张帆
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摘要：在电力企业中，线路巡视检查是主要的日常工作。做好设备维护工作，才能保障电力系统的正常运行，保障人民用电安全和用电效率，同时，也使电力企业获得更多的经济效益。对输电线路进行定时巡检，能够及时排查线路中的故障和隐患，保障输电线路的安全，对电力企业有重要意义。然而，传统的输电线路巡检工作中，线路环境复杂，巡检任务繁重，巡检工作效率比较低下，不能及时发现线路中的隐患。基于此，本文就输电线路无人机巡视管理信息系统设计与实现进行详细探究。
关键词：输电线路；无人机；巡视管理；信息系统；设计实现
中图分类号：TM769文献标识码：A
1 引言
伴随社会的快速发展以及民众日常生活水平的持续提升，社会对于电力的依赖程度逐渐提高，使得我国电网逐步扩大了建设规模。在此背景下，我国输电线路的巡线工作压力有所提升。无人机技术的应用能够有效缓解巡线部门的工作压力，可以帮助其顺利完成部分危险系数高的检查项目。
2 无人机巡视工作要求
（1）开机前检查。开机前检查无人机外观完好、电动机转动顺滑、桨叶无破损、电池电量充足、云台保护壳摘下、存储卡插入机身及遥控器各按键回位。（2）起飞前确认。起飞前确认无人机开机正常、电量显示正常、遥控器无线信号连接正常、摄像头工作正常、图像传输正常，确认起降场周围环境符合无人机起降条件，确认巡检航线内无异常，确认安全工作落实到位。（3）飞行中监控。飞行中监控无人机剩余电量、图像连续传输有无卡顿、遥控器信号强度正常；监控无人机的高度、距离及速度等飞行数据。（4）无人机巡检规矩。无人机旋翼与导线或杆塔的最小安全距离应大于2m；为保证拍摄照片的清晰度及准确度，无人机作业距离应保持在10m以内；拍摄时应使拍摄主体处于取景器中央位置，所拍摄对象覆盖完整、清晰度良好、亮度均匀，所占尺寸为取景框的60%以上且对焦清晰、状态稳定，保证销钉级元件清晰可见。（5）无人机巡检制度。严禁在恶劣天气下飞行；严禁在空中管制区飞行；严禁跨越高铁高速飞行；严禁在人员密集区飞行；严禁做复杂的飞行动作；严禁触碰导线及人员；飞行结束后，严禁将无人机及附件随意乱放。
3 输电线路无人机巡视优势
（1）效率高。传统人工巡检作业人员步行距离为档距的3～4倍，这意味着有70%左右的巡检时间是在路上，而无人机巡检对应的飞行速度是工作人员步行速度的10倍以上，巡检时间大大缩短。传统的人工巡检需要定期排查设备外观是否完好、有无放电痕迹等信息，这是一个反复排查与核对的过程，无人机巡检避免了重复性的现场巡检排查，只需要提取重点部位照片。因此，与传统人工巡检对比，配电线路无人机巡检效率更高[1]。（2）质量好。对比人工巡检，无人机巡检质量更优。以往人工巡检很大程度上取决于巡检人员的巡检经验，缺乏巡检经验，缺陷判断准确性就会大打折扣。而无人机巡检通过专业摄像设备进行高空高清拍照、信息提取，便于缺陷精准识别，减少了错判与漏判情况。特别是重点部位的拍照反馈与缺陷识别，精准度提升带来了持续优化的巡检质量。（3）成本低。电力建设中不少线路架设在偏远山区，自然环境恶劣，地形复杂，人工巡检难度大且危险系数高，巡检成本高。无人机巡检摆脱了地形、环境的影响，其于有效飞行距离内能实现配电线路及设备不同角度的照片拍摄，操作简单，巡检成本低。无人机代替工作人员，无需亲临每一个设备现场，作业安全更有保障。
4 输电线路无人机巡视管理信息系统设计与实现
4.1 总体构架
输电线路智能机巡系统是一套分布式巡视及检测管理平台。为了保证良好的适应性和扩展性，该系统采用层次化和模块化设计。层次化的架构设计围绕5个方面展开，分别为业务应用层、应用系统平台层、数据存储层、硬件资源层和外部数据接入层。每层由不同功能的各模块集合而成。其中，业务应用层中各功能模块可根据实际需求进行个性化定制开发。业务应用层与系统具体业务紧密相关，是为输电线路电力作业提供应用服务的核心，根据应用需求主要分为作业计划、实时监控、飞行调度管理、智能巡视、智能分析、台账管理、数据管理、交互管理及系统管理9个模块；应用系统平台层将业务应用系统后台服务封装成API服务，供业务应用层调用；数据存储层包括存储巡检元数据的信息库、存储地理空间信息的空间数据库及电网基础数据、人员和设备数据等数据信息；硬件资源层主要包括计算设备、存储设备、网络设备和显示设备等，是数据交互与共享及存储计算的支撑；外部数据接入层主要对省电网公司的数据及电力作业技术支持系统所采集的数据进行整合，实现各系统数据管理的同步与一致性。
4.2 航迹设置
目前，输电巡检系统设计中开始应用无人机巡检技术。但无人机容易受天气影响，在恶劣天气条件下，无人机可能会出现失灵或失准的现象。因此，在进行应用无人机的输电巡检系统设计时，应当着重注意航迹姿态的设计。合理的航迹姿态设计能够让无人机的飞行受到有效控制，减少天气对无人机功能的影响，并让无人机能够适应多种输电线路的巡检需求，增加无人机巡检技术的应用范围，减少无人机巡检的安全隐患。航迹姿态控制技术主要利用PID控制器配合I-QG控制器实现，让无人机可以在控制下做出俯仰和翻转等飞行动作。
4.3 故障识别
传统的人工巡视故障识别往往基于主观判断，人力巡视时是使用在地面往上仰看的方式查找缺陷，瓷瓶、设备局部放电多见放电点位于设备中部、顶部的情况，单靠眼睛观察很难发现故障点，而要想采用人工巡视方式识别这类故障，需停电进行登杆检查，增加了人力、物力投入，且作业风险大，并伴有停电干扰。而无人机能从各个角度进行拍摄，通过配置高清相机及时储存巡检照片，为工作人员判断配电线路运行状态提供真实有效的信息参考，能够及时发现设备顶部、中部的放电点，继而及早发现缺陷，让巡检人员提前做好停电安排和材料准备。其对配电线路杆塔运行故障可以做出快速且准确的判断，能及时识别悬挂的异物，及时判断是否有绝缘子破损自爆的故障情况。搭载红外仪的无人机能重点关注周围表面温度发热异常点，并引入光谱图像分析检查线路是否存在故障，搭载探测与成像仪的无人机则可以及时识别出杆塔和配电线路的相关运行故障[2]。
4.4 后台管理系统
（1）台账管理功能。输电线路巡检人员能够通过台账管理功能查询杆塔和导地线的信息，并能将数据导出打印，让巡检工作中的数据查询更方便快捷。（2）缺陷信息管理功能。当前端巡检系统发现输电线路的故障或隐患时，后台管理系统会将输电线路的缺陷信息记录下来，当故障或隐患排除后，才能对缺陷信息进行删除。若输电线路的故障或隐患一直没有排除，系统会发出警告，提示工作人员及时检修。（3）地图信息管理功能。输电巡检后台系统能够根据输电数据信息建立数字模型，将输电线路和线路周围的环境显示在模型中。通过数字模型，巡检人员能够对输电线路情况和线路所处环境有更直观的把握，方便对输电线路状态进行观测。
5 结束语
总之，在科技水平持续提升的新时期，先进的无人机技术能够在很大程度上代表我国科学技术的不断进步。总体来看，无人机拥有较小的体型，运用起来便捷、灵活，其实用价值极大。因此，电力企业越来越多地借助无人机技术巡视输电线路，其能够精准查找到故障点，不会受到较大应用限制和影响。
参考文献：
[1] 许勇.无人机巡检输电线路技术的应用分析[J].石化技术，2020，27（3）：137.
[2] 曲达.小型多旋翼无人机在架空输电线路巡检应用探索[J].通信电源技术，2020，37（6）：281-282.