智能巡檢管理系統(tǒng)在輸電線路運(yùn)維中的應(yīng)用分析

羅林希 國網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司

一、智能巡檢系統(tǒng)工作原理

輸電線路智能巡檢系統(tǒng)的工作原理是，利用GPS系統(tǒng)為設(shè)備設(shè)置位置標(biāo)識，把設(shè)備位置標(biāo)識傳到掌上電腦（PDA），利用PDA的微處理技術(shù)對輸電線路設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確定位，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)實行實時的設(shè)備信息傳輸，利用相關(guān)軟件綜合各種信息完成對電力線路的巡檢。在輸電線路的巡檢當(dāng)中，通過PDA顯示的電子地圖進(jìn)行導(dǎo)航、巡檢。輸電線路的巡檢工作人員在按地圖進(jìn)行巡檢時，每到達(dá)一處巡檢塔位置，掌上電腦會進(jìn)行自動識別當(dāng)前位置的GPS信息，提示工作人員相應(yīng)的工作內(nèi)容并將結(jié)果及時進(jìn)行存儲。巡檢工作人員每一次的工作記錄都在PDA當(dāng)中準(zhǔn)確記錄，包含了（巡檢人員信息、巡檢時間、巡檢位置、巡檢塔桿位置、巡檢塔桿狀態(tài)參數(shù)）等，同時在工作人員巡檢的過程中如果發(fā)現(xiàn)問題，PDA能夠提供正確的問題處理方式，便于巡檢人員對于出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理和記錄。巡檢后PDA中的數(shù)據(jù)可以通過USB或者網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_管理計算機(jī)中，在GIS的配合下進(jìn)行位置的實時顯示。

二、無人機(jī)巡視檢修現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，國內(nèi)輸電線路的檢測一般依靠人力巡視。在巡視過程中，使用電桿等輔助裝置來完成對電力設(shè)施的檢查。當(dāng)線路位于野外場景時，作業(yè)人員的巡視難度大大升高，特別是在惡劣環(huán)境的場景下。而當(dāng)電力建設(shè)規(guī)模越來越大時，運(yùn)行維護(hù)的勞動量和強(qiáng)度也隨之增大，結(jié)果導(dǎo)致作業(yè)人員工作強(qiáng)度成倍增加，但是作業(yè)效率反而不盡人意。所以，常規(guī)的巡檢方式對人力資源是一種極大的浪費(fèi)。同時，常規(guī)巡檢方式對作業(yè)人員的風(fēng)險也很大，特別是在懸崖、山體等嚴(yán)酷地形，在雨雪冰凍等極端天氣下，經(jīng)常會發(fā)生威脅人身安全的情況。

無人機(jī)用于電力巡檢，融合了航天、通信、視頻處理技術(shù)等最新科學(xué)技術(shù)，作為傳統(tǒng)巡檢方式的替代，這種新型作業(yè)形式安全高效，不需要人員爬塔進(jìn)行檢測，操作成本低。目前它已被一些電力企業(yè)開始使用并逐步發(fā)展，開始展現(xiàn)出替代傳統(tǒng)作業(yè)方式的趨勢。

三、輸電線路中設(shè)備缺陷的識別算法

在開展無人機(jī)巡檢工作期間，為了能夠更加準(zhǔn)確地收集信息，要具備準(zhǔn)確識別輸電線路中故障缺陷的技能。在此過程中，要積極運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)圖像識別技術(shù)來提升識別故障缺陷技術(shù)，進(jìn)而完成計算分析工作。

例如：在我國電力系統(tǒng)中，為了能夠有效提升故障識別技能，選擇了Fsster-Rcnn算法。具體的內(nèi)容是指：充分利用輸電線路無人機(jī)巡檢技術(shù)，在其獲取正確的信息數(shù)據(jù)后，在電氣設(shè)備上進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注后，與數(shù)據(jù)中相對應(yīng)的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，尋找二者之間存在的數(shù)據(jù)差異，這樣就能夠有效提升輸電線路相關(guān)設(shè)備自身存在的缺陷，將缺陷識別出來后，能夠要識別圖像和視頻的整體質(zhì)量。

四、智能巡檢管理系統(tǒng)在輸電線路運(yùn)維中的應(yīng)用分析

（一）桿塔本體的精細(xì)化巡檢

通過無人機(jī)搭載高清攝像頭，對桿塔絕緣子串、連接金具、保護(hù)金具等重要部件進(jìn)行拍照，以第一視角完成對桿塔本體的精細(xì)化巡檢。桿塔精細(xì)化巡檢主要包括人工純手動飛巡和無人機(jī)自主巡檢兩種方式。人工純手動飛巡效率比較低，具有一定安全風(fēng)險，且對無人機(jī)巡檢作業(yè)人員（以下簡稱飛手）的飛行技能要求比較高，很難做到圖像拍攝的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。因此，純手動飛巡目前正逐漸被自主巡檢所替代。

無人機(jī)自主巡檢按照不同的技術(shù)路線分為人工示教航線規(guī)劃和激光三維建模航線規(guī)劃兩種。人工示教為通過手動飛行記錄航拍點，再通過深度學(xué)習(xí)算法優(yōu)化拍照位置，形成平滑連接的飛行航線。激光三維建模航線規(guī)劃通過對輸電線路進(jìn)行激光點云三維建模，規(guī)劃最精準(zhǔn)、高效的巡檢路徑，自主完成桿塔巡檢。

（二）數(shù)據(jù)處理流程設(shè)計

（1）巡檢結(jié)果數(shù)據(jù)處理總體流程

首先，無人機(jī)將檢查結(jié)果發(fā)送到地面監(jiān)控站，地面監(jiān)控站將檢查結(jié)果導(dǎo)入檢查結(jié)果處理平臺；對輸電線路信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)后進(jìn)行缺陷診斷與缺陷識別，最終完成檢查結(jié)果數(shù)據(jù)的處理。

（2）巡檢圖像與輸電桿塔匹配流程

匹配巡檢圖像的輸電線路桿塔或者桿塔段，首先根據(jù)拍攝時間，結(jié)合無人機(jī)飛控數(shù)據(jù)，獲取該時刻的無人機(jī)GPS信息，根據(jù)GPS信息投射在地面上，畫出直徑為10米圓，在該圓內(nèi)結(jié)合輸電線路設(shè)備GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，如果匹配到，則將匹配的輸電線路設(shè)備信息附著到圖像信息中，如未匹配到，將直徑擴(kuò)大一倍進(jìn)行匹配，直到確定出巡檢圖像對應(yīng)的桿塔或桿塔段，結(jié)束計算。

（3）系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

無人機(jī)智能巡檢管理系統(tǒng)在各項功能實現(xiàn)過程中，影射了無人機(jī)整個巡檢線路的所有環(huán)節(jié)。文章重點對無人機(jī)飛行計劃的管理進(jìn)行分析，用于證明依托于J2EE技術(shù)的管理系統(tǒng)功能實現(xiàn)的全過程。飛行計劃管理是指對飛行計劃進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)、管理，具體包括月計劃、季度計劃、年計劃等。在進(jìn)行飛行計劃的制定期間，需要對線路的巡檢任務(wù)進(jìn)行參考。并且，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(yīng)對季度計劃、月計劃進(jìn)行逐層分解，進(jìn)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(shè)置的時候，客戶可以直接點擊界面中相應(yīng)的按鍵，利用記錄控制器，從相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中抽調(diào)、利用，即完成了飛行計劃的查詢。隨后，應(yīng)向數(shù)據(jù)庫發(fā)起請求，利用系統(tǒng)中的線路查詢管理器，設(shè)置飛行線路，并更新數(shù)據(jù)。飛行計劃中記錄了巡檢桿塔數(shù)量、計劃時限、上傳數(shù)據(jù)、相關(guān)執(zhí)行者工作記錄等。

五、結(jié)語

無人機(jī)技術(shù)與電力巡檢工作的結(jié)合，從根本上提升了電力系統(tǒng)信息化管理的質(zhì)量。在今后的發(fā)展中，我們必須要對電力作業(yè)信息化管理流程進(jìn)行調(diào)整，使之更具有合理性、科學(xué)性，在無人機(jī)進(jìn)行電力巡檢的過程中必須要全程遵守作業(yè)流程的有關(guān)要求，避免不必要的問題。