孙小霞 景德镇学院

电力巡检作业系统的设计与实现

孙小霞 景德镇学院

作为电力系统日常维护工作之一的巡检工作具有重要的作用，但由于手工巡检手段较落后，造成各类巡检问题频发。随着科技的发展，各类现代化巡检仪设备应运而生，较大地提升了巡检的工作效率。本文结合现代软件技术与智能技术对电力巡检作业系统优化设计与实现展开探讨。

电力巡检；设计；实现

前言

随着现代技术的日益推进，建立在智能操作系统之上的手持设备开始逐步被应用，因此，电力巡检工作也应与时俱进，实现其便捷化、人性化、智能化发展[1]。本文对电力巡检作业系统的设计与实现展开了较为具体地阐述，明确了智能设计与开发的方向。

1.研究目的

本文的研究目标是实现电力巡检的标准化与智能化，使标准化管理方面存在的各类问题得以解决，配电设备检修工作得到推广，适度降低对工作人员现场熟悉度的要求，实现安全、减负、规范、可控的现场作业目标[2]。促进电网运行从个性化转向标准化管理，从粗放化转变为精细化管理。现阶段，随着移动操作系统（IOS、Android、Windows8等）的广泛应用，手持设备巡检终端也将进行相应的改革，拓展通用手持平台，满足社会发展的需要。本文以GPS/GIS小型无人机为基础，研制电力巡检系统，充分发挥小型无人机的优点，以替代人工与直升机开展电力系统巡检任务。

2.关键技术

设计模式。采用设计模式的目的是确保代码的可靠性、易被理解、可重用，设计模式能够实现代码编制工程化，其关注点是特定的设计问题与解决方法，同时对这些设计问题提出了能够重复使用的解决之道。

软件工程。该技术与软件行业中的多个方面均有密切联系，如工程模型、软件管理、工程模型等。运用软件工程手段能够更科学地控制软件的生命周期，处理软件开发过程中的各类问题。可见，将软件工程加入到软件开发过程中具有重大意义。

UML，即统一建模语言，该技术能够为各个阶段的软件开发给予 可视化与模型化支持。本文在设计阶段创建了各个模块的UML模型，将设计内容明晰地展示出来，为设计文档的形成提供了借鉴。

3.系统需求分析

3.1 可行性分析

（1）经济可行性。项目支出主要由开发费用、采购费用、软件安装费用、实施费用、维护费用移动流量支出、低值消耗品等构成；项目收益包含硬件、软件销售收益，维护收益等。

（2）技术可行性。研究需要用到的技术有GPS、二维码扫描、录像、拍照等，此类技术都已具备较为成熟的解决方案。由于VS2012中，API在硬件设备方面给予的支持全面且多样，所以无需对底层硬件接口技术实施复杂的开发便可应用。项目管理系统的技术成熟完善，对软件开发人员而言并无较大的技术阻碍。

（3）项目组通过细致调研，同时具备有关科研项目经验；此研究思路条理清晰，具有可靠性与可行性；项目组关键成员均为电气与通信工程专业人才，具备扎实的理论研究基础，技术开发水平较高，且项目管理经验丰富，已经实现了多项课题研究，为该申请项目的开发及研究工作打下了坚实的初期基础，可确保该项目研究任务的有效实施。综上，完成该项目的预期目标是可行的。

3.2 非功能性分析

电力巡检作业系统应与工作人员的工作习惯相符，将解决巡检问题作为基础，并具有安全、可靠、实用的特点，系统的非功能性需求值得关注的问题有以下几点。

（1）确保系统的可靠性。系统运行时，平板设备硬件应有较强的户外环境适应性，当设备受损时也能够保证作业的开展。设备应具有可替代性[3]，同时要保障数据安全。

（2）保障系统运行稳定。不存在恶性异常事件，如数据丢失、崩溃、卡机等，保证电池供电稳定，系统24小时均可正常运行，且硬件设备不受电磁、湿度、温度等影响，

（3）系统应与电力系统的内部规范相符，按照各项规范标准作业，重视信息安全防护，满足信息安全保护要求。

4.研究试验方式

（1）根据目前国内在巡检方法上的缺陷，综合GPS的准确定位、GIS 的地理信息分析能力以及小型无人机巡检的功能，设计整体研究方案，同时详细分析和设计了各个功能模块。

（2）无人机在飞检时，为防止其因极端天气情况或其他危害性因素导致其垂直下坠，损坏线路的现象发生，同时应符合巡视质量标准，防止其受到线路电磁场的干扰，确保无人机飞行空间的充裕性。无人机沿线路飞行的过程中应同线路边线应设计相应的空间距离，该距离的确定应在多次试验的基础上进行设定。

（3）按照课题的要求进行系统数据库开发，由非空间数据库与空间数据库构成。在学习与深刻调查研究的基础上对系统数据库在开发方面存在的问题进行解决，并使系统数据结构具备独立性、规范性、重用性。

（4）试用并评定现阶段使用范围较广的GIS软件产品，并从中选择适合的GIS软件实行系统开发，同时分析运用有关软件为平台开发该系统的实现手段，设计地图显示与线路查询子系统，并对其进行完善，包含线路地图的平移、缩小、放大，巡检可视化之中的鹰眼图、线路长度测定，相关线路信息查询等功能。

（5）将GIS与 GPS充分有效地结合，使GIS系统中动态显示GPS信息与GPS接收机信号读取、传递等功能得以实现。

（6）针对系统可靠性与安全性问题，拟采取权限管理与身份验证结合的手段来实现系统访问，应对数据库的恢复以及备份功能进行设计。

5.项目的特点与创新点

GPS/GIS小型无人机进行电力系统巡检任务时，具备效率与费用之比高，可较大程度地发挥设备性能，不受地形限制等优点，并且不需要顾及其因突发状况而意外坠毁所造成的机上工作人员伤亡等问题；运用无人机开展检修、巡视专业时，巡视结果主要通过专业人员与机载仪器进行分析、判断；进行检修作业时，能够实现多个工作点的快速跨越，从而使巡检的质量 与效率得到了极大地提升，也使运行维护的成本明显下降。因输电线路及其杆塔的方位与地理空间条件联系紧密，并且线路数据种类繁杂、工程图巨大，而GIS地理信息系统具备统计空间与属性信息、反映地理空间关系的能力，所以将GPS/GIS使用到小型无人机电力巡检任务中则可为输电线路的检修与运行带来更多的便捷。此外，现阶段国内还未彻底实现将小型无人机与GPS/GIS相结合应用至电力系统巡检工作中。

[1]陶承志，黄禹铭，李宇程等.无人机电力巡检技术[J].中国科技信息，2016（18）：25.

[2]臧勇，王长宁等.变革时代电力巡检面临的挑战和转变[J].电子世界，2016（10）：187-190.

孙小霞，1980.6，女，汉族，籍贯：山东 寿光讲师.研究方向：电子通信

基于GPS/GIS小型无人机的电力巡检系统的研究设计（编号：GJJ151284）