輸電線路無人機巡檢智能管理系統(tǒng)的研究與應用

摘要：隨著我國通用航空政策的進一步開放，促進了無人機技術的發(fā)展，無論在續(xù)航時間，還是遠程遙控、飛行品質方面均得到了很大的提升，使其在電力系統(tǒng)中擁有廣闊的發(fā)展空間。

關鍵詞：輸電線路;無人機巡檢;智能管理系統(tǒng)

1技術路線

輸電線路無人機巡檢智能管理系統(tǒng)在構建過程中，通過對數據模型的內部共享，利用模塊化、小型化、可編輯的軟件構建技術，采用J2EE體系，實現了多層技術方案的設計。具體該系統(tǒng)的技術結構如圖1所示。

前置層內部設置了信息采集、控制等功能;表現層包括了巡檢管理系統(tǒng)中的管理工具，可以對C/S結構數據進行利用;應用服務層面向客戶提供了一些服務功能，例如可瀏覽圖像、管理作業(yè)等;應用邏輯層是面向系統(tǒng)管理員和開發(fā)人員的系統(tǒng)工具，完成對系統(tǒng)用戶的權限管理、空間數據的統(tǒng)計分析、飛行圖像數據的識別和無人機通用業(yè)務組件的搭建;數據訪問與數據庫均屬無人機智能巡檢系統(tǒng)中的數據管理系統(tǒng)范疇，可實現對數據訪問過程的控制管理及儲存無人機智能巡檢系統(tǒng)中數據。

2設備缺陷的識別算法

無人機智能巡檢系統(tǒng)代表性設備缺陷的識別算法主要包括以下幾個環(huán)節(jié)：第一，制作樣本。首先對獲得的圖像數據進行設備特征標注。然后從中隨機抽取總數的90%作為深度學習算法的訓練數據集，剩余圖片作為測試數據集。第二，模型訓練。采用Faster-Rcnn技術，對樣本信息展開相應的訓練，運用隨機梯度法，對算法參數予及時更新。一直到數據達到識別誤差的標準，才終止訓練。第三，模型測試。選擇測試的數據集，對以上數據模型進行測試，根據測試結果，判斷模型需要修正與否。第四，制作目標樣本。針對電力系統(tǒng)中設備的典型缺陷特征制作檢測目標分類器樣本，并利用Faster-Rcnn算法對分類器樣本進行測試。檢測算法能否滿足缺陷識別的要求，從而對樣本進行修改。第五，模型應用。遵循以上的訓練流程，獲取相應的Faster-Rcnn模型，用于對巡檢作業(yè)中圖像設備缺陷予以有效的識別，并準確地劃分故障類型，同時認真做標注。第六，更新參數。在原有圖像識別模型的基礎上，抽取新采集到的數據圖像重新制作Faster-Rcnn識別樣本，從而實現對模型的不斷優(yōu)化，提高模型的識別效率。

3系統(tǒng)框架設計

無人機智能巡檢管理系統(tǒng)主要包括三個架構，即數據、業(yè)務、應用架構。在無人機電路巡檢管理系統(tǒng)中，業(yè)務架構是對飛行業(yè)務、數據成果予以管理。具體的實現程序一是制定相應的飛行計劃，二是統(tǒng)計操作人員的數據，三是申請飛行的空域范圍，合理地設定飛行指標。在飛行計劃的管理結束時，應認真地執(zhí)行相應的飛行任務，參照格局現場中的飛行軌跡，實時地上傳巡檢數據信息。當飛行任務結束時，利用管理系統(tǒng)中的數據庫，對獲取到的巡檢數據建立模型。且經專家加以診斷，從而對分析模型進行改進處理，導出無人機巡檢中的成果報告，與飛行指標做對比。應用架構主要實現無人機巡檢任務過程中的資源管理、數據管理、指標管理和系統(tǒng)管理等內容。其中，資源管理是對無人機臺賬的統(tǒng)計以及設備的保養(yǎng)、備品配件的管理和駕駛員的培訓及考核管理。多維度的信息管理系統(tǒng)既能夠有效地識別電力設備代表性故障缺陷，又可以多維度地管理傳感數據。電力設備代表性故障缺陷的識別，又具有建立圖像定位、接入數據庫等功能。先進的傳感數據管理系統(tǒng)，尤其適用于數據的分析，并得到精準的效果。作業(yè)指標管理，可對無人機巡檢作業(yè)的指標進行制定，并提供考核模板。系統(tǒng)管理分為工作者權限、系統(tǒng)規(guī)劃等。

4數據庫設計

依據無人機立體智能巡檢應用平臺的數據特性，將數據劃分為基礎數據、事務數據、非機構化數據等類型。并與其他系統(tǒng)進行集成數據交互，保障數據的實時性、唯一性、準確性?；A數據指無人機基本的臺賬信息，如無人機備品件、臺賬、駕駛員等;事務數據記錄、儲存了空域申請中的禁飛區(qū)、飛行計劃等數據信息;非結構化數據，如相關的法律政策、普通文檔、規(guī)范方案等。系統(tǒng)數據為無人機電路巡檢工作提供可靠的數據支持，由一些結構化、非結構化的數據組成;無人機的巡檢系統(tǒng)包含多樣化的數據，如電網資源、地理信息等。其中的電網資源主要是通過與生產管理系統(tǒng)集成而獲取的。其為無人機巡檢系統(tǒng)的主體基礎數據，是飛行任務的主體數據。主要記錄電網設備資源臺賬數據。地理信息數據能夠為無人機智能巡檢系統(tǒng)補充必要的數據，作為飛行監(jiān)控、空域申請的參考。具體記錄電網資源地圖、地理信息等。計劃任務數據是指無人機智能巡檢系統(tǒng)在執(zhí)行某個計劃的時候，制定/安排任務的時候生成的應用數據。對無人機巡檢任務計劃的制定，一直到執(zhí)行整個任務的管理。飛行監(jiān)控數據是無人機巡檢系統(tǒng)中監(jiān)控飛行任務執(zhí)行過程的數據。其主要是實現無人機巡線任務在線監(jiān)控，保證飛行作業(yè)安全、合規(guī)。巡檢視頻、照片是指無人機智能巡檢系統(tǒng)在巡查作業(yè)中的飛行成果數據。有效地管理巡檢成果數據，為后續(xù)某些缺陷的分析提供幫助。

5結語

本文以無人機飛行計劃管理為例，說明基于J2EE技術的智能管理系統(tǒng)的實現過程。飛行計劃管理主要是對飛行計劃進行維護及管理，包含年度計劃、季度計劃及月度計劃。在進行飛行計劃的制定期間，需要對線路的巡檢任務進行參考。而且還需參考禁飛區(qū)的信息，將其在計劃中排除，提升計劃的可行性，確保計劃順利地實施。年計劃應對季度計劃、月計劃進行逐層分解，進而形成一個系統(tǒng)、可執(zhí)行的計劃。通過瀏覽飛行管理的界面可知：在對飛行計劃管理設置的時候，客戶可以直接點擊界面中相應的按鍵，利用記錄控制器，從相應的數據庫中抽調、利用，即完成了飛行計劃的查詢。隨后應向數據庫發(fā)起請求，利用系統(tǒng)中的線路查詢管理器，設置飛行線路，并更新數據。飛行計劃中記錄了巡檢桿塔數量、計劃時限、上傳數據、相關執(zhí)行者工作記錄等。

參考文獻：

[1]鄭仟，李寧.輸電線路無人機巡檢智能管理系統(tǒng)的研究與應用[J].電子設計工程，2019.

[2]錢金菊，張睿卓，王柯，等.輸電線路巡檢可視化管理系統(tǒng)及其應用[J].廣東電力，2018.

（作者單位：國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司）

作者簡介：趙海龍（1987.08-），男，寧夏吳忠人，西北政法大學，法律專業(yè)，本科，工程師，技師，研究方向：輸電線路運行維護及檢修。