试析输电线路智能巡检系统的研究与应用

【摘要】因输电线路地形复杂且自然环境恶劣，传统的人工巡检模式已经难以满足运维精益化管理的现实需求，故本文将构建基于太阳能无人机的输电线路智能巡检系统，其可以日夜兼程地在果园、鱼塘、高速公路、工厂、农田等巡检人员难以达到的线路区段内进行高频次数据采集，通过无线方式回传到地面终端，经数据的整理分析后实现输电线路缺陷巡检的“零死角”。

【关键词】太阳能无人机；输电线路；智能巡检；全景技术1. 输电线路巡检管理系统的研究现状

为解决传统输电线路手工巡检管理难以准确记录故障发生的准确位置、管理效率低且时效性差的缺陷，近年来一些较为先进的输电线路巡检管理系统相继出现，这些系统通过在杆塔上安装信息钮、信息螺栓或条形码等自动识别器件，辅以后台的计算软件进行集中管理，但这些系统仍存在诸多缺陷，具体体现在：

第一，巡检人员的责任心和素质高低将直接影响巡检质量，巡检人员责任心不强，带来电杆和设备漏检或漏项问题，不能确保巡检检查的质量；巡检人员综合素质不高，对应检查的设备及项目理解不到位，容易造成检查结果的记录不够规范，难于描述输电线路真实的运行状况。

第二，信息钮安装复杂且长期暴露在野外，容易遭到损坏，不利于有效管理，会影响巡检数据的正确性。

第三，巡检人员现场手工填写缺陷票，效率低下且缺陷描述不够规范，使得线路缺陷汇总分析的工作量没有实质性减少，影响了输电线路巡检管理效率的进 一步提高。

第四，巡检任务调度的管理采用定期按照规定线路的方式进行，不能够很好的应对突发事件，不够灵活。

在此背景下，利用太阳能无人机技术结合高科技仪器来完成输电线路巡检工作的思路应运而生。

2. 输电线路智能巡检系统的设计

2.1 输电线路智能巡检系统的总体架构

系统整体上由地面巡检系统平台、任务载荷设备及太阳能无人机平台等三个部分构成，其中地面巡检系统平台负责对太阳能无人机数据监控和航拍图像等进行回传，并实时传输和监控太阳能无人机飞行、巡检数据及各类控制命令；任务载荷设备包含红外测温仪、高清数码相机、图传、GPS、云台（搭载高清数码相机的可视范围，要求俯仰角为-90° ～ +30°，水平角为-180° ～ +180°）及各类传感器，还可以根据输电线路的实际巡检需求来加载更多的巡检设备；太阳能无人机平台包含太阳能无人机集体、电气系统、导航系统及其他确保太阳能无人机正常运行的部件。图1 为系统的总体架构，该系统整体上由安全防护、硬件设备、业务支撑及具体应用等四个分支构成，各部分的作用如表1 所示。

图1　输电线路智能巡检系统的总体架构

表1　输电线路智能巡检系统的各分支系统

分支系统功能

安全防护为系统提供诸如数据安全、备份恢复、物理安全及网络安全等安全防护

硬件设备信息交互、数据存储分析及共享服务等实现的支撑业务支撑作为具体应用和硬件设备间的桥梁，为具体应用提供基础软件运行平台

具体应用为输电线路巡检任务的开展提供具体应用服务2.2 输电线路智能巡检系统的功能划分

2.2.1 输电线路状态可视化模块的规划

输电线路状态可视化模块的功能主要包含如下几个方面：（1）输电线路状态的全景展示。通过视频拼接和图像拼接技术，输电线路的全屏图将在地面巡检系统平台上向操作人员进行全方位展示；（2）输电线路状态的三维可视化展示。通过RS、虚拟实现及GIS 技术，DEM、影像数据、三维模型数据及LIDAR 数据等海量数据将在系统被集成处理，实现三维数据的空间分析、功能设计、实时浏览、需求拓展及三维渲染功能，从而使输电线路及走廊的相关信息在地面巡检系统平台上向操作人员进行实时展示；（3）太阳能无人机巡检数据的实时展示。将太阳能无人机在作业现场获取的实时巡检数据传递给技术支撑系统，太阳能无人机的巡检数据将在地面巡检系统平台上向操作人员进行全方位展示；（4）太阳能无人机飞行轨迹的实时展示。将太阳能无人机的飞行轨迹实时传递给技术支撑系统，太阳能无人机的飞行轨迹和位置信息将在地面巡检系统平台上向操作人员进行全方位展示，并可在地理地图上进行叠加。

2.2.2 输电线路状态分析模块的规划

输电线路状态分析模块的功能主要包含如下方面：对太阳无人机的巡检数据进行缺陷智能识别分析（包含放电点检测、异常发热点检测等），将输电线路及其设备的缺陷及时在地面巡检系统平台进行展示，以便运维检修人员采取必要的处理措施；对太阳无人机巡检所获取的相关缺陷数据（如班组、时间等）进行人工识别，并能够进行缺陷的人工查询和统计分析。

2.2.3 输电线路运行隐患分析模块的规划

输电线路运行隐患分析模块的功能主要包含如下方面：通过对太阳能无人机巡检数据的智能识别分析，对诸如地质变化、违章建筑等外部隐患进行检测分析；通过对太阳能无人机巡检数据的数据分类及统计分析，实现外部隐患的智能预警及辅助决策。

2.2.4 太阳能无人机巡检作业管理模块的规划

太阳能无人机巡检作业管理涵盖太阳能无人机巡检作业任务从申请、审批到最终完成的整个过程，主要内容包含太阳能无人机飞行方案的制定和审批、太阳能无人机检修维护管理、太阳能无人机巡检作业申请及皮肤管理、太阳能无人机巡检资料移交管理、太阳能无人机巡检数据处理及飞行报告编制、太阳能无人机巡检设备准备管理等。

3. 结语

传统人工巡检方式需要巡检人员登塔进行故障点的找寻，不少输电线路的平均查线时间在9 小时以上，而本系统则可以在2小时内完成故障点的查找工作，节约大量的人力物力。此外，在环境恶劣的大江大河及山区等地开展输电线路人工巡检是非常困难的，例如杆塔金具缺陷由于视角限制难以发现，而本系统可以消除人工巡检所存在的视觉盲点，并可通过搭载超声波测距装置来对线下树障及施工钻越点对导线净空距离数据进行精准测量，为故障清除工作提供数据支撑。

参考文献：

[1] 陈天添. 无人机巡检输电线路技术的应用分析[J]. 科技与创新，2016（4）.

[2] 钱金菊，张睿卓，等. 输电线路巡检可视化管理系统及其应用[J]. 广东电力，2018（3）.

[3] 魏飞翔. 输电线路辅助巡检系统设计[D]. 三峡大学，2014.

作者简介：马建波，（1974.01.09-），男，本科，河南南阳人，副高，研究方向为输电运检.