电力输电线路巡检巡修综合管理平台解决方案.docx

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电力输电线路巡检巡修综合管理平台解决方案

电力输电线巡检巡修综合管理平台

总体设计方案

XXXX

XXXX年XX月

1前言

在电力行业，输电线路是电力系统的重要组成部分，由于其长期暴露在自然环境中，不仅要承受正常机械载荷和电力负荷的内部压力，还要经受污秽、雷击、强风、洪水、滑坡、沉陷、地震和鸟害等外界因素的侵害。

上述因素会促使线路上各元件老化、疲劳，如不及时发现和消除隐患则可能发展成各种故障甚至事故，对电力系统的安全和稳定构成威胁。

电网线路巡检巡修工作是有效保证输电线路及其设备安全的一项基础工作。

通过巡视检查来掌握线路运行状况及周围环境的变化，发现设备缺陷和危及线路安全的隐患，提出具体检修意见，以便及时消除缺陷、预防事故发生，或将故障限制在最小范围，从而保证输配电线路安全和电力系统稳定，达到电力系统“安全、经济、多供、少损”的运行目标。

电力线路覆盖范围广，经常穿行于崇山峻岭和广阔的森林之中，有些线路需要跨越无人区、交通死区和通讯盲区，线路、塔架的运行维护和突发故障查找异常困难，传统的人工巡线方式已不能适应超高压、特高压电网的运行维护要求，急需通过现代化的科技手段来逐步代替人力对电网的巡检工作。

随着我国技术水平的进步，可用巡线的潜在科技手段也在不断增多。

经过调查，拟选用卫星遥感技术用于大面积电网状态普查，选取无人机遥感用于重点区域电网状态详查，然后对存在问题的区域进行人工巡检。

本系统集成了卫星遥感、无人机监测、气象接受、计算机、无线通讯、卫星定位、地理信息系统、移动互联网、位置服务、移动智能终端等最新技术，以此实现一种快捷、高效的管理方法，用它来指挥和调度电网线路巡检、巡修人员，并建成一种能对人员和线路、设备、塔架等相关事物都能进行管理的系统，实现了输电线路的运行、检修管理的标准化、规范化、科学化。

2术语和缩略语

缩写

英文

中文

RS

remotesensing

遥感

UAV

UnmannedAerialVehicle

无人机

GPS

GlobalPositionSystem

全球定位系统

GIS

GeographicInformationSystem

地理信息系统

PDA

PersonalDigitalAssistant

掌上电脑

VR

VirtualReality

虚拟现实

MIS

ManagementInformationSystem

管理信息系统

SAN

NetworkAttachedStroage

网络依附存储

VPN

VirtualPrivateNetwork

虚拟个人网络

3任务需求

通过高分辨率卫星遥感监测获取电力输电线路的影像图，从中提取输电设施及周边地物信息，如积雪厚度、树木灾害破坏情况等，通过图形综合分析设备状态，从而判定是否进一步详查。

对于重点或特殊区域采用固定翼无人机进行监测，无人机按照控制中心发出的信号按照规划路线进行巡检，要求能够对导地线、金具、绝缘子、走廊以及杆塔等设施进行检查、录像和其他信息采集。

通过人工巡检PDA手持设备，对指定输电线路进行人工巡检，手持设备要求能够接收调度中心下达的任务，按照设备电子地图上指定路线并结合GPS导航快速到达检修点，采集设备状态信息反馈到指挥监控中心，根据指挥中心指示开展工作，最终上报任务状态。

设备还可以采集杆塔地理坐标等数据并同步到中心服务器，为合理安排工作任务及保障巡修人员安全，手持设备要定时上传位置信息到监控中心。

建设卫星云图接收系统，分析天气变化趋势，为输电设备缺陷预警提供条件。

通过大屏幕与三维场景的结合展现输电线路设施布局情况、当前巡检情况以及重点盯防区域情况等，监控系统能够接收巡检人员上传的信息，并实时更新到监控系统中。

通过三维量测、地形分析、重冰区分析、污秽区分析、故障定位、模拟巡检、停电范围分析以及报表输出等操作，辅助调度决策。

调度人员根据情况创建任务，指定已有巡检路线或新绘制路线，下达给巡检人员，并根据巡检人员的反馈报告下达指令。

调度人员可以对任务进行查询、编辑与统计等操作。

调度人员可以根据巡检人员所上传的巡检路线信息，提取出相应工作时间记录，统计其考勤情况。

建立输电线路设备的台账系统，包含输电线路的属性信息、空间信息以及多媒体信息，管理员可以对其进行查询、修改、更新等操作。

为保障系统的可维护性与可扩展性，系统维护系统要能够增删、编辑用户信息及其权限；能够快速应对业务变更；能够记录与统计系统操作日志，及时发现系统问题原因。

能够对系统数据进行定时备份，保障系统安全性。

4系统技术方案

4.1总体设计

4.1.1设计原则

1.1.1.1实用性与先进性原则

电力输电线路综合管理平台设计和建设的目的是应用。

要确保实用性，充分满足输电中心对输电设备管理、更新、巡检、调度、统计分析等方面需求。

总体框架设计要涵盖输电中心所有业务，流程设计要符合实际操作流程，原则性与灵活性并存。

巡检方式设计要充分考虑效果以及成本，确保其可行性与高效性。

在确保实用性的同时，要尽可能采用先进的技术、方法和流程，确保平台技术体系的先进性，顺应技术的发展而可持续发展，实现业务应用的敏捷和高效。

例如本项目中采用的卫星遥感监测、无人机遥感监测与人工智能巡检相结合，则是先进技术综合应用的典型案例。

1.1.1.2标准性与规范性原则

要保证平台数据具有精确、完备、现势、标准等方面的优势，在平台的建设过程中，应制定一系列标准与规范来约束、指导数据维护者按照统一的规范来建立基础数据库与电力专题数据库，从而提高平台服务质量。

1.1.1.3易用性与稳定性原则

平台中涉及监控大厅以及移动终端设备，这一大一小的应用设备对于系统的可操作性要求较高，所以软件设计要充分考虑易用性。

由于移动终端往往要到环境复杂的区域进行巡检工作，这就要求系统不能存在明显或致命的故障问题，对稳定性要求较高。

1.1.1.4可扩充性原则

平台在设计上充分考虑系统数据和系统功能的扩展，必须能方便地实现基础数据以及巡检任务等方面的管理。

系统设计时充分考虑业务流程变化以及业务扩充等方面的需求，力求零代码在线维护以应对需求变更。

4.1.2设计思路

4.1.2.1卫星遥感、无人机监测和人工巡检相结合

卫星遥感监测可以对普通区域的输电线设备进行监测，成本较低但对特殊区域存在监测不足问题，无人机监测虽然成本较高一些，但是可以对重点区域或特殊区域进行巡检来弥补卫星遥感监测的不足，这两者的结合可以基本确定输电设备是否存在问题。

对可疑设备采用人工巡检，既提高工作效率又减少成本。

4.1.2.2RS、GIS、GPS、VR与MIS一体化

RS、GIS与VR技术的应用可以将电力输电设备在地图上直观展示，GPS辅助巡检人员快速精确的到达指定设备位置，从而保证故障响应时间。

MIS技术可以可以使业务流程化、信息化。

4.1.2.3系统维护工具化

自维护——提供的维护工具，可以使系统管理员在不用编码、不用了解系统的详细结构情况下，完成系统的日常维护工具，无须依赖开发单位；

自扩展——可以使系统管理员随时添加需要的地图和属性信息，配置修改各项功能，提供了数据和系统的扩展能力。

4.1.2.4界面友好，方便实用

在界面设计上，充分考虑了业务办公人员、系统使用人员的操作习惯，使业务使用人员只需要进行简单的系统熟悉即可进行日常的业务办公。

从而节省大量的系统培训时间，提高工作效率。

4.1.3关键技术

4.1.3.1高分辨率SAR卫星输电设施监测技术

雷达卫星是载有合成孔径雷达（SAR）的对地观测遥感卫星的统称，现在已在一些发射的卫星上携有SAR，如SeasatSAR,AlmazSAR,JERS-1SAR,ERS-1/2SAR,1995年11月发射的加拿大雷达卫星（Radarsat）则是一个兼顾商用及科学试验用途的雷达系统。

SAR技术发展到今天，已成为最受欢迎的侦查仪器之一。

输电铁塔为角钢和构件组成的网状体塔身和横担的材料都是金属，这种特征使得杆塔在SAR图像中有很强的后向散射特性。

高分辨率SAR图像中铁塔的目标特性反映为一系列亮点、具有一定宽度的亮线组合而成的几何结构，因此在成像数据中通过提取与分析两点与亮线即可。

4.1.3.2固定翼无人机监测技术

随着电网的日益扩大,巡线的工作量也日益加大,固定翼无人机作为无人机的一种,可以被应用在输电线路巡检中,以提高巡线的效率。

基于固定翼无人机平台在输电线路巡检系统中的应用进行探讨,包括对于固定翼无人机巡线系统设计思路、固定翼无人机巡线系统组成、各分系统功能以及关键技术问题等的研究。

主要的巡检方式包括可见光巡检、红外光巡检、紫外巡检和三维激光扫描巡检。

巡检对象包括线路走廊、导线、塔身、金具等。

巡检内容包括线路走廊异常、设备热缺陷、电晕放电等。

无人飞机输电线路巡线的关键技术为:

飞行控制技术、机体稳定飞行技术、线路杆塔自动跟踪识别技术和摄像快速对焦成象技术。

无人飞机可以穿越高山、河流对输电线路进行快速巡线,对架空的铁塔、支架、导线、绝缘子、防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等进行探测摄像和故障识别。

无人飞机输电线路巡线是一种快速、高效、前途广阔的巡线方式。

4.1.3.3PDA技术

PDA，又称为掌上电脑。

掌上电脑最大的特点就是他们有其自身的操作系统，一般都是固化在ROM中的。

其采用的存储设备多是比较昂贵的IC闪存。

掌上电脑一般没有键盘，采用手写和软键盘输入方式，同时配备有标准的串口、红外线接入方式并内置有MODEM，以便于个人电脑连接和上网。

掌上电脑和前面的产品最大的区别，就是它的应用程序的扩展能力。

基于各自的操作系统，任何人可以利用编程语言开发相应的应用程序。

也可以在掌上电脑上任意安装和卸载应用程序。

由于其功能非常的完备，基于此设备进行开发人工智能巡检系统。

4.1.3.4GPS技术

GPS又称为全球定位系统（GlobalPositioningSystem）是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年研制而成的技术。

GPS系统包括三大部分：

空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。

GPS系统具有以下主要特点：

高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。

本项目中将利用GPS技术进行终端导航。

4.1.3.5三维虚拟现实技术

虚拟现实技术综合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。

所以说，沉浸-交互-构想是VR环境系统的三个基本特性。

虚拟技术的核心是建模与仿真。

本项目中将遥感影像与DEM叠加构建三维模型，从而对所辖输电线路覆盖区域进行模拟仿真，使其管理更直观。

1.1.2总体结构

平台内部在逻辑上由应用层、服务层、数据称、支撑层、标准规范和保障体系。

平台的组成结构如下图：

图49总体框架图

1.1.2.1支撑层

是指平台运行所需的硬件、网络和软件系统条件，硬件主要由服务器、数据存贮设备、数据备份设备和输出设备及其它网络设备和外设；软件包括操作系统、数据库系统、中间件（ESB）和GIS软件平台等；

1.1.2.2数据层

主要是指平台管理的数据按照一定分类构成的数据集或数据库集合，包括巡检业务数据库、基础地理信息数据库和输电线路专题数据库。

1.基础地理信息数据库

包括遥感影像数据、DEM数据、道路、行政区划等。

2.输电线路专题数据库

包括：

杆塔、输电线等电力输电线设施、三维输电设施、专题图数据库、多媒体数据库等。

3.巡检业务数据库

包括：

巡检业务库、巡修业务库。

1.1.2.3服务层

通过GIS服务为应用层提供空间信息服务，将电力设施空间