IS技术在电力线路智能巡检系统中的应用

IS技术在电力线路智能巡检系统中的应用

发表时间：2019-03-12T16:30:18.590Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：李腾飞

[导读] 摘要：经济的飞速发展对电能供应提出了更高的要求。

（内蒙古电力(集团)有限责任公司阿拉善电业局输电管理处内蒙古阿拉善 750300）

摘要：经济的飞速发展对电能供应提出了更高的要求。电力线路巡检是电力网络维护和管理中的一项重要工作，对保证电网稳定运行起到重要作用。电力网络具有分布范围广、线路长、网络结构复杂等特点，而传统线路巡检普遍采用人工纸质记录的工作方式，管理困难，且难以保证巡检效率和质量。本文针对这些问题提出了基于WebGIS和MobileGIS协同技术的智能巡检解决方案。

关键词：电力巡检;GIS;移动;智能

1前言

电力线巡检是保障国家电力系统正常运行和维护安全的一项重要工作。电力线的主要检查内容包括：沿线情况、混凝土杆、铁塔、拉线、导线、底线、绝缘子，等等。传统的电力线巡检方式通过人眼观察的方法和载人直升机进行航拍的方法。通过人眼观察是传统的方法，效率最低，工作人员的劳动强度大，会存在查不到的盲区。载人直升机航拍巡检实现了在不断电的情况下直接获得影像，但是巡检的成本过高，并且对巡检员和飞行员的水平要求比较高，并且空域管制也有限制。因为我国输电线路的距离比较长，途经的地形也比较复杂，输电线路的塔体都比较高，如果发生了外力破坏或者自然灾害，就不能及时对电力线路检查，所以传统的巡检方法已经不能满足现在的需求。无人机上可以同时搭载多种传感器，所以可将多种数据融合，使用智能空中三角测量的方法制作高精度的ＤＯＭ。使用高精度的ＤＯＭ辅助电力线检查，不但节约了成本，提高了效率与精度，而且直观地获得电力线走廊信息、空间三维信息以及该地区地形地貌相关信息。同时弥补了传统的电力线底图针对性不强等缺点。

2系统框架设计

2.1 电力巡检工作流程。本文在传统人工巡检工作流程的基础上，重新设计了电力巡检工作流程，如图1所示。首先管理人员使用浏览器登录电力巡检系统管理端进行任务制定和分发，并上传数据到服务器;然后巡检人员使用智能电力巡检终端从服务器下载巡检任务，根据任务点的分布情况规划巡检路线，在巡检过程中对巡检现场情况进行记录，并实时上传巡检结果数据;最后，管理人员对巡检结果进行分析、归档，并根据巡检结果制订下一步计划。

图1：电力巡检工作流程

2.2 系统总体架构。电力巡检系统的总体架构如图2所示。系统分为运行在浏览器上的电力巡检管理端和运行在Android智能设备上的电力巡检端。管理端采用B/S架构，移动端采用C/S架构。

图2：系统总体架构

3关键技术

3.1 AndroidAndroid。早期由Google开发，目前已经成为最主流的手机操作系统，Android系统的市场占有率已经远远超越其他常见的手机操作系统，如IOS、WindowsPhone、Symbian、BlackBerry等。Android系统的底层建立在Linux系统之上，共分为4层:Linux内核层、Libraries+AndroidＲuntime层、ApplicationFramework层以及Applications层。

3.2 百度地图AndroidSDK。百度地图AndroidSDK是一套基于Android2．1及以上版本设备的应用程序接口，用于开发运行在Android系统移动设备上的地图应用。通过调用相关SDK接口，可以访问百度地图服务和数据，构建功能多样、操作灵活的地图类APP。本系统移动端使用的百度地图SDK版本为v4．0．0，主要功能接口包括矢量地图、卫星地图的展示及基本操作，GPS定位，路线导航等。

3.3 SQLite数据库。SQLite是D．ＲichardHipp用C语言编写的开源嵌入式数据库引擎，具有轻量级、开源、免费等优点。Android操作系统对SQLite进行了集成并封装了专属的API，Android开发人员无需引入第三方JAＲ包，即可方便地操作SQLite数据库。本系统移动端使用SQLite3．6．0版本，用来存储GPS轨迹、消缺记录等信息。

4系统应用

配电线路智能巡线系统功能模块主要分为两部分:web端管理系统和移动端智能巡线系统。在具体应用中Web端管理系统功能模块主要包括地图模块、系统设置模块、角色管理模块、设备管理模块、任务管理模块、记录查看模块、实时监控模块等;移动端巡线系统功能模块主要包含地图模块、登录管理、路线规划、巡线业务、数据传输、导航定位等。

5巡检中的摄影测量

在电力线巡检的时候，会采用与常规低空摄影测量不同的线路摄影测量。常规航空摄影测量一般需要按航空摄影测量规范对航线进行

设计，然后按预设航线进行飞行和影像获取。一般情况下，航摄的区域是一个近似于正方形的矩形区域。巡检中的摄影测量属于低空摄影测量，但是不同于传统的摄影测量，需要按照电力线路进行航空摄影，后续处理比一般低空摄影测量更困难。

5.1巡检中的摄影测量特点

用于电力线巡检的低空摄影测量具有以下特点。１）机动、灵活。沿电力线方向进行航空摄影测量，测区为一条线路，航线为分布在电力线两边的两条往返航线。２）搭载像幅较小的非量测相机，进行量测时需要考虑影像畸变。３）飞行高度低，影像的地面分辨率高，可以达到１～２ｃｍ／像素，地面物体清晰，但同时使得地面的覆盖范围小，如果线路较长则像片数量会很多。４）出于安全考虑，无人直升机飞行的航线不在电力线正上方，与电力线有一段距离，为了满足航线之间影像有重叠，即电力线两边拍摄的影像有重叠。在航空摄影测量时，相机不是保持水平（正视地面）。而是朝向电力线，有一定倾角进行拍摄，处理这样的像片更加困难，而且降低了数据本身达到的精度。５）搭载的激光扫描仪可以获取离散地面点的三维坐标，经过处理可以生成ＤＥＭ，为影像的数字微分纠正提供了基础，无须用影像获取ＤＥＭ，减少了常规摄影测量中生成ＤＥＭ的处理环节。６）搭载的实时差分定位系统以及姿态测量系统，主要是针对激光扫描仪，这些位置和姿态数据，经过处理后可以作为影像的初始位置和姿态，在影像几何处理过程中有很大作用。

5.2光学影像的处理

针对无人机所拍摄的光学影像进行几何处理，主要包括：空中三角测量，单片正射纠正，影像匀光匀色，自动镶嵌等一系列的处理，最终的处理结果是生成带地理坐标并可量测的ＤＯＭ，用于电子线路精确定位，辅助巡检，以及电力线走廊的三维重建。ＤＯＭ的精度由空中三角测量的精度决定，因此，空中三角测量是航空摄影测量数据处理过程中最关键的一步。 6结束语

本文通过对传统电力巡检工作中的问题和可以改进的地方进行分析，提出了基于WebGIS和MobileGIS协同技术的智能巡检解决方案，设计并实现了电力线路智能巡检系统。在相关单位电力线路巡检中的应用证明，利用本系统可以规范巡检作业流程，提高电力巡检结果的准确性，并且使电力巡检管理和监督更加科学和便捷，提高了巡检的效率。

参考文献：

［1］严敬．我国电力行业投融资体制研究［D］．成都:四川大学，2004．［2］魏然．电力巡线管理研究［D］．天津:天津大学，2012．

［3］徐毅．电力巡检GIS系统的研究与实现［D］．杭州:浙江工业大学，2015．