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公司新闻
遥感卫星GIS系统助力智能电网建设
浏览次数:    2019-11-08

  在国内外电网工程中,卫星影像的应用主要在送电线路工程方面。利用遥感技术,能快速、准确把握实地状况,使设计的电力线路更符合实际情况,减少拆迁、降低成本,并在进行电力设施设计时,避开泥石流、滑坡、洪涝等地质灾害易发区,保证电力设施能够长期安全地运行。

  1电网工程中常用的卫星影像

  卫星影像的现势性强、获取周期短、资源更新快,同时宏观性强、覆盖面积大、具有丰富的自然地理信息。将卫星遥感影像合理有效地应用于架空送电线路工作中,可以为送电线路的优化设计提供一种全新的路径。

  目前,GeoEye-1、IKONOS、ALOS、IRS-P5等遥感卫星均可获取0.41~2.5米不同分辨率的立体影像,普遍应用于送电线路工程的各个阶段。

  此外,ImageEarth-影像地球(2010中国)产品自推出以来,以其适中的空间分辨率、定位精度、数据量以及合理的价格,迅速成为电力行业各大型GIS系统理想的底图产品。ImageEarth是2.5m空间分辨率,全国无缝覆盖的真彩色正射卫星影像,可以满足GIS用户“即插即用”的数据需求。在电力行业的输变电选址应用方面,ImageEarth产品可用于电力选线初期选址。而在信息化应用方面,ImageEarth可作为GIS分析系统底图,同时可以叠加高精度的DEM数据进行剖面分析、DEM分析、辅助决策电力分析等应用。

  2卫星影像在电网工程中的主要应用

  2.1应用于可行性研究阶段大区域选线

  可行性研究阶段主要进行大区域的线路选线,通过卫星遥感影像,可以从宏观上调查了解工程地质条件,采用覆盖面积大的遥感数据可以总体把握线路的可行性。

  2.2应用于勘测设计阶段优化选线

  勘测设计阶段是在可行性研究调查基础上的进一步详细调查,确定线路的具体走向。详细调查地形地貌、地质构造、不良地质现象、林区、交通等工程地质条件,以及不良地质区域对线路的影响,提出合理化建议和修改意见。

  勘测设计人员可通过对高分辨率卫星影像进行处理分析,并与电力选线参数结合,综合划分区域,从地形地貌、地层岩性、断裂构造、地质灾害、植被覆盖、交通等条件,综合比较路径方案。针对重点地区如建筑物密集区域,人口密集区域,可建立三维模型。通过综合考虑路径沿线的城乡建设规划区、风景区、林区,以及特殊军事和民用重要设施、采矿场、炸药库等对线路路径选择有响的因素。在卫星影像图上选择考虑路径最短、地质条件稳定、跨越点最佳、交通较方便等因素要求,进行路径的大方案调整和细部优化。此外,遥感影像不仅可以直观反映真实地物类型,其光谱信息还可以反映地质特征,可以帮助选线设计避开地质灾害易发区域。

  2.3应用于施工设计阶段量测断面和优化排位

  施工设计阶段主要是针对塔位选址等进行具体施工设计。调查每个塔位的稳定性,即是否存在或潜在的滑坡等不良地质现象,需要大比例尺的遥感调查。全色多光谱融合数据和立体像对数据将产生巨大作用。除用于监测电力线周边地质、环境、地质灾害解译方面外,还可利用立体像对生成带等高线的地理成果和三维立体影像。通过生产的高精度DEM以及3D产品,反映地表的三维信息,可以为施工详细设计提供三维参考。

  在施工设计过程中,可利用高分辨率卫星影像生成优化选线的断面图,供专业人员进行杆塔优化排位。杆塔排位与路径选择是相辅相成的,其结果直接影响线路路径的选择。若断面中出现特大档距,或出现跨越不过的线路,或出现可跨越但不能立塔的山梁,则会导致路径的颠覆。量测实时生成的断面,可随时为专业人员提供优化排位、查看路径的可行性、进一步优化选线的参考。

  2.4应用于设施维护阶段动态监测

  电力路线施工完成后,多时相卫星遥感数据可以对电力线路进行实时监测,以确保地质、地形变化后,危险塔位的查找和快速定位以及三维可视化管理。目前,基于GIS技术的电网地理信息系统服务于电网规划、电网运行、安全生产、变电、送电、配电、修试及线损理论计算等多部门多专业。电网GIS系统既能辅助安全生产管理的决策支持,又能为各层领导、职能部室、生产运行人员提供基于地理空间、电网拓扑、电网运行信息的图形服务,为日常运行提供有效的管理手段。而在电网GIS系统中,高分辨率遥感影像充当着底图的作用,与各类电力专业线路、设施等矢量信息套合,三维地面模型则使各类地物信息更加直观。

  在动态监测系统中,可建立电力线周围缓冲区可视化三维模型、电力线周围缓冲区高精度DEM等。通过系统中重点区域电力塔位位置,周边地质、地形、地物及其属性,历年气候等信息,并定期更新遥感影像,可实现实时监测和危险预警的功能。在可视化三维电力GIS系统中,可实现实时查看电力沿线及缓冲区内地形地物变化,监测运行线路中的故障塔位,准确高效地定位故障塔的地理位置等功能。

  3效益分析

  遥感数据作用于电力设计,将很大程度上改善电力设计流程。

  3.1促进电力行业作业方式转变

  RS技术将现代信息采集手段技术充分应用到电力工程勘测中,利用遥感获取地形、地质、土地利用等基础资料,用户可结合分析设计,大大减少了外业工作量,提高了勘测设计的效率,改变了电力工程勘测、设计的作业方式。工程建设完成后,用户还利用RS、GIS等技术,建立集信息管理、实时监控、专家知识、故障分析等于一体的管理系统,实现电力工程的智能化管理和监测。

  3.2提高了路径成立的可信程度,增强决策的科学性

  在卫星影像和DEM模型构建的工作平台上,RS技术的应用将提高分析、设计的优化程度,更加全面地考虑了影响路径的各种因素,通过多种方案的综合分析、比较确定优化方案,减少了路径不确定性因素的干扰,加深了可研阶段和初设阶段的深度,提高了路径成立的可信程度,为决策层提供了更高层次的参考数据,提高决策的效率和科学性。

  3.3时间效益和经济效益显著

  使用卫星影像辅助电力选线,大部分的外业勘测工作即可在内业完成,缩短了工程的工期,提高了工作效率,节约了投资成本。

  4社会效益显著

  使用高分辨率的卫星影像进行电力选线,可以合理避开林区、耕地、风景保护区等,同时可以减少房屋拆迁,达到地方经济发展、环境保护和电网建设双赢的局面。

  5提高成果的丰富性

  方便地建立三维模型、时空变化模型,便于将设计成果、建成后的效果形象地以三维形式展示出来,并能实时提供多种统计、分析数据,增强成果的丰富性。

 

 

网站来源:CK365测控网

无人机电力巡检,行业应用前景广阔
浏览次数:    2019-11-05

       大自然不仅馈赠给我们许多资源,也带来不少考验,例如长期铺设在室外的输电线路和绝缘子就难逃雨水的侵蚀。每年电力行业约1000亿元人民币的投资中,有73%资金投放在硬件设施建设。为保证硬件设施的可靠性和安全性,大量变电设备的升压线路和降压线路,乃至整个电力线路系统都有定期巡检的需求。这项看似单一的任务,让中国电力行业倾注很大心力。
       我国长期依赖人工进行电力线路的巡检作业,通常,每100公里的输电线路巡检需要160个工时,即要在一个工作日完成100公里的线路巡检,至少需要20位巡检人员。别忘了,高压输电线路有不少都架设在深山老林和崇山峻岭之间,意味着巡检人员的工作面临极大的危险隐患。
       为了更快实施作业,早期电力行业引入直升机来巡视电力线路,还曾经引入过飞艇巡检,这种方式实际可操作却相当有难度。首先,当工作人员对电线杆、刀闸、铁塔、高压导线、变压器、绝缘子等设备巡检时,主要是以纸质形式保存巡检记录,这种记录方式一来需要携带大量的资料,加重了工作人员的工作强度,同时也对资料收集汇总及后续处理分析带来了不便。而且出于安全考虑直升机不能靠的太近,巡检人员只能借助辅助工具,通过肉眼进行观测,首先不便于巡检资料的可视化备份及内部交流学习,其次对巡检人员的技能水平也具有很高的要求,准确性难以保证。不仅如此,直升机造价、巡检成本极高,无法保证足够的巡检频次. 
       直升机巡检,风险系数高,巡检效果差,成本极高。
       1995年英国就最早将无人机用于电力巡检中,凭借携带方便、操作简单、起飞降落对环境的要求低、自主飞行、可空中悬停、载荷丰富和安全性高等诸多优势,多旋翼无人机在线路巡检中承担越来越多的工作,不仅能够发现杆塔异物、绝缘子破损、防震锤滑移、线夹偏移等缺陷,还能够发现金具锈蚀、开口销与螺栓螺帽缺失等人工巡检难以发现的缺陷。
       无人机操作人员表示使用多旋翼无人机进行电力巡线,对于无人机飞行的稳定性、悬停精准度以及图传效果都要求很高。无人机挂载云台后,无人机重量增加,惯性变大,经验不足的操作人员很容易失去对飞机的控制,甚至有可能出现“撞塔”事故。
云台增稳是无人机的关键技术之一,云台抖动会影响拍照、视频的效果,影响作业效率。想象下同样30分钟以内的续航时间,由于云台抖动造成需要重复进行同等航线飞行,会增加多少倍的工作时间。目前电力巡检除了需要能自由搭载高像素可见光相机以外,还需要满足能快速替换热成像相机等多种应用的可能。且还需要能满足航拍时的画面有全方位的稳定,保证画面清晰稳定的需求。一体化的云台设计会更容易满足电网的需求。在这一点上,大疆的禅思系列云台算是系列比较完整的产品。特别是近期刚上市的Z3变焦云台,除了可见光、热成像以外又多了一个变焦产品。
       无人机另外一个重要的部件:飞控,飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统,飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用,我们认为是无人机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分,实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。目前基本上很多的厂商用的飞控都是直接和大疆采购的。2016年云南省电网公司进行的第一次多旋翼无人机框架招标中,参与竞标的10个产商,有9家的飞控都是使用大疆的,其中就包括易瓦特。需要提出的是,本次竞标中,所有四个标段大疆全部中标。
       在导航技术上,市面上目前无人机多只采用GPS定位。GPS定位是单项的,一旦受到电磁干扰,就会失去作用。当无人机靠近铁塔时,无人机容易失去控制,这个就对操控的飞手要求极高。目前GPS系统有一个缺陷,就是无人机到室内就无法使用,特别是使用无人机进行矩阵表演时,GPS在室内无法定位,必须要自己搭建信号台,让无人机在台上通过光学信号来识别位置,成本非常高,据说搭一个这样的台子要好几万,甚至十几万。大疆最新的精灵4采用了GPS和GLONASS双卫星定位模块,双目视觉精确悬停可以在环境复杂、非开阔或无GPS场地进行0m-10m高精度悬停。视觉超声波定位技术配合通用的GPS卫星定位技术,强强联手可以满足多种复杂环境下使用。在这一点上,大疆确实做的更超前。 
       除了以上几点,图传技术的稳定性以及延迟性也是电力巡检选择无人机的时候需要考虑的方面。大疆的Lightbridge高清数字图传技术在距离上可以达到5公里的距离。目前更多的厂家使用的都是模拟图传的效果,距离大概在1.2公里左右。很难达到远距离作业的需求。

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