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篇(1)

通過分析傳統(tǒng)直升機電力巡檢缺陷的存儲方式，建立直升機巡檢缺陷數(shù)據(jù)庫，利用ARCGIS和輸電線路臺賬信息，實現(xiàn)了直升機電力巡檢缺陷的可視化展示以及熱圖生成，提供了新的缺陷查詢與展示方式，同時為消缺和制定巡檢計劃提供了依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】直升機 巡檢缺陷 ARCGIS可視化熱圖

輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分，其傳輸距離遠，周邊地理環(huán)境復(fù)雜，對輸電線路的維護具有較大的難度，由于直升機有較高的機動優(yōu)勢，且能攜帶光電檢測設(shè)備，使得直升機成為對架空輸電線路的正常巡視和檢修工作的主要工具。直升機電力巡檢作業(yè)主要產(chǎn)生高清照片、紅外照片以及激光雷達等數(shù)據(jù)。隨著直升機巡檢作業(yè)的不斷開展，產(chǎn)生的高清、紅外缺陷圖片數(shù)據(jù)數(shù)量日益累積，傳統(tǒng)的缺陷文件存儲方式難以滿足數(shù)字化、可視化的管理需求。

1 缺陷管理現(xiàn)狀

傳統(tǒng)電力巡檢缺陷庫的管理方式是將大量缺陷照片（紅外及可見光）進行磁盤文件夾分組存儲，并在相應(yīng)的文件夾內(nèi)編寫具有缺陷詳細描述信息的缺陷單進行管理，數(shù)量龐大且繁雜，造成缺陷信息管理混亂、缺陷的查找和統(tǒng)計不方便、無法查看缺陷分布的空間信息。

2 研究目標(biāo)

研究面向管理直升機電力巡檢缺陷數(shù)據(jù)的基于二維GIS的巡檢缺陷可視化展示方法，改善傳統(tǒng)缺陷管理的存儲、查詢方式，實現(xiàn)缺陷數(shù)據(jù)的空間信息展示、缺陷信息的規(guī)范、結(jié)構(gòu)化管理、缺陷信息的多維度查詢等功能，服務(wù)于直升機電力巡檢缺陷照片的展示、管理、統(tǒng)計工作，并為后續(xù)的歷史缺陷數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，缺陷報告的生成等工作的開展奠定基礎(chǔ)。

3 總體設(shè)計

GIS依據(jù)其支持多種數(shù)據(jù)庫、多圖層過濾展示、設(shè)備查詢、無級縮放等優(yōu)勢，能夠為用戶提供直觀的可視化展示、可依賴的數(shù)據(jù)分析依據(jù)，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。隨著對用電量需求的不斷增加，電力系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)相當(dāng)龐大和復(fù)雜。將GIS技術(shù)與電力行業(yè)相結(jié)合的研究有很多，如基于GIS的電力故障投訴系統(tǒng)，基于GIS的電力電纜三維圖形可視化管理系統(tǒng)等，從GIS角度拓展了電力行業(yè)的管理方式。

基于GIS的直升機巡檢缺陷可視化展示分三層：數(shù)據(jù)層、展示層，服務(wù)層。服務(wù)層基于ArcGIS Server 10.2為后臺數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，數(shù)據(jù)包含全國高程數(shù)據(jù)、全國矢量數(shù)據(jù)和輸電線路臺賬，其中全國高程數(shù)據(jù)和全國矢量數(shù)據(jù)以切片的形式對外提供服務(wù)。展示層以ArcGIS JS API 為前端展示框架，實現(xiàn)缺陷信息的展示。數(shù)據(jù)層以ArcGIS File Geodatabase文件地理數(shù)據(jù)為格式，全國高程數(shù)據(jù)、全國矢量數(shù)據(jù)和輸電線路臺賬存儲在一個文件數(shù)據(jù)庫中。切片數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在磁盤中。

3.1 架構(gòu)設(shè)計

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.2.1 原有缺陷數(shù)據(jù)存儲方式分析

直升機電力巡檢作業(yè)中，巡檢員利用可見光或紅外拍攝設(shè)備，對疑似缺陷、交叉跨越（如線路交叉，線路跨越樹木、溫室大棚、房屋等）和其他巡視情況（如線路周圍有明火等現(xiàn)象）進行拍攝。巡檢結(jié)束后，根據(jù)現(xiàn)場拍攝照片，外業(yè)人員進行缺陷照片篩選，并將篩選結(jié)果反饋給進行缺陷分類、標(biāo)記的內(nèi)業(yè)人員，內(nèi)業(yè)人員將照片進行缺陷標(biāo)記后，根據(jù)巡檢的缺陷位置等信息編寫直升機巡檢缺陷記錄單完成缺陷匯總，如圖1所示。直升機巡檢缺陷記錄單包括缺陷的電壓等級、線路名稱、桿塔編號、缺陷發(fā)現(xiàn)情況、巡檢時間、資產(chǎn)單位、運維單位、缺陷分類以及發(fā)現(xiàn)人等信息。缺陷數(shù)據(jù)存儲方式以年份、機組以及月份巡檢情況（包含直升機巡檢缺陷記錄單與對應(yīng)缺陷數(shù)據(jù)）分別用文件夾進行存儲和管理。

隨著直升機巡檢任務(wù)的不斷開展，大量的直升機巡檢缺陷記錄單和不規(guī)范的手工創(chuàng)建文件夾存儲方式，造成缺陷數(shù)據(jù)難以高效查詢、管理和統(tǒng)計，因此需將缺陷照片和缺陷單進行數(shù)據(jù)入庫管理。規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)缺陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析以及GIS可視化展示的基礎(chǔ)。

3.2.2 缺陷數(shù)據(jù)表設(shè)計

根據(jù)原有缺陷數(shù)據(jù)的存儲方式與直升機巡檢缺陷記錄單的分析，缺陷數(shù)據(jù)的存儲設(shè)計需包括直升機巡檢缺陷記錄單的基礎(chǔ)信息，如線路、桿塔等基本臺賬、還需包括缺陷數(shù)據(jù)的存儲位置、缺陷類別、缺陷等級等詳細信息。其屬性結(jié)構(gòu)如表1所示。

4 關(guān)鍵技術(shù)研究

缺陷數(shù)據(jù)的可視化展示，首先應(yīng)獲取缺陷數(shù)據(jù)的空間信息。直升機巡檢缺陷記錄單包含輸電線路名稱、桿塔號、發(fā)現(xiàn)日期等字段，但不包含可視化展示中需要的經(jīng)緯度坐標(biāo)等信息。為滿足缺陷數(shù)據(jù)的存儲要求，在缺陷記錄表中增加經(jīng)度、緯度字段，用于存儲缺陷照片的空間位置信，如表2。

在進行缺陷數(shù)據(jù)存儲時，系統(tǒng)根據(jù)直升機巡檢缺陷記錄單中線路名稱和桿塔編號信息，在輸電線路臺賬信息中查找匹配經(jīng)緯度坐標(biāo)，并將經(jīng)緯度信息更新到該缺陷信息的X、Y字段中。對已存在的缺陷照片，系統(tǒng)以后臺服務(wù)的形式定時更新缺陷位置信息。

缺陷的可視化展示效果如圖2所示。

5 缺陷數(shù)據(jù)可視化展示

5.1 設(shè)備查詢

為便于缺陷數(shù)據(jù)查詢與定位，開發(fā)地名地址與設(shè)備名稱查詢功能，在輸入線路名稱后則可定位線路位置，同時后臺加載該線路的缺陷信息。

5.2 圖層控制

提供業(yè)務(wù)圖層和基礎(chǔ)圖層顯示控制，其中業(yè)務(wù)圖層的數(shù)據(jù)來源為線路基礎(chǔ)臺賬，業(yè)務(wù)圖層顯示控制包括用戶線路、用戶桿塔。全國高程數(shù)據(jù)以及全國矢量圖形作為基礎(chǔ)圖層，基礎(chǔ)圖層控制包括省會、地級市、縣、縣界、市界、省界等內(nèi)容。

5.3 導(dǎo)航樹

導(dǎo)航樹實現(xiàn)了輸電線路基礎(chǔ)臺賬信息和缺陷信息的多級瀏覽方式，通過導(dǎo)航樹可以快速查找線路信息并定位缺陷信息。導(dǎo)航樹的組織采用國家電網(wǎng)->省公司->直流/交流->電壓等級->線路名稱的方式，如圖3所示。

導(dǎo)航樹除支持按組織級別檢索外還支持查詢的方式，在查找線路輸入框內(nèi)輸入線路名稱，可以快速定位到導(dǎo)航樹中線路的位置。在線路名稱上點擊右鍵，可以定位線路查看所有缺陷（紅色部分為缺陷空間分布專題圖），如圖3所示。

5.5 熱圖

依據(jù)缺陷的空間位置、缺陷類型和年度生成的專題圖。按年度，在缺陷可視化的展示的基礎(chǔ)上，可以生成缺陷熱圖，熱圖反應(yīng)了當(dāng)前所查缺陷分布特征，如圖4所示。

熱圖的展示為缺陷消缺工作和缺陷巡檢計劃制定提供了依據(jù)。

6 結(jié)語

本文所述直升機巡檢缺陷可視化方法，改變了傳統(tǒng)巡檢缺陷的管理查詢方式，提升了缺陷數(shù)據(jù)的管理水平。應(yīng)用GIS技術(shù)，實現(xiàn)了缺陷數(shù)據(jù)的空間定位查詢、可視化展示以及熱圖生成等直觀的查看方式，為消缺工作、巡檢計劃的制定提供了依據(jù)，缺陷記錄結(jié)構(gòu)表的信息整合了直升機巡檢缺陷記錄單中的信息，為研究缺陷規(guī)律奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

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