班衛(wèi)華 黃瑛杰 黃明德

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式存在的人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺點(diǎn)，為了提高輸電線路巡檢工作的科學(xué)管理水平，并對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行集中數(shù)字化統(tǒng)一管理和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化和智能化，提出一種高效、實(shí)時(shí)的智能化巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由巡檢機(jī)器人和巡檢信息管理平臺(tái)組成，本文主要介紹巡檢信息管理平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：巡檢；輸電線路；智能化；高效；信息管理

0引言

隨著無人機(jī)技術(shù)在輸電線路巡檢方面的應(yīng)用，本文提出一種高效、實(shí)時(shí)的智能化巡檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)由巡檢機(jī)器人和巡檢信息管理平臺(tái)組成，本文主要介紹輸電線路巡檢信息管理平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)架空輸電線路數(shù)據(jù)分析，完成架空輸電線路巡檢采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別輸電線路典型異常缺陷等復(fù)雜工作，從而為巡檢機(jī)器人在電力線路巡視和大范圍篩選缺陷設(shè)備提供了有力的輔助工具，巡檢機(jī)器人通過前端智能升-抓-爬機(jī)構(gòu)進(jìn)行線路故障排除，滿足智能化、機(jī)械化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化要求，通過智能機(jī)械裝置設(shè)計(jì)、采用大數(shù)據(jù)智能分析技術(shù)、利用無人機(jī)的便捷性、旋翼可操作性，解決依靠人工進(jìn)行帶電作業(yè)的危險(xiǎn)性工作，同時(shí)通過信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)的收集，依故障樹的方式進(jìn)行故障分析、分類、提高輸電運(yùn)維智能化及修復(fù)速度，推動(dòng)機(jī)器人巡檢、輸電運(yùn)維智能化及帶電作業(yè)技術(shù)實(shí)用化進(jìn)程，提高智能化巡檢水平[1]。

1研究背景

輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，由于長(zhǎng)期暴露在自然環(huán)境中，不僅要承受正常機(jī)械載荷和電力負(fù)荷，還要經(jīng)受污穢、雷擊、強(qiáng)風(fēng)、洪水、滑坡、沉陷、地震和鳥害等外界因素的危害。這些因素會(huì)使線路上各元件逐漸老化、疲勞，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除這些潛在隱患，則可能由量變發(fā)展到質(zhì)變，并最終發(fā)展成各種嚴(yán)重故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。線路巡檢管理是有效保證輸電線路及其設(shè)備安全的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。通過巡視檢查能掌握線路運(yùn)行狀況及周圍環(huán)境的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷和危及線路安全的隱患，提出具體檢修意見，以便及時(shí)消除缺陷、預(yù)防事故發(fā)生或?qū)⑹鹿氏拗圃谧钚》秶鷥?nèi)，從而保證輸電線路安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

傳統(tǒng)輸配電線路巡檢普遍采用巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)手工紙質(zhì)記錄線路缺陷，然后再人工進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，該工作方式存在以下明顯缺點(diǎn)：

1) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員缺乏科學(xué)的監(jiān)督和考查手段。巡檢人員是否到了每基桿塔以及是否對(duì)應(yīng)檢設(shè)備進(jìn)行了認(rèn)真查看，管理人員無法考查，因此存在巡檢人員責(zé)任心不高造成輸電線路上桿塔等設(shè)備的漏檢情況，故很難確保巡檢質(zhì)量。

2) 人員素質(zhì)是影響巡檢質(zhì)量的重要因素，巡檢人員各自知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)的積累參差不齊，每個(gè)人對(duì)應(yīng)檢設(shè)備、應(yīng)檢項(xiàng)目的理解各不相同，因此檢查質(zhì)量和現(xiàn)場(chǎng)檢查記錄也就可能大相徑庭。

3) 巡檢資料以紙質(zhì)方式保存，存在統(tǒng)計(jì)和查詢困收難。每次巡檢后都會(huì)產(chǎn)生大量的巡檢記錄，要對(duì)這些記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、匯總、分析和統(tǒng)計(jì)，工作量相當(dāng)大，并且紙質(zhì)資料存在長(zhǎng)期保存比較困難和容易遺失的缺點(diǎn)。

4) 運(yùn)行管理人員僅靠檢查巡檢記錄，很難對(duì)巡檢人員的工作質(zhì)量和數(shù)量做出準(zhǔn)確、定性的評(píng)價(jià)。

5) 輸配電桿塔資料手工管理，差錯(cuò)缺漏時(shí)常發(fā)生。手工查詢資料不方便，統(tǒng)計(jì)報(bào)表費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

由于傳統(tǒng)輸電線路巡檢方式存在人為因素多、管理成本高、無法監(jiān)督巡檢人員工作狀態(tài)等缺點(diǎn)，因此為了提高輸電線路巡檢工作的科學(xué)管理水平，有效督巡檢人員的工作，杜絕巡視不到位情況的發(fā)生，并對(duì)巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行集中數(shù)字化統(tǒng)一管理和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的電子化、信息化和智能化，開發(fā)一種高效、實(shí)時(shí)的智能化巡檢系統(tǒng)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2平臺(tái)介紹

輸電線路巡檢信息管理平臺(tái)由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、圖像視頻采集系統(tǒng)、電源控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)4個(gè)部分構(gòu)成。根據(jù)中國(guó)輸電線路的實(shí)際情況，為了降低機(jī)器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和生產(chǎn)成本，提高工作效率，選擇采用人機(jī)交互智能控制方式，即操作人員在地面控制臺(tái)進(jìn)行操作控制機(jī)器人完成相應(yīng)的帶電作業(yè)。機(jī)器人本體控制系統(tǒng)基于WinCE6.0系統(tǒng)，采用++開發(fā)，具備系統(tǒng)穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，支持多線程，故障自恢復(fù)等特點(diǎn)，平臺(tái)開發(fā)基于面向?qū)ο蟮姆椒?，具備良好的可擴(kuò)展性，系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單?；具\(yùn)動(dòng)交互控制系統(tǒng)是基于MFC的，VC++開發(fā)的控制界面，整個(gè)系統(tǒng)采用的是基于Socket的網(wǎng)絡(luò)通信模式[2]。

圖像視頻采集系統(tǒng)主要是機(jī)器人本體上搭載的4微路型攝像機(jī)和視頻服務(wù)器對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視頻圖像采集并通過以太網(wǎng)傳遞到地面基站，以便用戶在控制機(jī)器人時(shí)做出相應(yīng)控制決策。電源管理系統(tǒng)，主要對(duì)機(jī)器人的電源分配進(jìn)行統(tǒng)一有效地管理，保證系統(tǒng)的電源供給可控與復(fù)位操作，電源控制模塊采用的是ARM芯片為主控制器，此外ARM芯片還負(fù)責(zé)采集電壓檢測(cè)、干路電流檢測(cè)、傾角傳感器、溫濕度傳感器的信息。通信系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)機(jī)器人各電氣系統(tǒng)部件與地面基站之間的互聯(lián)通信。在機(jī)器人內(nèi)部采用電纜互通，在機(jī)器人外部采用的是WIFI無線局域網(wǎng)互通[3]。

下圖1為平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖。

3 平臺(tái)功能

（1）智能報(bào)表系統(tǒng)

本平臺(tái)基于綜合數(shù)據(jù)管理功能，實(shí)現(xiàn)多來源數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，系統(tǒng)管理電網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成服務(wù)，整合電網(wǎng)運(yùn)行中各相關(guān)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，平臺(tái)提供了智能報(bào)表系統(tǒng)?？梢允褂脩舴奖憧旖莸亩x工作中需要的各種類型的報(bào)表，并提供多種報(bào)表展現(xiàn)形式[4]。

下圖2為智能報(bào)表示例圖。

（2）移動(dòng)APP

本平臺(tái)提供基于Android和ios系統(tǒng)的電網(wǎng)業(yè)務(wù)移動(dòng)端服務(wù)，移動(dòng)端的功能包括三維模型的加載、展示及功能處理，電網(wǎng)數(shù)據(jù)的綜合調(diào)用，數(shù)據(jù)與模型的連接，輸電相關(guān)業(yè)務(wù)在移動(dòng)端的實(shí)現(xiàn)。

（3）大數(shù)據(jù)功能模塊

本平臺(tái)在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的電網(wǎng)功能、數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)整合的集成上，基于大數(shù)據(jù)理論提供更加豐富的三維數(shù)據(jù)深度挖掘功能?？梢詫?shí)現(xiàn)輸電線路全生命周期管理、運(yùn)行情況全景展示、設(shè)備壽命周期預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)警[5]。

4平臺(tái)技術(shù)特色

（1）完全基于圖紙?jiān)O(shè)計(jì)文檔，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物開展建模工作；

（2）模型1:1呈現(xiàn)，真實(shí)還原現(xiàn)場(chǎng)狀況；

（3）模型細(xì)節(jié)豐富自然；

（4）所有業(yè)務(wù)相關(guān)部分就采用實(shí)模，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜操作；

（5）基于模型庫的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模型的靈活修改維護(hù)；

（6）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一與融合；

（7）方便快捷實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)業(yè)務(wù)功能；

（8）自由靈活的報(bào)表定制功能；

（9）于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)完全一致的虛擬仿真系統(tǒng)；

（10）基于大數(shù)據(jù)的分析預(yù)測(cè)功能。

5 結(jié)語

輸電線路巡檢信息管理平臺(tái)能夠客觀掌握巡檢機(jī)器人巡檢到位情況、真實(shí)可靠地記錄并保存輸電線路以及附屬設(shè)施的運(yùn)行狀況、有效利用輸電線路和附屬設(shè)施的運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)等歷史數(shù)據(jù)，查詢并對(duì)設(shè)備的缺陷分析，設(shè)備選型提供輔助決策，降低成本、提高工作效率以及管理水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］舒男.GPS在輸電線路巡檢中的應(yīng)用［J］，云南電力技術(shù)，2003，31 (4) : 50-51.

［2］張海軍，趙雪松.基于CPS 的輸電線路巡檢管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］，電網(wǎng)技術(shù)，2005，29 (7) : 78-81.

［3］鄭三立，張錦孚，周仲暉.基于GPS和單片機(jī)的智能線路巡檢管理系統(tǒng)［J］， 電工技術(shù)雜志，2004 (9) : 54-57.

［4］鄭三立，李正強(qiáng)，趙偉.基于GPS和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的線路智能巡檢管理系統(tǒng)［J］，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28 (5) : 90.

［5］申曉留，周長(zhǎng)玉，雷瓊.全球定位系統(tǒng)（GPS) 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］，現(xiàn)代電力，2003，20 (6) : 74-78.