基于無人機線路巡視的二次開發(fā)應(yīng)用研究

何曉琴，呂培庚，李懷政，呂 柯，余 樂

(1.重慶電力高等專科學(xué)校， 重慶 400050； 2.國網(wǎng)重慶市區(qū)供電公司， 重慶 400015)

電力輸電系統(tǒng)的安全直接影響配電、變電和用電系統(tǒng)的安全。輸電線路及其設(shè)施、設(shè)備的故障若不能被及時、準確地發(fā)現(xiàn)和消缺，將造成用電損失、設(shè)施設(shè)備故障隱患，甚至?xí)兄卮筘敭a(chǎn)損失和生命危險。而輸電系統(tǒng)中輸電線路及其部分設(shè)備、設(shè)施常年累月暴露于野外，因受到持續(xù)的機械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化、人為破壞等影響，產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，容易出現(xiàn)故障。基于這樣的情況，電力公司及其檢修公司都制定了比較詳細的規(guī)章制度和較為規(guī)范的作業(yè)體系來開展輸電線路及其電力設(shè)備巡視、消缺工作，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題并盡早處理，保證輸電線路穩(wěn)定運行，從而既保證廣大用戶用電的可靠性與安全性，又防止由于輸電設(shè)備故障帶來不必要的損失。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，利用無人機等設(shè)備對線路的巡檢應(yīng)用也越來越廣泛，特別是對線路偏遠、地形地貌復(fù)雜的地區(qū)，裝配有高清數(shù)碼攝像機和照相機以及GPS定位系統(tǒng)的無人機，可沿電網(wǎng)進行定位自主巡航，因此采用無人機巡檢具有其他巡檢方式不可替代的優(yōu)勢[1-5]。無人機是一個復(fù)雜的集航空、電子、電力、偵察、地理信息等的一體化系統(tǒng)，涉及航空、飛行自動控制、通信、數(shù)據(jù)鏈、紅外識別、地理信息、衛(wèi)星導(dǎo)航等多個高尖技術(shù)領(lǐng)域。由于無人機具備高空、遠距離、快速作業(yè)的能力，在測繪、航拍、運動、軍事、偵察、抗災(zāi)等方面已得到廣泛應(yīng)用，并且由于無人機控制技術(shù)的發(fā)展，可以進行遙測數(shù)據(jù)鏈控制、地理匹配控制、GPS 衛(wèi)星定位控制。基于此，無人機線路巡線目前得到了廣泛的應(yīng)用。但是利用無人機進行線路巡線始終存在圖像及GPS地理信息自動識別和分類問題，無論是在管理上，還是在技術(shù)、應(yīng)用實施上都存在一定缺點，不能發(fā)揮無人機巡線的作用和優(yōu)勢。但是通過深入調(diào)查，無人機巡檢線路還存在以下問題：通過無人機巡檢所獲取的信息特別是大量圖像信息，目前還需要依靠人工的方式進行逐一識別、分類和刪減，分類后的圖像還需要與相對應(yīng)的線路、桿塔及其上的設(shè)備相關(guān)聯(lián)，再判斷缺陷情況并進行相應(yīng)的審核和消缺工作，工作量巨大，效率非常低下。無人機作為一種高科技設(shè)備，成本較高，目前利用其進行線路巡檢并沒有真正發(fā)揮作用，這也是對設(shè)備的一種變相浪費。

為實現(xiàn)對電力巡線進程的安全、規(guī)范、實時、高效、智能管理，對無人機線路巡視的二次開發(fā)應(yīng)用研究是非常必要的。

1 基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)平臺

1.1 開發(fā)概況

基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)包含移動終端操作系統(tǒng)研究與開發(fā)及PC后臺信息綜合管理系統(tǒng)研究與開發(fā)兩部分。其中，移動終端操作系統(tǒng)主要實現(xiàn)無人機巡線任務(wù)查詢、到崗簽到、巡線數(shù)據(jù)采集及回傳等功能；而PC端后臺信息綜合管理系統(tǒng)則主要實現(xiàn)對無人機的巡視軌跡進行跟蹤，對采集的信息(特別是圖像)自動識別，并對無人機GPS地理信息及圖像進行分類，同時實現(xiàn)與相對應(yīng)的線路、桿塔及其上的設(shè)備相關(guān)聯(lián)等功能。此外，巡檢人員還可在后臺刪減圖像等信息，添加缺陷文字記錄，完成審核、消缺登記等操作。基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)平臺的研究與開發(fā)概況如圖1所示。

圖1 基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)平臺概況

1.2 操作系統(tǒng)研究與開發(fā)

1.2.1 移動終端操作系統(tǒng)研究

無人機線路巡視地面操控人員通過登錄基于智能手機或平板電腦的移動終端系統(tǒng)查看巡線任務(wù)，選擇巡線任務(wù)，并完成下載后根據(jù)任務(wù)詳情開始巡線作業(yè)。在無人機到達作業(yè)點時完成電子到崗簽到，以桿塔為單位根據(jù)標準作業(yè)卡項目任務(wù)完成相應(yīng)巡線操作及作業(yè)卡填報，發(fā)現(xiàn)線路缺陷時完成系統(tǒng)在線風險點登記等。移動終端所采集到的信息將實時回傳至PC后臺。移動終端操作界面如圖2所示。

圖2 移動終端操作界面

1.2.2 PC后臺信息綜合管理系統(tǒng)研究

PC后臺信息綜合管理系統(tǒng)可對無人機的巡視軌跡進行跟蹤，對采集的信息(特別是圖像)自動識別，并對無人機GPS地理信息及圖像進行自動分類，同時與相對應(yīng)的線路、桿塔及其上的設(shè)備進行自動關(guān)聯(lián)。管理人員還可在后臺刪減圖像信息，添加缺陷文字記錄，完成審核、消缺登記等操作。同時對無人機巡視任務(wù)進行分級、分類管理，操作界面如圖3、4所示。

圖3 分級任務(wù)分配界面

圖4 具體任務(wù)分配界面

無人機巡線任務(wù)審核功能部分系統(tǒng)核心代碼如下[6-8]：

public class TAuditTaskAction extends BaseFlowAction {

private static final long serialVersionUID = -5637878664646067067L;

@Autowired

private TAuditTaskService service;

@Autowired

private UserInfoService userservice;

private HashMap code;

public HashMap getCode() {

return code;

}

public void setCode(HashMap code) {

this.code = code;

}

@Override

protected BaseService getBaseService() {

return service;

}

public String auditTask(){

try{

service.auditTask(entity,request);

message="1";

} catch (Exception e) {

message = "0";

e.printStackTrace();

}

return "MESSAGE";

}

@ResourceAuth

public String queryInspectionrecordList() {

if (pager == null)

pager = new PagerVO();

if(pager.getQc()==null){

pager.setQc(qc);

}else{

if(qc!=null)

pager.getQc().putAll(qc);

}

pager = service.queryInspectionrecordList(pager);

results = new Hashtable();

results.put("pager.pageNo",pager.getPageNo());

results.put("pager.totalRows",pager.getTotalRows());

results.put("rows",pager.getRows());

//results.put("sort",qc.get("order"));

results.put("direction","desc");

return "PAGE";

}

@ResourceAuth

public String queryCardrecordList() {

if (pager == null)

pager = new PagerVO();

if(pager.getQc()==null){

pager.setQc(qc);

}else{

if(qc!=null)

pager.getQc().putAll(qc);

}

pager = service.queryCardrecordList(pager);

results = new Hashtable();

results.put("pager.pageNo",pager.getPageNo());

results.put("pager.totalRows",pager.getTotalRows());

results.put("rows",pager.getRows());

//results.put("sort",qc.get("order"));

results.put("direction","desc");

return "PAGE";

}

}

2 研究前景

本文提出的基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)平臺的建立，可實現(xiàn)對無人機巡視信息進行采集和回傳，并通過PC平臺對無人機的巡視軌跡進行跟蹤，對采集的信息(特別是圖像)進行自動識別，對無人機GPS地理信息及圖像進行分類，同時與相對應(yīng)的線路、桿塔及其上的設(shè)備相關(guān)聯(lián)；巡檢人員還可在后臺對圖像等信息進行刪減、添加缺陷文字記錄、審核、消缺登記等操作。本項目的應(yīng)用可實現(xiàn)無人機巡檢與其他巡檢方式進行有效對接，充分發(fā)揮高科技巡檢設(shè)備的作用，使巡檢工作全過程可控，提高巡檢工作管理水平，具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。

3 結(jié)束語

本文根據(jù)實際需要對基于無人機巡視的線路信息采集識別的二次開發(fā)平臺這一新的信息技術(shù)管理平臺進行了研究，解決了無人機進行線路巡線時存在的信息采集無法自動識別和分類等問題，在管理上、技術(shù)上及應(yīng)用實施上都充分發(fā)揮了無人機線路巡檢的作用和優(yōu)勢。本系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計將在實際應(yīng)用中進行檢驗，并在向各電力公司進行的項目推廣中根據(jù)用戶需求做進一步的完善，使本系統(tǒng)平臺技術(shù)更加成熟，功能更加完備與人性化。