关键词：无人机；输电线路；巡检作业；智能管理系统
引言
无人机输电线路的巡检作业是一个系统性、复杂性工程。需要对巡检中生成的海量视频数据及图像做出有效处理，基于J2EE技术研究了无人机输电线路巡检管理系统，通过深度学习算法，有效地处理无人机执行任务期间采集的图像数据。结合了无人机巡检平台本身的特点，对各种数据信息加以归纳、整理。此外，管理系统又可集成巡检作业全部程序，可对巡检作业进行自动调度。相关工作人员需不断地积累经验，优化无人机智能巡检管理系统，为输电线路故障识别及检修提供更大的支持。
1 智能电力巡检系统实现的过程
1.1 输电线路走廊三维建模系统
针对输电线路走廊，根据客户巡检需求及电力行业线路走廊巡检手段，提出了新的研发思路：通过利用无人机倾斜测绘技术，实现对输电线路走廊建立可视化三维模型；可达到对线路周边环境变化影响线路运行的巡视及分析：第一，实现线路周边树木检查，能及时巡视发现并测定线路周边树木距离导线的距离，便于及时处置；第二，能及时发现线路周边环境变化，比如线路周边是否存在外围施工对线路安全运行构成威胁；第三，线路周边新修建建筑物是否对线路安全运行构成影响，并测量距线路距离。
1.2 输电线路智能无人机
根据输电线路地理环境及巡检要求，提供了三种无人机机型，主要有：固定翼无人机，复合式无人机，多旋翼无人机。固定翼无人机利用其便捷式的操作方式及长航时性能，并结合高清数码相机，来完成对输电线路走廊三维建模前端高清照片数据的采集。复合式无人机，利用其独有的垂直起降方式及快速、长航时的性能，并结合三轴增稳可见光吊舱，来完成对输电线路走廊快速巡检视频的采集。多旋翼无人机，利用其空中可悬停的优势，并结合三轴增稳双光吊舱，来完成对塔架的精细巡检及缺陷照片数据的获取；此飞机可配套“头戴式辅助操作设备”，提升操作人员巡塔的精准性，
2 设备缺陷的识别算法
为了更好地管理无人机输电线路巡检业务中的数据信息，且精准地识别电路中的故障缺陷。通过深度卷积的神经网图像识别的技术，既可对输电线路中的设备的故障进行识别。又可对计算结果进行分析，为故障检修工作提供指导。例如：在电力系统中，对关键设备的缺陷识别，就选择了Faster-Rcnn算法，即利用无人机的巡检技术，对视频数据、照片进行获取，并对电气设备进行标注，再与数据库中相应的缺陷数据展开比对，从而实现对输电线路设备缺陷的识别。
3 工业性应用
3.1 输电线路走廊建模及实现功能
对线路两侧各100米内区域进行3维建模作业。整体测试区域建模分辨率满足：8cm-15cm，位置精度≤1米。可清晰观察线路周边环境状态（如:树木状态，外围违建状态，外围是否存在施工状态）；可在线测量线路周边相关尺寸数据（面积，距离，塌方体积，位置坐标等）；可用来辅助建立线路走廊安全飞行航线。
3.2 线路塔杆精细化巡查功能
对塔杆实施高清晰照片采集，检查配电装置及金具的状态（如：螺栓，绝缘子，防震锤，均压环完好情况的检查）；通过数据识别处理系统，现场实现大量采集数据的筛选及缺陷识别，报告自主生成（增加了缺陷人工复查环节）。
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4 系统框架设计
在无人机电路巡检管理系统中，业务架构是对飞行业务、数据成果予以管理。具体的实现程序一是制定相应的飞行计划，二是统计操作人员的数据，三是申请飞行的空域范围，合理地设定飞行指标。在飞行计划的管理结束时，应认真地执行相应的飞行任务，参照格局现场中的飞行轨迹，实时地上传巡检数据信息。当飞行任务结束时，利用管理系统中的数据库，对获取到的巡检数据建立模型。且经专家加以诊断，从而对分析模型进行改进处理，导出无人机巡检中的成果报告，与飞行指标做对比。设计架构能够对无人机电路巡检中的资源、数据、指标及系统进行统一、规范地管理。例如：在资源管理工作中，可对设备保养、人员培训、备品配件、台账统计等进行统一管理。多维度的信息管理系统既能够有效地识别电力设备代表性故障缺陷，又可以多维度地管理传感数据。
5 系统功能的实现
无人机智能巡检管理系统在各项功能实现过程中，影射了无人机整个巡检线路的所有环节。文章重点对无人机飞行计划的管理进行分析，用于证明依托于J2EE技术的管理系统功能实现的全过程。飞行计划管理是指对飞行计划进行相应的维护、管理，具体包括月计划、季度计划、年计划等。在进行飞行计划的制定期间，需要对线路的巡检任务进行参考。并且，还需参考禁飞区的信息，将其在计划中排除，提升计划的可行性，确保计划顺利地实施。年计划应对季度计划、月计划进行逐层分解，进而形成一个系统、可执行的计划。通过浏览飞行管理的界面可知：在对飞行计划管理设置的时候，客户可以直接点击界面中相应的按键，利用记录控制器，从相应的数据库中抽调、利用，即完成了飞行计划的查询。
6 据库设计
对无人机立体巡检智能应用系统中的数据特点进行有效分析，能够将数据类型进行划分，主要分为非机构化、事务、基础数据几种。与相关系统集成在一起，实现数据的交互功能，确保信息的实时性、精准性。基础数据指无人机基本的台账信息，例如：无人机备品件、台账、驾驶员、设备台账、供应商信息等；事务数据记录/储存了空域申请中的禁飞区、飞行计划、维养、定位等数据信息；非结构化数据，如相关的法律政策、普通文档、规范方案、照片、驾照、巡检视频等。系统数据为无人机电路巡检工作提供可靠的数据支持，由一些结构化、非结构化的数据组成；无人机的巡检系统包含多样化的数据，例如：电网资源、地理信息、计划任务、飞行监控、巡查图像、视频等。
结束语
随着我国通用航空政策的进一步开放，促进了无人机技术的发展，无论在续航时间，还是远程遥控、飞行品质方面均得到了很大的提升，使其在电力系统中拥有广阔的发展空间。然而，目前无人机巡检输电线路过程中依然存在着问题。例如：无人机及其配件台账的编码、出入库管理不够规范。无人机的飞行分析、电池充放电、故障管理等需要智能化支持。巡检期间的飞行数据难以从机身上实现智能化采集，仍以人工记录为主，影响了数据的规范性、准确性。此外，海量的巡检信息缺少统筹规划与管理。
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论文作者:陈煜 颜奕俊 曹哲成 张志杰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：无人机论文; 线路论文; 数据论文; 计划论文; 管理系统论文; 缺陷论文; 智能论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;