電力運行人員單兵巡檢裝備的研發(fā)與應(yīng)用

程 永 ，曹忠倩 ，孫 炎

1.江蘇省電力公司徐州供電公司，江蘇徐州 221000

2.南京瑞賓科技發(fā)展有限公司，江蘇南京 210000

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子計算機技術(shù)、人工智能技術(shù)、無線通信技術(shù)等突飛猛進(jìn)，在人們生產(chǎn)生活的方方面面發(fā)揮著不可替代的作用，但在電力巡檢裝備方面，綜合應(yīng)用較少，如何將上述技術(shù)“物化”到巡檢裝備上，研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備成為本文論述的重點。

1 當(dāng)前巡視工作的現(xiàn)狀

為了統(tǒng)計出當(dāng)前巡視一個變電站的平均用時，對某110kV變電運維班進(jìn)行了為期3個月的調(diào)研。該運維班共管轄110kV及以下變電站10座，變電站的距離分布具有遠(yuǎn)、中、近的代表性。該運維班在5、6、7三個月里巡視一個變電站的平均用時為216min，共巡視變電站150次，巡視共出動260人次，平均每次巡視需要1.7個人。

綜上所述，當(dāng)前變電站的巡視工作存在耗時多、人力成本高等問題。通過研究發(fā)現(xiàn)，巡檢裝備種類繁多、攜帶使用不便、缺乏有效的遠(yuǎn)傳現(xiàn)場實時視頻的裝備和巡檢裝備智能化水平較低等問題是造成上述問題的重要原因。

2 單兵巡檢裝備的總體設(shè)計

單兵巡檢裝備由智能巡檢頭盔、智能信息裝備服、后臺管理中心三個部分組成。其中：智能巡檢頭盔由照明工具、微型無線攝像頭、無線通訊耳麥、高壓范圍報警裝置四個部分構(gòu)成；智能信息裝備服由無線雙向語音視頻電臺、巡檢裝備電源、紅外測溫裝置、PDA巡檢儀四個部分構(gòu)成；后臺管理中心是一套軟件系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程會診、現(xiàn)場數(shù)據(jù)自動錄入、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、分析，以及報表管理等功能。

3 單兵巡檢裝備的實現(xiàn)

3.1 智能巡檢頭盔的整合

3.1.1 照明工具

結(jié)合巡視工作需要，頭盔的照明工具，通過對比普通照明燈和LED強光燈的特點，發(fā)現(xiàn)5W的LED強光頭燈實際照明效果相當(dāng)于80W～100W的白熾燈，亮度相當(dāng)于白熾燈的15倍[3]。最終選擇型號為SL-13883、功率為5W的LED強光頭燈作為頭盔照明工具。

3.1.2 微型無線攝像頭

對于攝像頭，我們的設(shè)計要求是：1）無線傳輸；2）體積小巧，安裝方便；3）像素達(dá)到2000萬以上；4）適應(yīng)于各種天氣條件；5）高速移動下畫面不失真。

3.1.3 無線通訊耳麥

無線通信耳麥應(yīng)能使現(xiàn)場巡視人員與后臺管理人員實時互動，清晰傳輸語音信息，保證在變電站范圍內(nèi)高速移動情況下，語音傳輸清晰不失真，安裝方便，不妨礙巡視人員的工作，具體技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足：耳機頻響：20Hz～20000Hz；麥克風(fēng)頻響：100Hz～10000Hz；無線協(xié)議：2.7GHz；耳機靈敏度：105dBV/uBar，麥克風(fēng)靈敏度：78dBV/PA +/-2dB，電源供給：耳機內(nèi)置長效鋰離子電池。

3.1.4 高壓范圍報警裝置

設(shè)計的報警裝置具有以下特點：1）警示明顯，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝，使用方便；2）帶有自檢功能；3）電壓越高或距離越近則報警聲越急促；4）耗電低，使用壽命長；5）報警距離可調(diào)。

3.2 智能信息裝備服的制作

從節(jié)約成本和安全性的角度出發(fā)，我們利用現(xiàn)有的工作服進(jìn)行改造升級。將PDA巡檢儀、紅外測溫儀、錄音筆、巡檢電源、無線電臺發(fā)射裝置安裝在工作服相應(yīng)的位置，設(shè)計靈活，拆卸方便。

3.2.1 PDA巡檢儀

本文設(shè)計的巡檢儀軟件系統(tǒng)基于全新的B/S結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)充分結(jié)合了激光條碼掃描（RFID射頻感應(yīng)）和掌上電腦技術(shù)（PDA），可以實現(xiàn)掌上電腦在客戶端移動采集數(shù)據(jù)信息，同步查看作業(yè)指導(dǎo)書，規(guī)范巡視作業(yè)現(xiàn)場，記錄巡視和設(shè)備運行數(shù)據(jù)等功能，確保了數(shù)據(jù)的實時、準(zhǔn)確，為安全生產(chǎn)管理提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，能夠完全滿足現(xiàn)場需要。

3.2.2 紅外測溫儀

本文采用的紅外測溫儀是DL423LEA型手持紅外測溫儀，該型紅外測溫儀體積小巧，便于攜帶和使用，其測量的溫度范圍為-20℃～600℃、光譜響應(yīng)為1.0um、分辨率1℃、距離系數(shù)為150∶1、響應(yīng)時間小于1s，各項性能參數(shù)均能滿足工作需要。

3.3 后臺管理中心的開發(fā)

3.3.1 無線通信網(wǎng)絡(luò)及電臺

本文設(shè)計的無線移動圖像傳輸電臺包括發(fā)射機和接收機兩部分，視頻發(fā)射機采用移動通信的核心技術(shù)COFDM，集發(fā)射天線、功率放大、數(shù)字調(diào)制、音視頻數(shù)字壓縮于一體，可在高速移動中和城市建筑物遮擋情況下傳輸實時穩(wěn)定的高清度音視頻。無線電臺的接收裝置安裝在變電站控制室，并與管理機相連，現(xiàn)場語音、視頻數(shù)據(jù)從裝備服上的發(fā)射裝置發(fā)至控制室，通過視頻采集卡轉(zhuǎn)入管理機。

3.3.2 巡檢裝備電源

巡檢裝備電源是整套裝備的重點，裝備采用的電源為高能鋰電池。高能鋰電池放電功率高，成本低（約18萬元/t～30萬元/t），可快速充電且循環(huán)壽命長（3000次以上），在高溫高熱環(huán)境下穩(wěn)定性高（300℃高溫以上才有安全隱患），具有很好的安全性能。

3.3.3 數(shù)據(jù)庫及后臺軟件開發(fā)

目前廣泛應(yīng)用的商用數(shù)據(jù)庫主要有DB2數(shù)據(jù)庫、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫和ORACLE數(shù)據(jù)庫三種。其中ORACLE數(shù)據(jù)庫能在所有主流平臺上運行，它的平行服務(wù)器可以提供高可用性和高伸縮性，能夠進(jìn)行多層次網(wǎng)絡(luò)計算，支持多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，人機交互方面提供GUI和命令行兩種方式，在兼容性方面完全向下兼容，因此本文采用ORACLE數(shù)據(jù)庫，并采用JAVA語言進(jìn)行應(yīng)用程序的開發(fā)。

4 單兵巡檢裝備的應(yīng)用效果

4.1 巡視時間大幅減少

使用單兵巡檢裝備后，巡視時工具儀器的使用也方便快捷，巡視過程更加流暢，各種工具儀器的配合也得心應(yīng)手，巡視采集的數(shù)據(jù)圖像等信息實時傳回后臺，數(shù)據(jù)分析有專門軟件，節(jié)省了大量時間，從統(tǒng)計中我們計算出使用后平均巡視時間為102min，比使用前的216min，節(jié)約了114min。

4.2 巡視人次顯著降低

使用單兵巡檢裝備后，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)全部巡視均實現(xiàn)單人巡視，在統(tǒng)計的一個月內(nèi)，巡視中共發(fā)現(xiàn)4次異常情況，均被現(xiàn)場的單個巡視人員正確處理，縮短異常處理的時間，降低人了力成本。

5 結(jié)論

本文研制出一套集成化、智能化的單兵巡檢裝備。通過使用單兵巡檢裝備，巡視時間、巡視人次得到顯著減少，大大降低了巡視人員的勞動強度和作業(yè)風(fēng)險，提高了巡檢裝備的智能化水平，從而保證巡視效率和質(zhì)量，能夠滿足當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展對運維人員的要求。

[1]李德毅.網(wǎng)絡(luò)時代人工智能研究與發(fā)展[J].智能系統(tǒng)學(xué)報，2009(1).

[2]金紅核，倪振華，陳志紅.變電設(shè)備巡檢管理系統(tǒng)的應(yīng)用[J].華東電力，2003(7).