输电线路无人机可视化监控平台的设计与实现

翟瑞聪, 李雄刚, 张 峰

(广东电网有限责任公司机巡管理中心, 广东 广州 510160)

0 引 言

在电力领域,由于输电线路覆盖区域广、穿越区域地形复杂并且自然环境恶劣等特点,所以及时掌握线路的运行状况排除线路的潜在隐患是输电线路稳定与安全运行的重要保证[1]。现阶段运用最广泛的巡线方法是人工周期巡线,这种方法劳动强度大,而且耗时多、效率低下,有些线路受制于地形因素造成线路巡视异常困难[2]。而无人机技术的发展为架空输电线路的巡线提供了新的移动平台,与常规人工巡检方法相比较,该技术更为先进有效,可以成为保障线路安全运行的一种新的经济可行手段[3]。

研究者用低成本溶剂对混合体系中部分或全部的离子液体进行替代，虽然降低了反应成本，但5-HMF的得率也相应降低，且5-HMF难以提取和有效分离，进一步降低了得率。

无人机巡线技术是近年发展的一门新的技术,融合了航空、电子、电力、飞行控制、通信、图像识别等多个技术领域[4]。湖南省电力科学研究院利用四旋翼无人机在冬季导线严重覆冰的情况下进行巡线实验[5]。利用图像数据处理算法和跟踪技术,在GPS的辅助下实现无人机的巡线导航[6-7]。日本关西电力公司开发了无人直升机输电线路巡线系统,具备独有的故障自动检测技术和三维图像监测技术[8]。文献[9]研究的无人机具备完善的自动探测障碍物和自动寻路避开障碍物等功能。国家电网公司实现利用无人直升机搭载高清相机和红外热成像仪对线路进行巡线实验[10]。

无人机应用于电力线路巡检,包括融合电子、通信、图像识别等多个技术领域[11],可以大大减轻电力巡线的人力投入,同时又能快速、安全地对线路实施巡检,是一个极具前途的研究方向,并有重要的实用价值。

颈动脉血管超声:受检者取平卧位,将其下颌抬高,显露患者的颈前部,患者头部偏向受检侧对侧,于颈根处置探头,进行多切面的探查患者的颈总动脉和颈内动脉,了解患者的动脉血管的形态和结构,分析患者MIT,分析是否形成粥样硬化斑块,记录MIT和Ds。

2.3 3组患者的残留内膜面积比较 轻度粘连组的残留内膜面积最高，重度粘连组的残留内膜面积最低(P<0.05)。见表3。

1 输电线路无人机可视化监控平台的设计需求

1.3.1 观察指标 自行设计的一般情况调查表;患者不良反应发生情况;术中肠道清洁度;术后排气时间;肠道准备前后血钾与血糖情况。

(1) 平台结构化需求。系统在统一接口标准的基础上,需采用平台化结构及应用功能采用模块化方式开发,实现应用功能在支撑平台上的“即插即用”,同时能够把应用包装成服务功能,为其他应用提供功能服务。

5.6.3 屈肘功能锻炼 术后4～6周嘱患者自然下垂患肩，健侧手掌托着患肢前段，将肘关节上举屈曲至110°，必须在深吸气的同时上抬患肢前臂至屈肘位，开始时每天早晚训练20次，每天锻炼2次，以后逐渐增多，直到每天能达数千次。主要作用是加强膈神经对肌皮神经的支配，锻炼肱二头肌随呼吸作屈肘动作，由练习摸嘴、摸颈到后来的摸腰部，逐步过渡到自主屈肘锻炼。对尚未开始训练的关节严格制动。

(2) 平台设计需求。系统设计遵循顶层设计理念、统筹规划原则,自顶向下实现平台的组件化设计。系统需从底层到所有应用采用一体化设计,完全由一个平台构成,所有应用基于一个数据库管理系统,采用同一个模式定义工具,使用统一数据库访问接口,服务于所有应用和所有实时数据库,使得支撑平台、功能应用一直到平台维护、人机界面等均应满足一体化建设的要求。

陈老师于文革后期入学，物质生活和精神生活双重严重匮乏，不仅学校提供的学习环境艰苦，就连老师的授课内容都和文化教育无关，而相对多的是政治活动。

(3) 平台规范需求。输电线路无人机可视化监控平台基于行业通用标准制定数据规范,标准存储、管理,需确保多种数据信息的通用性和流通性,支撑各业务系统间的高效利用。

(4) 平台可靠性需求。平台采用关键硬件设备及软件采用冗余配置、集群技术、多重备用、负载均衡等技术手段,消除单点故障,需确保不因部分软硬件故障而影响系统功能的正常运行,即便所有的历史应用服务器失效,也不影响系统维护和所有实时应用功能运行。

(3)在今后的研究中可以继续联合实地监测数据，除植被因素外，将景观要素和土壤要素以及周边居民满意度等要素，在生态重建效果评价中的重要性考虑进去。另外下一步工作中可以进一步结合多种评价方法，例如和层次分析法、灰色关联度法、聚类分析法、模糊综合评价法等做对比，对研究区的生态重建效果进行全面评价比较和分析。

系统的建设采用3层架构,即B/A/S模式,融合了C/S和B/S两种模式的优点,既考虑业务处理在服务端进行及基于Web的应用程序不能够脱机使用的问题,也考虑客户端的安装问题,系统的部署采用集中部署方式。应用系统的技术架构逻辑上分为4层,分别为数据层、服务层、应用层、展示层。其中数据层通过接口等方式进行数据的采集与处理,服务层提供接口服务和集成服务,应用层进行飞行器监控及机巡作业计划监管等,展示层进行接入数据的展示和分析结果的展示,各层次之间相对独立[15-19]。

罗瑞没结婚，他走马灯似地换女朋友，从来没想过要娶谁。他的房间很乱，衣柜里堆满了各类名牌服装，屋里弥漫着一股香水和袜子混杂在一起的怪味，除了他自己没人愿意进来，但是他出门时总能把自己收拾得衣冠楚楚油头粉面，身上散发出一种淡淡的香水味。他换工作也跟换女朋友一样勤，一直靠姑妈养活。

2 输电线路无人机可视化监控平台的功能结构

输电线路无人机可视化监控平台的功能设计主要包括飞行控制模块、导航地图模块、数据存储模块、数据可视化模块等。功能结构如图1所示。

飞行控制模块包括无人机监控和无人机控制两个两方面。一方面对无人机进行实时监控,接受各类状态监控数据与视频图像数据;另一方面通过飞行摇杆输入,发送飞行控制指令,对无人机进行控制。

输电线路无人机可视化监控平台的设计与实现需满足数字电网的相关要求,本系统的设计有如下需求。

输电线路无人机可视化监控平台首先需要接入数据于数据信息共享平台,包括GIS中地图、地形数据,生产管理系统中接入生产、设备、巡检数据及其他数据等。

数据存储模块存储影像、地形、图片、矢量、视频等飞行数据和试验数据;基础影像地形数据,包括广东电网辖区海量、多时相、多尺度数据影像与地形数据;线路巡检走廊数据,包括激光点云数据、高分辨率影像及地形数据;线路巡检设备数据,包括机载激光点云数据,高分辨率设备影像数据,热红外视频数据,紫外视频数据;生产数据、气象数据等信息的集成,便于对数据进行分析。

输电线路无人机可视化监控平台通过对接入数据分析处理,可实现机巡计划和作业进度可视化展示、无人机实时状态及图传的数据可视化展示、高分辨率航空影像数据可视化展示、激光点云数据可视化展示、倾斜摄影数据可视化展示等。

2.1 飞行控制模块

导航地图模块包括二维平面地图和三维地图,精确的地图为无人机提供很多重要信息,可保证无人机完成相关任务,操作人员可通过可视化监控平台获取输电线路无人机具体危机及周围环境等信息。

输电线路无人机可实时状态监控、图传监控接入服务器,接收各类状态监控数据和视频图像数据,实现报文解析与视频图像的保存及处理,对解析后的数据进行处理并保存,为可视化监控提供飞行器实时状态监控数据。接入数据流程如图2所示。

当监控接入信息时,输电线路无人机可视化监控平台自动生成接受函数接受新产生的数据,并按照前后顺序被存储在接收缓冲区[13]。消息响应函数在缓冲区中,根据数据长度的大小来读取数据。如果数据长度为一帧数据长度,则从帧头开始读取一帧的数据,读取数据结束后会触发解析函数,并产生一个数据解析消息;如果不是一帧数据的长度,则继续接收。在数据解析过程中,先计算校验和是否正确,若校验和正确,则需要对数据信息进行显示和存储;若校验数据错误,则放弃数据存储继续等待下一帧数据。

2.2 数据可视化展示

数据可视化展示模块可显示无人机的实时状态、可视化数据信息、航空影像、激光点云、倾斜摄影、热红外紫外影像、可见光视频及照片、地理数据等。

其中机巡计划和作业进度可视化展示可在输电线路无人机可视化监控平台实现计划内和计划外的巡检计划、作业进度的展示,并具备统计分析功能。

无人机实时状态及图传的数据可视化展示可实时监控与图传数据,包括无人机区域分布信息、作业线路信息、位置信息、高度信息、姿态信息、飞行状态信息、现场视频数据等,可按照区域信息、所属机型、所属线路信息、作业人员关系等进行集成管理。在三维GIS地图上能自定义禁飞区,实现飞行器进入禁飞区后自动报警功能;支持飞行器作业前的模拟飞行,支持按照历史飞行轨迹进行飞行回放,实现巡检现场工作的重现;实现全网无人机的设备管理和飞行路径、时间、使用情况、天气等的关联统计分析。

输电线路无人机可视化监控平台可实现高分辨率航空影像数据可视化展示功能。高分辨率航空影像数据拥有现势性高、分辨率高以及数据量海量等基本特征,可按照线路、杆塔等关联关系进行组织。平台实现高效、完整的影像数据集成功能,根据其描述的塔位、金具、线路等信息,提供灵活的数据管理、快捷高效的数据入库等工具,并实现客户端可视化综合展示。

倾斜摄影真三维数据可写实地反映地物的外观、位置、高度等属性,增强三维数据带来的高沉浸感,弥补了传统人工建模仿真度低的缺陷。输电线路无人机可视化监控平台集成、管理区域化、对象化的倾斜摄影影像,并维护、管理其关联关系,提供可视化的数据调用、管理及综合展示。

输电线路无人机可视化监控平台集成、管理区域化、对象化的热红外影像,并维护、管理其关联关系,提供可视化的数据调用及管理,识别不同设备和反演设备运行参数(如温度、发射率、湿度、热惯量等)。

无人机巡线过程中产生了大量的视频数据(TB级别),输电线路无人机可视化监控平台在数据入库方面提供快速入库、自动建立处理的工具方便入库,将视频、图片数据与电网网架、地理信息进行关联集成,实现地理与视频的快速索引,实现数据的方便高效应用。

地理数据可视化展示模块,基于二维/三维地理信息技术,对基础地理数据,包括影像数据、地形数据、矢量数据、倾斜摄影数据、激光点云数据等进行综合调度、可视化,给机巡中心、地市局等不同应用场景提供差异化的地理信息服务。

3 输电线路无人机可视化监控平台的开发与实现

为了避免现有平台系统和数据的重复建设,在界面风格和数据规范统一规划下,提高平台的可扩展性,实现软件和数据的无缝接轨,更好进行数据和功能的集成,将不同功能服务通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。为此数据的接入和程序的调用是采用中立的方式进行定义,独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构建在平台中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互,从而具有一定灵活性,同时当组成平台所需要的应用程序的每个服务内部结构和实现逐渐地发生改变时,数据和程序能够继续存在[14]。系统整体架构如图3所示。

(5) 平台智能化需求。系统需支持信息的充分获取和共享,具有智能化的信息处理、展示及辅助分析决策手段,满足数字电网的规则基础上,实现数据接入及数据可视化展示等。系统采用分布式系统设计,新增功能不影响原有系统的运行,能够进行不断地扩展[12]。

系统技术架构如图4所示。系统具有依赖性注入、以模块为管理单位、自顶向下添加服务水平、分离关注等优点。

2.2 增设实践环节 实践是检验真理的唯一标准，更是掌握理论知识的最有效手段。资源昆虫学具有很强的技术性和实用性，仅通过理论学习或者重理论、轻实践的培养模式无法培养出卓越人才。因此，在课堂讲授过程中，鼓励学生课后多动手、多观察，提高学生理论联系实际的能力，增强学生的实践技能。例如，给学生分发黄粉虫，让学生在实验室或宿舍内人工饲养，通过每天的观察记录，使学生掌握黄粉虫的饲养技术及生物学特性。

可视化监控平台与业务系统的数据集成包括通过4A系统接口实现用户登录、通过短信系统接口实现短信发送、通过GIS系统接口实现平面地图展示、通过生产管理系统接口接入生产数据、通过气象信息接口接入气象数据、实现网级机巡管理系统的对接。实时监控数据库更新功能,实现对实时监控数据库的定期更新。综合巡检数据更新功能,实现综合巡检数据的更新功能。

输电线路无人机可视化监控平台,在安全生产系统编制机巡计划,由机巡中心审批机巡计划,并申报飞行计划,通过系统完成机巡计划的统一调度管理。同时,机巡中心发现的缺馅,由供电局来确认,形成缺馅与生产闭环。

通过统一调度机巡作业计划,有利于从区域、地形、环境、周期等方面合理安排所要采取的巡线作业模式,全面保障线路安全稳定运行。

机巡发现的缺馅最终进入生产系统,能够共享线路巡视成果;充分利用现代先进的科技成果,有利于提升线路巡视工作的科技化和智能化水平,构筑出便捷高效的作业体系,大大提升工作效益。

4 结 语

本文介绍了输电线路无人机可视化监控平台的设计与实现,对提高运维人员掌握线路状态水平、保证输电线路安全、可靠的运行具有重要意义。该系统的研究与开发具有较强的专业化分析手段与方法,具有一定的先进性和挑战性,对架空线路的运行和管理起到较大的作用。