究

周宇鹏

广东电网有限责任公司中山供电局  广东 中山 528400

摘要：构建三维全景球、实现全景交互及双屏联动实现三个方面探讨基于WebGL全景可视化。同时，从技术路线、系统架构、全景影像管理模块三个方面探讨配电网全景管理，希望可以通过无人机巡检提高配电网全景管理效率，促进配电网的良性发展。

关键词：无人机巡检；配电网；全景管理；应用

一直以来配电网都是我国综合运输体系和能源产业链相当重要的一环，且长期以来配电网作业时使用了人工电力巡视的方法，但是作业期间因传统的方法容易受到自然设备和外界自然因素的影响，不利于社会经济的发展[1]。目前，随着无人机技术的快速发展，其以快速响应、灵活性高、成本低、实时性等特点被广泛应用，满足了配电网日常巡检工作的需要。为此，本文以实际情况为主，探讨了无人机巡检的配电网全景管理应用，希望可以为配电网的全景管理提供有利借鉴。

1基于WebGL全景可视化

1.1构建三维全景球

三维全景球主要以WebGL为基础进行封装优化，开发开原框架Three.JS。对三维全景进行构建时，技术人员首先要对Three.JS封装WebGL底层图形操作口进行操作，其中Three.JS构建的三维场景更多使用右手坐标系，其中X轴的正方向朝右，而Y轴的正方向朝左，Z轴的正方向从屏幕开始从里到外，坐标系在构建后续三维场景和交互操作中占据相当重要的地位。对于三维全景球进行构建时主要的步骤有几个：一是初始化场景；二是初始化CanvasRendere渲染器；三是初始化相机与光源；四是打造三维全景球，创建SphereGeometry圆球体，通过横向纵向分割球体面数为20，确保其效率的同时不会对显示的效果造成影响，且球体的法线朝内部，用户在原点中心位置可以通过环视对真实的全景影像进行查看。

1.2实现全景交互

按照上述方法完成三维全景球场景的构建，给用户提供了三维交互操作场景，可用于场景漫游[2]。技术人员可将原点O当作三维球的球体中心，沿着XOZ轴构成了平面图，之后将其当作赤道面，过Y轴和球体相交，构成闭环圆，将其当做经线，和球体相交的闭环先或和赤道圈平行的均为纬线，将Z轴的负方向当做0°经线。对三维全景球进行构建时，需要对全景球上三维点坐标和经纬度坐标额忍者的转换关系进行解算。

1.3双屏联动实现

本文目标采集了不同黄思琪无人机巡视的全景影响，多时期影像双屏对比辅助配网业务员对杆塔线路周边不同时期环境的变化，便于工作人员结合地物变化提高决策合理性。双屏对比实现时，首先要进行双屏显示。页面设置的左右容器分别为leftRegion与rightRegion，且两侧上使用的上节使用的方法分别对不同时期的全景影响进行显示。其次要进行双屏联动。对双屏对比模式进行启动后，和触发器联动，对交互操作所在的容器进行获取，主要为交互操作期间所在容器的场景变化[3]。最后，固定维度。取消联动，为降低错位现象发生率，交互操作仅限精度方向变化异步，但是维度同样保持同步状态。

2配电网全景管理

整个系统使用了B/s架构，借助MVC开发应用框架，借助独立的图片服务器分布式存储图片资源和Web请求，前端三位全景展示使用Three.js当做WebGL框架进行全景展示。

2.1技术路线

系统最主要的技术路线为：由外业的数据人员借助IOS的飞控端对航飞路线进行制定，又或者进行手动控制，一共采集的全景原始影像31张；数据处理人员采集图像后通过第三方全景拼接软件处理，按照原来设定的规则和明明拼接后的全景影像，通过全景管理系统将全景影像模块上传到服务器；全景影响达到服务器端，后端竹筒通过分布式储存读取和存储全景影响；管理工作人员和分析工作人员主要借助前端全景管理系统完成管理分析走廊影响、管理台账信息、管理全景影响等操作。

2.2系统架构

配网全景管理系统架构又可以划分为几层：业务逻辑层、数据库层、应用支撑层、用户表现层[4]。系统服务器为了实现负载均衡的目标采用了分布式服务器，让单一服务器的运载压力明显减小，维护工作周期和工作量同样减轻。为了提高系统文件储存的稳定性，技术人员可应用分布式文件，对多个级别的存储服务器进行启用，让存储文件的压力明显减轻，且同一个组别配备了相同的备用服务器，就算其中一台出现问题也可以确保另一台稳定运行，确保系统更为稳定。

2.3全景影像管理模块

全景影像管理模块包含几个部分的内容：用户登录：用户可输入正确的账号和密码登录系统后进入到全景管理的页面，可通过该系统获取用户基本信息，包含角色、姓名、所属班组等。全景管理：将符合命名规则且拼接之后的全景影像上传，从而实现管理全景影像的目标；对全景影响进行选中查看，实施热点标注交互操作，将多时期双屏对比分析开启[5]。线路管理：可以管理配电网线路，如编辑、新增、批量导入等，还可以按照电压等级、运行标注和线路名称等开展线路检索工作。杆塔管理：编辑、新增、批量导入等配电网的杆塔。用户管理：可以进行编辑、新建、删除等操作；还可完成添加用户的决策，配置删除角色或配置权限，设置角色不同且可以操作的功能模块。

结束语

本文借助灵活且高效的无人机采集了配电网全景数据，快速地构建了真实纹理的三维场景，促进三维场景处理效率和海量数据浏览率不断提高。目前，全自动无人机采集APP的应用在采集作业效率提高方面的效果较好，让作业流程逐步得到规范，让技术作业人员技术门槛明显降低，采集了越来越多线路的杆塔全景书记，其效率让配电网数据采集需求逐步得到满足。因此，可以预见的是，在未来基于无人机巡检的配电网全景管理效率越来越高，为电力行业的发展提供有利的条件。

参考文献：

[1]黄文诚.基于无人机巡检的配电网全景管理应用研究[J].南方能源建设, 2020, 6(1):58-63.

[2]许家欢.无人机巡检在配电网架空线路运维管理中的应用[J].通信电源技术,2021,38(18):32-35.

[3]任杰.配电网架空线路无人机自主巡检技术分析[J].电力设备管理,2022(9):71-73.

[4]柳雅腾.无人机技术在配电网巡检中应用以及发展趋势研究[J].百科论坛电子杂志, 2020(9):1437-1438.

[5]陈洪亮,贾亚飞,李志雷,等.配电网架空线路无人机自主巡检技术分析[J].河北电力技术,2021,40(1):35-38,52