CN107092996A - 一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法 - Google Patents

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CN107092996A CN201610091372.9A CN201610091372A CN107092996A CN 107092996 A CN107092996 A CN 107092996A CN 201610091372 A CN201610091372 A CN 201610091372A CN 107092996 A CN107092996 A CN 107092996A
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姜文东
高朝霞
姜云土
黄建峰
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Abstract

本发明提供一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，确定无人机对输电线路进行巡检的影响因子；根据影响因子，构建无人机巡检效益评估指标；采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重，得到无人机巡检效益评估模型；求解无人机巡检效益评估模型，得到输电线路无人机巡检效益评估结果。本发明提出的方法合理且准确，应用该方法所建立的输电线路无人机巡检效益评估模型可用于对不同类型无人机巡检输电线路的效益进行评估，用于与其他线路巡检方式进行对比，有效提高线路巡检效益，为推广无人机巡检输电线路技术提供科学合理的依据，同时为生产单位提供评价方法，优化了巡检方式。

Description

一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法
技术领域
本发明涉及输变电设备运行状态检修领域，具体涉及一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法。
背景技术
无人机及机载设备体积小、重量轻、携带方便，巡检不受地域影响，机动灵活、效率高。自2008年前，各单位探索无人机巡检应用技术，目前输电线路无人机巡检技术已逐步成熟。
通过无人机巡检现场使用，可初步发现无人机巡检能够减少工人的劳动强度和作业时间，提高作业效率。但该结论仅为定性评价，目前暂无合理的定量评价模型和方法。为推广无人机巡检输电线路技术提供科学合理的依据，亟需建立无人机巡检效益评估模型，为生产单位提供评价方法，优化巡检方式。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，该方法合理且准确，应用该方法所建立的输电线路无人机巡检效益评估模型可用于对不同类型无人机巡检输电线路的效益进行评估，用于与其他线路巡检方式进行对比，有效提高线路巡检效益，为推广无人机巡检输电线路技术提供科学合理的依据，同时为生产单位提供评价方法，优化了巡检方式。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1.确定所述无人机对所述输电线路进行巡检的影响因子；
步骤2.根据所述影响因子，构建无人机巡检效益评估指标；
步骤3.采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重，得到无人机巡检效益评估模型；
步骤4.求解所述无人机巡检效益评估模型，得到所述输电线路无人机巡检效益评估结果。
优选的，所述步骤1包括：
1-1.获取并分析所述无人机对所述输电线路进行巡检的一级应用数据；所述一级应用数据包括地形状况、杆塔高度、天气状况、检查对象及道路状况；
1-2.将所述一级应用数据设置为一级影响因子；
1-3.细分各所述一级影响因子，得到各所述一级影响因子的二级因子；
其中，所述地形状况的二级因子包括：高山大岭、山地、丘陵、河网泥沼及平地，且所述地形状况的二级因子中均体现有植被影响；
所述杆塔高度的二级因子包括：高度≤40米、40米<高度<70米及高度≥70米；
所述天气状况的二级因子包括：温度、雾霾、风速及雨势；
所述检查对象的二级因子包括：塔型、导线分裂数及回路数；
所述道路状况的二级因子包括：良好、一般及差；
1-4.细分所述检查对象的二级因子，得到所述检查对象的三级因子；
其中，所述塔型的三级因子包括：直线塔和耐张塔；
所述导线分裂数的三级因子包括：分裂分别为1、2、4、6及8；
所述回路数的三级因子包括：单回路、双回路、四回路及多于四回路。
优选的，所述步骤2包括：
2-1.根据所述影响因子，确定无人机巡检效益评估指标，所述无人机巡检效益评估指标包括巡检质量指标、安全性指标、效率性指标及经济性指标；
2-2.细分所述无人机巡检效益评估指标；
所述巡检质量指标包括杆塔缺陷识别率、通道缺陷识别率及故障识别率；
所述安全性指标包括人身安全性及设备安全性；
所述效率性指标包括汽车运输效率、航线规划效率及飞行巡检效率；
所述经济性指标包括直接费效益及间接费效益。
优选的，所述步骤3包括：
3-1.根据所述巡检质量指标的权重，计算得到所述巡检质量指标值；
3-2.根据所述安全性指标的权重，计算得到所述安全性指标值；
3-3.根据所述效率性指标的权重，计算得到所述效率性指标值；
3-4.根据所述经济性指标的权重，计算得到所述经济性指标值；
3-5.根据各所述无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型。
优选的，所述3-1包括：
根据所述巡检质量指标中的所述杆塔缺陷识别率Q1、通道缺陷识别率Q2及故障识别率Q3在质量中所占比重权重a1、a2及a3，计算得到所述巡检质量指标值Q：
Q＝a1Q1+a2Q2+a3Q3 (1)
其中，Q1、Q2及Q3的计算公式分别为：
Q1＝(1-Q11)×Q12 (2)
Q2＝(1-Q21)×Q22 (3)
Q3＝(1-Q31)×Q32 (4)
式(2)中，Q11为给定线路的杆塔缺陷盲点率；Q12为给定线路的杆塔缺陷辨识率；式(3)中，Q21为给定线路的线路通道缺陷盲点率；Q22为给定线路的线路通道辨识率；式(4)中，Q31为给定线路的故障缺陷盲点率；Q32为给定线路的故障缺陷盲点率。
优选的，所述3-2包括：
a.计算所述安全性指标中的所述人身安全性S1：
S1＝b11×S11+b12×S12 (5)
式(5)中，S11为道路运输安全性；S12为无人机巡检安全性；b11为道路运输安全性S11在所述人身安全性S1中所占比重；b12为无人机巡检安全性S12在所述人身安全性S1中所占比重；
b.计算所述安全性指标中的所述设备安全性S2：
S2＝b21×S21+b22×S22+b23×S23 (6)
式(6)中，S21为道路运输安全性；S22为无人机巡检过程无人机安全性；S23为无人机巡检过程本体安全性；b21为道路运输安全性S21在所述设备安全性S2中所占比重；b22为无人机巡检过程无人机安全性S22在所述设备安全性S2中所占比重；b23为无人机巡检过程本体安全性S23在所述设备安全性S2中所占比重；
c.根据所述人身安全性S1及所述设备安全性S2，计算所述安全性指标值S：
S＝b1S1+b2S2 (7)
式(7)中，b1为所述人身安全性S1在所述安全性指标值S中所占比重；b2为所述设备安全性S2在所述安全性指标值S中所占比重。
优选的，所述3-3包括：
d.计算所述所述效率性指标中的汽车运输效率值F1：
式(8)中，L车运为汽车运输距离；V车运为汽车运输速度；
e.计算所述效率性指标中的航线规划效率值F2：
式(9)中，为无人机航线规划基准时间；li单段距离长度；i为单段距离的总数；L为距离总长度；为地形状况对航线规划时间的影响系数；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为天气对航线规划时间的影响系数；T为总时长；
f.判断用于飞行巡检的所述无人机的机型；
若所述机型为无人直升机，则进入步骤g；
若所述机型为固定翼无人机，则进入步骤h；
g.计算所述效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(10)中，T机巡为无人机飞行巡检时间；为无人机巡检单塔所用时间；为每天无人机巡检的塔基数基准值；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为第k种天气对无人机巡检速度的影响系数；W对象q为给定线路中，检查对象q的塔基数量；W为给定杆塔的总基数；为第q种对象状况对无人机巡检速度的影响系数；W塔高p为给定线路中，q种塔高塔基数量；为第p种塔高对无人机巡检速度的影响系数；
进入步骤i；
h.计算所述效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(11)中，L机巡为无人机巡检距离；V机巡为无人机巡检速度；
进入步骤i；
i.根据所述汽车运输效率F1、航线规划效率F2及飞行巡检效率F3，计算得到所述效率性指标值F：
F＝c1F1+c2F2+c3F3 (12)
式(12)中，c1为所述汽车运输效率F1在所述效率性指标值F中所占比重；c2为所述航线规划效率F2在所述效率性指标值F中所占比重；c3为所述飞行巡检效率F3在所述效率性指标值F中所占比重。
优选的，所述3-4包括：
j.计算得到所述经济性指标中的直接费效益值C直接；
C直接＝C车运+C操作+C机巡 (13)
式(13)中，C车运为汽车运输费用；C操作为机械操作费用；C机巡为无人机巡检费用；
其中，n车辆数为运输汽车数量；为单个汽车运输成本；
其中，
为单人机械操作人员成本；n人数为机械操作人员数量；为机械巡检速度；为第i种地形对机巡速度的影响系数；为第i种天气对机巡速度的影响系数；
其中，
为第i种地形对无人机飞行距离的影响系数；为单个无人机巡检费用；
k.计算得到所述经济性指标中的间接费效益值C间接；
所述间接费效益值C间接包括设备摊销费、设备维修费、工伤医疗费、差旅费、培训费及管理费；
l.根据所述直接费效益值C直接及所述间接费效益值C间接，得到所述经济性指标值C总成本：
C总成本＝C直接+C间接 (14)。
优选的，所述3-5包括：
根据各所述无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型E：
E＝ω1Q1+ω2Q2+ω3Q3+ω4S1+ω5S2+ω6F1+ω7F2+ω8F3+ω9C直接+ω10C间接(15)
式(15)中，ωe且e＝1、2…10为各效益评估指标对应的综合权重值。
优选的，所述步骤4包括：
4-1.计算得到所述无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值；
4-2.根据所述无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值，求解所述无人机巡检效益评估模型；
4-3.根据求解结果，对无人机巡检效益进行综合评价或进行无人机巡检在质量、安全性、效率或成本单方面评价。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，确定无人机对输电线路进行巡检的影响因子；根据影响因子，构建无人机巡检效益评估指标；采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重，得到无人机巡检效益评估模型；求解无人机巡检效益评估模型，得到输电线路无人机巡检效益评估结果。本发明提出的方法合理且准确，应用该方法所建立的输电线路无人机巡检效益评估模型可用于对不同类型无人机巡检输电线路的效益进行评估，用于与其他线路巡检方式进行对比，有效提高线路巡检效益，为推广无人机巡检输电线路技术提供科学合理的依据，同时为生产单位提供评价方法，优化了巡检方式。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明所提供的技术方案中，输电线路无人机巡检效益评估模型可为无人机巡检输电线路提供一种效益评估方法，为生产实践提供理论依据，为生产单位提供效益分析方法，提高线路运检质量。
2、本发明所提供的技术方案，应用该方法所建立的输电线路无人机巡检效益评估模型可用于对不同类型无人机巡检输电线路的效益进行评估，用于与其他线路巡检方式进行对比，有效提高线路巡检效益，为推广无人机巡检输电线路技术提供科学合理的依据。
3、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法的流程图；
图2是本发明的模型的获取方法中步骤1的流程示意图；
图3是本发明的模型的获取方法中步骤2的流程示意图；
图4是本发明的模型的获取方法中步骤3的流程示意图；
图5是本发明的模型的获取方法中步骤4的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，包括如下步骤：
步骤1.确定无人机对输电线路进行巡检的影响因子；
步骤2.根据影响因子，构建无人机巡检效益评估指标；
步骤3.采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重，得到无人机巡检效益评估模型；
步骤4.求解无人机巡检效益评估模型，得到输电线路无人机巡检效益评估结果。
如图2所示，步骤1包括：
1-1.获取并分析无人机对输电线路进行巡检的一级应用数据；一级应用数据包括地形状况、杆塔高度、天气状况、检查对象及道路状况；
1-2.将一级应用数据设置为一级影响因子；
1-3.细分各一级影响因子，得到各一级影响因子的二级因子；
其中，地形状况的二级因子包括：高山大岭、山地、丘陵、河网泥沼及平地，且地形状况的二级因子中均体现有植被影响；
杆塔高度的二级因子包括：高度≤40米、40米<高度<70米及高度≥70米；
天气状况的二级因子包括：温度、雾霾、风速及雨势；
检查对象的二级因子包括：塔型、导线分裂数及回路数；
道路状况的二级因子包括：良好、一般及差；
1-4.细分二级因子中检查对象的二级因子，得到检查对象的三级因子；
其中，塔型的三级因子包括：直线塔和耐张塔；
导线分裂数的三级因子包括：分裂分别为1、2、4、6及8；
回路数的三级因子包括：单回路、双回路、四回路及多于四回路。
如图3所示，步骤2包括：
2-1.根据影响因子，确定无人机巡检效益评估指标，无人机巡检效益评估指标包括巡检质量指标、安全性指标、效率性指标及经济性指标；
2-2.细分无人机巡检效益评估指标；
巡检质量指标包括杆塔缺陷识别率、通道缺陷识别率及故障识别率；
安全性指标包括人身安全性及设备安全性；
效率性指标包括汽车运输效率、航线规划效率及飞行巡检效率；
经济性指标包括直接费效益及间接费效益。
如图4所示，步骤3包括：
3-1.根据巡检质量指标的权重，计算得到巡检质量指标值；
3-2.根据安全性指标的权重，计算得到安全性指标值；
3-3.根据效率性指标的权重，计算得到效率性指标值；
3-4.根据经济性指标的权重，计算得到经济性指标值；
3-5.根据各无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型。
其中，3-1包括：
根据巡检质量指标中的杆塔缺陷识别率Q1、通道缺陷识别率Q2及故障识别率Q3
在质量中所占比重权重a1、a2及a3，计算得到巡检质量指标值Q：
Q＝a1Q1+a2Q2+a3Q3 (1)
其中，Q1、Q2及Q3的计算公式分别为：
Q1＝(1-Q11)×Q12 (2)
Q2＝(1-Q21)×Q22 (3)
Q3＝(1-Q31)×Q32 (4)
式(2)中，Q11为给定线路的杆塔缺陷盲点率；Q12为给定线路的杆塔缺陷辨识率；式(3)中，Q21为给定线路的线路通道缺陷盲点率；Q22为给定线路的线路通道辨识率；式(4)中，Q31为给定线路的故障缺陷盲点率；Q32为给定线路的故障缺陷盲点率。
其中，3-2包括：
a.计算安全性指标中的人身安全性S1：
S1＝b11×S11+b12×S12 (5)
式(5)中，S11为道路运输安全性；S12为无人机巡检安全性；b11为道路运输安全性S11在人身安全性S1中所占比重；b12为无人机巡检安全性S12在人身安全性S1中所占比重；
b.计算安全性指标中的设备安全性S2：
S2＝b21×S21+b22×S22+b23×S23 (6)
式(6)中，S21为道路运输安全性；S22为无人机巡检过程无人机安全性；S23为无人机巡检过程本体安全性；b21为道路运输安全性S21在设备安全性S2中所占比重；b22为无人机巡检过程无人机安全性S22在设备安全性S2中所占比重；b23为无人机巡检过程本体安全性S23在设备安全性S2中所占比重；
c.根据人身安全性S1及设备安全性S2，计算安全性指标值S：
S＝b1S1+b2S2 (7)
式(7)中，b1为人身安全性S1在安全性指标值S中所占比重；b2为设备安全性S2在安全性指标值S中所占比重。
其中，3-3包括：
d.计算效率性指标中的汽车运输效率值F1：
式(8)中，L车运为汽车运输距离；V车运为汽车运输速度；
e.计算效率性指标中的航线规划效率值F2：
式(9)中，为无人机航线规划基准时间；li单段距离长度；i为单段距离的总数；L为距离总长度；为地形状况对航线规划时间的影响系数；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为天气对航线规划时间的影响系数；T为总时长；
f.判断用于飞行巡检的无人机的机型；
若机型为无人直升机，则进入步骤g；
若机型为固定翼无人机，则进入步骤h；
g.计算效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(10)中，T机巡为无人机飞行巡检时间；为无人机巡检单塔所用时间；为每天无人机巡检的塔基数基准值；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为第k种天气对无人机巡检速度的影响系数；W对象q为给定线路中，检查对象q的塔基数量；W为给定杆塔的总基数；为第q种对象状况对无人机巡检速度的影响系数；W塔高p为给定线路中，q种塔高塔基数量；为第p种塔高对无人机巡检速度的影响系数；
进入步骤i；
h.计算效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(11)中，L机巡为无人机巡检距离；V机巡为无人机巡检速度；
进入步骤i；
i.根据汽车运输效率F1、航线规划效率F2及飞行巡检效率F3，计算得到效率性指标值F：
F＝c1F1+c2F2+c3F3 (12)
式(12)中，c1为汽车运输效率F1在效率性指标值F中所占比重；c2为航线规划效率F2在效率性指标值F中所占比重；c3为飞行巡检效率F3在效率性指标值F中所占比重。
其中，3-4包括：
j.计算得到经济性指标中的直接费效益值C直接；
C直接＝C车运+C操作+C机巡 (13)
式(13)中，C车运为汽车运输费用；C操作为机械操作费用；C机巡为无人机巡检费用；
其中，n车辆数为运输汽车数量；为单个汽车运输成本；
其中，
为单人机械操作人员成本；n人数为机械操作人员数量；为机械巡检速度；为第i种地形对机巡速度的影响系数；为第i种天气对机巡速度的影响系数；
其中，
为第i种地形对无人机飞行距离的影响系数；为单个无人机巡检费用；
k.计算得到经济性指标中的间接费效益值C间接；
间接费效益值C间接包括设备摊销费、设备维修费、工伤医疗费、差旅费、培训费及管理费；
l.根据直接费效益值C直接及间接费效益值C间接，得到经济性指标值C总成本：
C总成本＝C直接+C间接 (14)。
其中，3-5包括：
根据各无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型E：
E＝ω1Q1+ω2Q2+ω3Q3+ω4S1+ω5S2+ω6F1+ω7F2+ω8F3+ω9C直接+ω10C间接 (15)
式(15)中，ωe且e＝1、2…10为各效益评估指标对应的综合权重值。
如图5所示，步骤4包括：
4-1.计算得到无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值；
4-2.根据无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值，求解无人机巡检效益评估模型；
4-3.根据求解结果，对无人机巡检效益进行综合评价或进行无人机巡检在质量、安全性、效率或成本单方面评价。
本发明提供一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法的具体应用例，包括如下步骤：
1)分析无人机巡检效益影响因子。
1-1)采用头脑风暴方法，通过对无人机巡检输电线路应用分析，总结无人机巡检效益影响因子。对影响因子采用类别化处理，最终确定无人机巡检效益一级影响因子。
1-2)无人机巡检效益一级影响因子为地形状况、杆塔高度、天气状况、检查对象、道路状况。地形状况分为高山大岭、山地、丘陵、河网泥沼和平地五种类型，其中植被影响在各地形状况中分别得到体现；杆塔高度分为40米及以下、40～70米和70米及以上三类；天气状况分为温度、雾霾、风速和雨势四类；检查对象中包含塔型、导线分裂数和回路数，其中塔型主要分为直线塔和耐张塔两种，回路数包括单回路、双回路和四回路等，分裂数则包括1、2、4、6、8分裂；道路状况分为良好、一般和差三个等级。
2)构建无人机巡检效益评估指标。
2-1)通过对无人机巡检效益分析，可将效益评估指标分为质量、安全性、效率性、经济性。
2-2)对每种指标分别细化。巡检质量分为杆塔缺陷识别率、通道缺陷识别率、故障识别率；安全性分为人身安全性、设备安全性；效率性分为汽车运输效率、航线规划效率、飞行巡检效率；经济性分为直接费效益和间接费效益。
3)采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重及评估模型。
3-1)巡检质量包含杆塔缺陷识别率、线路通道识别率和故障识别率三个方面，巡检质量计算公式为
Q＝a1Q1+a2Q2+a3Q3 (1)
其中，Q1：给定线路的杆塔缺陷识别率；Q2：给定线路的线路通道缺陷识别率；Q3：给定线路的故障识别率；a1：杆塔缺陷识别率在质量中所占比重；a2：线路通道缺陷识别率在质量中所占比重；a3：故障识别率在质量中所占比重。
对Q1、Q2、Q3，计算公式为
Q1＝(1-Q11)×Q12
Q2＝(1-Q21)×Q22 (2)
Q3＝(1-Q31)×Q32
其中，Q11：给定线路的杆塔缺陷盲点率；Q12：给定线路的杆塔缺陷辨识率；Q21：给定线路的线路通道缺陷盲点率；Q22：给定线路的线路通道辨识率；Q31：给定线路的故障缺陷盲点率；Q32：给定线路的故障缺陷盲点率。
3-2)巡检安全性包含人身安全性和设备安全性等各个方面，两者乘以各自权重然后加和就得到综合安全性，综合安全性(S)计算公式如下：
S＝b1S1+b2S2 (3)
3-2-1)人身安全性指标(S1)由道路运输安全性(S11)、无人机巡检安全性(S12)两项四级指标组成。计算公式为：
S1＝b11×S11+b12×S12 (4)
3-2-2)无人机设备安全性指标(S2)由道路运输安全性(S21)、无人机巡检过程无人机安全性(S22)和无人机巡检过程本体安全性(S23)三项四级指标组成。计算公式如下：
S2＝b21×S21+b22×S22+b23×S23 (5)
3-3)效率性包含汽车运输效率、航线规划效率、飞行巡检效率，三者加权和可得到效率，计算公式如下：
F＝c1F1+c2F2+c3F3 (6)
3-3-1)汽车效率指标(F1)由汽车运输距离(L车运)和汽车运输速度(V车运)来决定，计算公式如下：
3-3-2)航线规划效率指标是无人机巡检之前需要对被巡检的线路进行航线规划所要花费的时间。计算公式如下：
3-3-3)飞行巡检效率
无人机飞行巡检效率指标(F机巡)即无人机巡检时间，无人直升机与固定翼无人机巡检特点和巡检方式不同，因此两种机型的飞行巡检效率公式不同。
对无人直升机，其计算公式如下：
对固定翼无人机，其计算公式如下：
3-4)无人机巡检总成本包括直接总成本与间接总成本：
C总成本＝C直接+C间接 (9)
3-4-1)无人机巡检直接费公式如下：
C1＝C车运+C操作+C机巡 (10)
3-4-1-1)汽车运输费用计算公式如下：
3-4-1-2)机械操作费用为给定线路无人机操作人员总费用，计算公式如下：
3-4-1-3)无人机巡检费用只考虑无人机飞行所需动力费，计算公式为：
3-4-2)无人机巡检间接费
巡检间接费包含设备摊销费、设备维修费、工伤医疗费、差旅费、培训费、管理费。各费用由历史数据统计得出，并分摊到每年每人。
3-5)无人机巡检效益评估模型
无人机巡检效益评估模型的计算公式如下：
E＝ω1Q1+ω2Q2+ω3Q3+ω4S1+ω5S2+ω6F1+ω7F2+ω8F3+ω9C直接+ω10C间接 (14)
其中，ωi为第i个三级效益评估指标的综合权重值。
4)无人机巡检效益评估方法
4-1)不同类型的无人机巡检评估模型，影响因子不一。权重赋值的方法为：建立层次结构模型，按照各因素的相对重要性构造判断矩阵，求得判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量，进行层次单排序及其一致性检验，进行层次总排序及其一致性检验。
4-2)根据工况情况及巡检需要，可对无人机巡检效益进行综合评价，也可利用以上公式单独计算无人机巡检在质量、安全性、效率、成本方面的效益值。
本应用例通过对无人机巡检输电线路应用分析，总结无人机巡检效益影响因子，并对影响因子采用类别化处理，最终确定无人机巡检效益一级影响因子；并且构建无人机巡检效益评估指标，并对每种指标分别细化；采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重和评估模型，建立的模型可计算得到特定工况类型的无人机巡检输电线路效益的综合评估值；不同类型的无人机巡检评估模型，影响因子不一。指标权重的确定方法为：按照各因素的相对重要性构造判断矩阵，求得判断矩阵的最大特征值及其对应的特征向量，进行层次排序及其一致性检验。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路无人机巡检效益评估模型的获取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1.确定所述无人机对所述输电线路进行巡检的影响因子；
步骤2.根据所述影响因子，构建无人机巡检效益评估指标；
步骤3.采用层次分析法确定无人机巡检效益评估指标权重，得到无人机巡检效益评估模型；
步骤4.求解所述无人机巡检效益评估模型，得到所述输电线路无人机巡检效益评估结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：
1-1.获取并分析所述无人机对所述输电线路进行巡检的一级应用数据；所述一级应用数据包括地形状况、杆塔高度、天气状况、检查对象及道路状况；
1-2.将所述一级应用数据设置为一级影响因子；
1-3.细分各所述一级影响因子，得到各所述一级影响因子的二级因子；
其中，所述地形状况的二级因子包括：高山大岭、山地、丘陵、河网泥沼及平地，且所述地形状况的二级因子中均体现有植被影响；
所述杆塔高度的二级因子包括：高度≤40米、40米<高度<70米及高度≥70米；
所述天气状况的二级因子包括：温度、雾霾、风速及雨势；
所述检查对象的二级因子包括：塔型、导线分裂数及回路数；
所述道路状况的二级因子包括：良好、一般及差；
1-4.细分所述检查对象的二级因子，得到所述检查对象的三级因子；
其中，所述塔型的三级因子包括：直线塔和耐张塔；
所述导线分裂数的三级因子包括：分裂分别为1、2、4、6及8；
所述回路数的三级因子包括：单回路、双回路、四回路及多于四回路。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
2-1.根据所述影响因子，确定无人机巡检效益评估指标，所述无人机巡检效益评估指标包括巡检质量指标、安全性指标、效率性指标及经济性指标；
2-2.细分所述无人机巡检效益评估指标；
所述巡检质量指标包括杆塔缺陷识别率、通道缺陷识别率及故障识别率；
所述安全性指标包括人身安全性及设备安全性；
所述效率性指标包括汽车运输效率、航线规划效率及飞行巡检效率；
所述经济性指标包括直接费效益及间接费效益。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3-1.根据所述巡检质量指标的权重，计算得到所述巡检质量指标值；
3-2.根据所述安全性指标的权重，计算得到所述安全性指标值；
3-3.根据所述效率性指标的权重，计算得到所述效率性指标值；
3-4.根据所述经济性指标的权重，计算得到所述经济性指标值；
3-5.根据各所述无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述3-1包括：
根据所述巡检质量指标中的所述杆塔缺陷识别率Q1、通道缺陷识别率Q2及故障识别率Q3在质量中所占比重权重a1、a2及a3，计算得到所述巡检质量指标值Q：
Q＝a1Q1+a2Q2+a3Q3 (1)
其中，Q1、Q2及Q3的计算公式分别为：
Q1＝(1-Q11)×Q12 (2)
Q2＝(1-Q21)×Q22 (3)
Q3＝(1-Q31)×Q32 (4)
式(2)中，Q11为给定线路的杆塔缺陷盲点率；Q12为给定线路的杆塔缺陷辨识率；式(3)中，Q21为给定线路的线路通道缺陷盲点率；Q22为给定线路的线路通道辨识率；式(4)中，Q31为给定线路的故障缺陷盲点率；Q32为给定线路的故障缺陷盲点率。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述3-2包括：
a.计算所述安全性指标中的所述人身安全性S1：
S1＝b11×S11+b12×S12 (5)
式(5)中，S11为道路运输安全性；S12为无人机巡检安全性；b11为道路运输安全性S11在所述人身安全性S1中所占比重；b12为无人机巡检安全性S12在所述人身安全性S1中所占比重；
b.计算所述安全性指标中的所述设备安全性S2：
S2＝b21×S21+b22×S22+b23×S23 (6)
式(6)中，S21为道路运输安全性；S22为无人机巡检过程无人机安全性；S23为无人机巡检过程本体安全性；b21为道路运输安全性S21在所述设备安全性S2中所占比重；b22为无人机巡检过程无人机安全性S22在所述设备安全性S2中所占比重；b23为无人机巡检过程本体安全性S23在所述设备安全性S2中所占比重；
c.根据所述人身安全性S1及所述设备安全性S2，计算所述安全性指标值S：
S＝b1S1+b2S2 (7)
式(7)中，b1为所述人身安全性S1在所述安全性指标值S中所占比重；b2为所述设备安全性S2在所述安全性指标值S中所占比重。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述3-3包括：
d.计算所述所述效率性指标中的汽车运输效率值F1：
式(8)中，L车运为汽车运输距离；V车运为汽车运输速度；
e.计算所述效率性指标中的航线规划效率值F2：
式(9)中，为无人机航线规划基准时间；li单段距离长度；i为单段距离的总数；L为距离总长度；为地形状况对航线规划时间的影响系数；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为天气对航线规划时间的影响系数；T为总时长；
f.判断用于飞行巡检的所述无人机的机型；
若所述机型为无人直升机，则进入步骤g；
若所述机型为固定翼无人机，则进入步骤h；
g.计算所述效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(10)中，T机巡为无人机飞行巡检时间；为无人机巡检单塔所用时间；为每天无人机巡检的塔基数基准值；tk为单段时长；k为单段时长的总数；为第k种天气对无人机巡检速度的影响系数；W对象q为给定线路中，检查对象q的塔基数量；W为给定杆塔的总基数；为第q种对象状况对无人机巡检速度的影响系数；W塔高p为给定线路中，q种塔高塔基数量；为第p种塔高对无人机巡检速度的影响系数；
进入步骤i；
h.计算所述效率性指标中的飞行巡检效率值F3：
式(11)中，L机巡为无人机巡检距离；V机巡为无人机巡检速度；
进入步骤i；
i.根据所述汽车运输效率F1、航线规划效率F2及飞行巡检效率F3，计算得到所述效率性指标值F：
F＝c1F1+c2F2+c3F3 (12)
式(12)中，c1为所述汽车运输效率F1在所述效率性指标值F中所占比重；c2为所述航线规划效率F2在所述效率性指标值F中所占比重；c3为所述飞行巡检效率F3在所述效率性指标值F中所占比重。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述3-4包括：
j.计算得到所述经济性指标中的直接费效益值C直接；
C直接＝C车运+C操作+C机巡 (13)
式(13)中，C车运为汽车运输费用；C操作为机械操作费用；C机巡为无人机巡检费用；
其中，n车辆数为运输汽车数量；为单个汽车运输成本；
其中，
为单人机械操作人员成本；n人数为机械操作人员数量；为机械巡检速度；为第i种地形对机巡速度的影响系数；为第i种天气对机巡速度的影响系数；
其中，
为第i种地形对无人机飞行距离的影响系数；为单个无人机巡检费用；
k.计算得到所述经济性指标中的间接费效益值C间接；
所述间接费效益值C间接包括设备摊销费、设备维修费、工伤医疗费、差旅费、培训费及管理费；
l.根据所述直接费效益值C直接及所述间接费效益值C间接，得到所述经济性指标值C总成本：
C总成本＝C直接+C间接 (14)。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述3-5包括：
根据各所述无人机巡检效益评估指标值，得到无人机巡检效益评估模型E：
E＝ω1Q1+ω2Q2+ω3Q3+ω4S1+ω5S2+ω6F1+ω7F2+ω8F3+ω9C直接+ω10C间接 (15)
式(15)中，ωe且e＝1、2…10为各效益评估指标对应的综合权重值。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：
4-1.计算得到所述无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值；
4-2.根据所述无人机巡检效益评估模型E中各效益评估指标对应的综合权重值，求解所述无人机巡检效益评估模型；
4-3.根据求解结果，对无人机巡检效益进行综合评价或进行无人机巡检在质量、安全性、效率或成本单方面评价。
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